机械制造与自动化毕业论文

山西机电职业技术学院机械工程系 毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书 课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：阳极效应以及碳渣 对铝电解生产的影响 专    业：  机械制造与自动化 班    级：    姓    名：          学    号：          指导教师：          实践单位： 摘要 分析了阳极效应以及碳渣对铝电解生产的影响，重点对阳极效应发生时的一些现象和铝电解质中碳渣的形成过程及危害进行深入浅出的讨论，并对如何优化控制一定的阳极效应、实现高产低耗及减少碳渣的措施作了探讨。 关键词：阳极效应；机理；影响；电流效率；电耗 ABSTRACT Analysis of the anode effect, and carbon residue on the production of aluminum, with emphasis on the anode effect occurs, some of the phenomena and aluminum electrolyte formation of carbon residue and the hazards discussed in simple terms, and how to optimize the control of some of the anode effect, to achieve low consumption and high carbon residue reduction measures were discussed. Key words: rectangular slot; splitting extrusion; orthogonal test design 目录 第1章 阳极效应的原理及简介    1 1.1 阳极效应发生机理简介    1 1.2 阳极效应对电耗的影响    3 1.2.1 效应平均分摊电压的计算    3 1.2.2 效应使电耗升高值△w的计算    4 1.3 阳极效应对电流效率的影响    4 1.4 阳极效应对系列电解的影响    6 第2章 阳极效应危害分析及控制    7 2.1 阳极效应的危害    7 2.1.1 阳极效应危害性对生产的危害    7 2.1.2 阳极效应对环境的危害    7 2.1.3 阳极效应对森林的危害    8 2.2 控制阳极效应的条件分析    9 2.3 阳极质量    9 2.4 氧化铝的质量    10 2.5 控制阳极效应的途径    10 2.6 分析手续    11 第3章 碳渣对电解生产的危害    12 3.1 碳渣的产生    12 3.2 碳渣对电解过程的危害    13 3.3 减少碳渣的途径    13 第4章 结论    14 参考文献    15 第1章 阳极效应的原理及简介 阳极效应是熔盐铝电解发生在阳极上的一种特殊现象。发生阳极效应时的电流密度叫做临界电流密度D D 的大小与许多因素有关， 如熔盐性质、表面活性离子的存在 阳极 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 温度等等 不同盐类、在不同条件下，其D 值不同 当电流密度D>D 时，便发生阳极效应。其实所有的导电体都存在D ，如通电导体、电子元件都存在这样一个能使导体烧毁的D 有人称为烧毁电流密度。就是在水溶液电解中， 当电流密度超过某一值时，也会发生类似于阳极效应的特殊现象。白Hall-Heroult法炼铝发明以来，对铝电解生产中阳极效应的研究很多，许研究成果从各个方面解释了阳极效应发生的现象，但也还存在一些问题有待作 更深一步的研究铝电解生产的阳极效应，常出现下列现象： (1)槽电压升高， 少则十几伏，一般在30～50伏， 多则高达100伏。并同时波及到系列的其它槽子， 使得不来效应的槽子工作电压下降(一般在0．2～0 3伏)，整个系列电流下降(大约在800～1500安)。 (2) 电解质停止沸腾， 火苗呈黄色而且飘逸无力，挥发大量白色烟雾(主要是氟化盐、CF 、CO和CO，等)， 十分呛人。效应时间越长， 挥发烟气越大。 (3)阳极周边出现不连续电火花(气体不连续电离产生等离子体)，并伴有轻微的气体放电的劈啪声。铝电解阳极效应已被公认为是铝电解槽正常生产的一个重要信息反馈，因为只有不产铝的病槽才永远不会来效应。在实际生产中，别特殊情况下的槽子采用人为办法让槽子发生阳极效应， 以提高其免疫能力 (防止转化成病槽)是十分可行而又很有用的办法。阳极效应在铝电解中扮演着重要角色， 当然也有其十分不利的一面。 1.1 阳极效应发生机理简介 随着电解过程的进行，当熔解在电解质中的氧化铝浓度(重量)达到1％ ～2％ 时，阳极电流密度(指阳极与电解质界面)超过临界电流密度， 电解槽开始来效应。阳极效应发生的机理存在四种学说：湿润性学说，阳极过程改变学说，静电引力学说以及综合观点。湿润性学说认为阳极效应发生是由于电 解质中能降低其在碳阳极表面的界面张力的表面活性物质一氧化铝浓度过低而造成的当氧化铝浓度较高时(重量2％ ～10％)， 电解质在碳阳极上的表面张力小，能很好地湿润阳极，电流在整个界面上分布均匀，电解产生的气泡受解质排挤， 以小气泡形式逸出。当氧化铝浓度低时， 阳极界面张力增大， 电解质不能润湿阳极，不能排挤气泡，气泡在阳极底掌呈现连成一片的气体膜层，使得通过阳极的电流分布不均，并造成局部电流密度过大，而导致气体不连续放电产生阳极效应。阳极过程改变学说认为： 在电解生产中，电解质中含氧离子逐渐减少， 到一定程度时，便有氟析出，析出的氟与阳极碳发生作用生成四氟化碳，使阳极表面崩碎，在阳极周围析出一层细微的炭粒，附在阳极上阻止电解质润湿阳极而导致阳极效应。当熔人新的氧化铝后，电解质中氧离子浓度增加，氧离子优先与炭粒化台，消除阳极表面的炭粒而使效应熄灭。静电引力学说认为， 阳极气体所带电荷的改变是发生阳极效应的原因。在氧化铝浓 度高的电解质里， 气泡带正电，故被阳极排斥，并以小气泡的形态脱离阳极； 当电解质中氧化铝浓度减小时， 则气泡带负电，并被阳极吸引住，于是阳极上出现气泡层，终于发生阳极效应综合观点认为，发生阳极效应一方面是由于电解质对碳阳极润湿性的改变，另一方面又由于氟离子的放电而改变了碳阳极的表面状态，从而使电解质对阳极的润湿骤然恶化上述几种学说各有侧重，湿润性学说主要是从阳极效应发生过程的物理性质变化方面加以解释， 而阳极过程改变学说则注重其化学变化。二者的共同点是：阳极效应发生在电解质中熔融的氧化铝浓度很低，电解质不能很好地润湿阳极，部分气泡不能逸出，从而导致阳极与电解质界面的局部电流密度过大，使得气泡在强电场下放电， 形成不连续的气体电离层。当加入氧化铝并熔解后，通过搅动电解质使气体排出。这实际上相当于一个启动生产(让电解质沸腾)的过程当电解质含炭渣过多或温度过低时，都会影响电解质中熔融的氧化铝浓度，效应发生时，不宜过 熄灭，必须待温度升高，或者炭渣从电中离出来时(在阳极四周从电解质中喷出细小带亮点的炭粒)，才能熄灭效应，否则熄灭后马上又来二次效应。阳极效应发生时， 有一个很特殊的现象：电解质停止沸腾这就意味着此时并未进行电解反应。铝电解的主要化学反应方程式为： 2AbO +3C=4A1+3CO，f 当氧化铝浓度(指电解质中熔融的氧化铝)在2％ ～ 10％ (重量) 时， 该反应向右进行， 生成的CO 气体能及时排出， 因此使反应连续进行 阳极效应发生时， 氧化铝浓度很低，加上阳极与电解质界面存在一层不连续的气体电离层， 此电离层对电解质产生一个很大的放电压力， 迫使电解质停止沸腾而使电解反应中止。这相当于在反应式的右边加上一个很大的压力，阻止反应向正向进行。氧化铝在熔融状态下呈表面活性物质，而Ca 、Mg 离子在电解质中为非活性物质 。另外添加的锂盐会降低电解质对极的润湿性， 这就是一些铝厂加添加剂以后，效应会增多的根本原因 再者一度强化电流，使得阳极电流密度增大，也会不同度地使效应增多。 1.2 阳极效应对电耗的影响 阳极效应对铝电解生产带来的影响最明显的是多消耗电。当然阳极效应也会通过提高电流效率多产铝而间接降低电耗，但如何在二者之间找到理想值，理论上还有待 进行更多的研究，实际上大都采用经验值或者回归值 1.2.1 效应平均分摊电压的计算 实际生产中，不仅要控制好每一个应，更重要的是关心整个电解系列效应电压平均分摊值的大小，因为它直接影响到吨铝单耗的高低。槽平均电压(v )等于槽工作电压(V )加上效应分摊电压(AV)和线损(△V线) 即：V平=V槽+△V教+△V线， △V 的计算，一些资料介绍较模糊，这里略作推导： 条件： 已知同一系列11台电解槽生产，在时问t内发生效应m个，其效应电压为撤、效应持续时问t漕＆、无效应时的电压 为 (其中i=1，2，3， ?，m)。则： 效应电压累计平均为： 1.2.2 效应使电耗升高值△w的计算 因此，可认为由于阳极效应而使直流电单耗上升350~500kw·h／t。另外一种计算效应电耗的办法，即： 式中：Wf效应电耗；V效应电压；Ii效应电流；f效应时间整个系列在时间t内，发生m个效应，则 式中G为铝产量 这种计算结果与上述分摊电压法计算结果略有不同， 笔者认为用第一种比较客观一些，因为直接与电流效率联系在一起。 1.3 阳极效应对电流效率的影响 众所周知， 阳极效应熄灭后的电解槽沸腾力增强，火苗有力，电流效率比较高。阳极效应对维护正常生产、提高电流效率是有益的。主要表现在： (1)效应产生大量热量。 熔解了大量氧化铝(据说60％的热量用于此)， 使电解质中熔融的氧化铝浓度由效应前的1％ ～2％增加到8％ ～10％ 而趋于饱和。增加正反应推动力， 加快氧化铝分解生成金属铝的正反应， 减少金属液铝的二次反应， 减少电流空耗，这就大大提高了电流效率。据初步估算，效应后的电流效率可达到94％ ～95％ 以上， 然后又慢慢降低。 (2)阳极电流分布更趋均匀。 效应发生前， 阳极底掌由于各种原因， 不可能成为一 个平面(在很正常的情况下， 由于电解质运动也使阳极底掌呈现波状)。如图(a所示， 电流在阳极与电解质界面上分布不均，局部电流密度(隆起部分)增大。效应发生时，气泡附着在凹陷部分，由于气体所占部分不导电，更增加局部电流密度，隆起部分炭粒在强大的电场作用下，消耗很快，发产生不连续的气体电离生成等离子体，这种气体放电电离正是洗刷阳极底掌的动力 (特别是生成大量cF4)， 如图(b)、(c)示。洗刷后的阳极活性增大， 电流更趋均匀， 电解质与阳极界面阻力减小，气泡易 于逸出，对提高电流效率是很有利的。 (3)促使电解质中碳粒分离。 资料表明0：电解质中含碳渣0．04％，其导电率下降1％，若含碳渣1．0％，导电率下降l1％，并且不同程度地影响氧化铝的溶解，降低电解质的活性，引起电流空耗。阳极效应发生时，电解质静置不沸腾，碳渣较电解轻，易于上浮到表层，在不连续的气体电离层作用下与电解质分离。当然要从根本上减少电解质中碳渣含量，必须在阳极糊质量上下功夫。 (4)调节槽温，减少炉底沉淀。 阳极效应是使槽温上升最快最有效的办法。当槽温低时， 电解质粘度增大，颜色变得暗红， 并出现明显收缩，炉底沉淀增多，侧部伸腿增大， 电解质沸腾力减弱。此时的电解槽只要给予诱导， 便马上来效应， 如适当提升阳极长加工间隔时间(空工)或者电流引起波动。通过阳极效应提高炉温，可以清除炉底沉淀、减小伸腿， 规整炉膛，防止槽子进一步恶化从上述可看出， 阳极在某些时候对生产是很有用的， 并能消除隐患， 提高电流效率。但是，在实际生产中，决不能依靠效应来处理问题， 重要的是严格控制好槽子的工艺条件，精心维护、细心加工，保持电解槽工艺参数在很小范围内波动，使在高电流 效率、低消耗下工作。阳极效应不仅多消耗电， 而且引起很高的物耗损失。初步统计，每次效应将多损失氟化盐4～5kg，阳极糊5～ l0kg。另外频繁的效应将严重影响铝液质 1.4 阳极效应对系列电解的影响 阳极效应对某一台电解槽的生产来说具有一定的必要性，但是，作为整个生产系列， 阳极效应是十分有害的，特别是过于频繁的阳极效应。其危害主表现在系列电压， 电流波动以及电压超负荷。目前， 系列电解生产多采用恒定功率供电，当某台槽子发生效应时，电压升高，系列总电压也随之升高，系列电流下降。没来效应的槽子由于电流下降，其电压也下降。这实际上是一个功率重新分配的过程， 频繁的功率分配势必影响到槽子的热平衡以及生产的稳定性。如100台60KA 的电解槽， 当效应系数为0．5时(即每台槽子2天来一个效应)， 效应时间为7分钟，则每天有近6个小时的效应时间。 综上所述， 阳极效应对生产有其存在的必要性，有时还能发挥重论如何，效应过多对生产是十分不 利的，必须改进工艺参数、提高加工质量，才能避免恶性循环。铝电解阳极效应还有许多问题有待于作更深入的研究探。 第2章 阳极效应危害分析及控制 2.1 阳极效应的危害 在铝电解生产中阳极效应的危害性，不仅表现在对生产的危害上，而且对生态环境的危害极其严重。笔者将从几个方面进行阐述。 2.1.1 阳极效应危害性对生产的危害 生产中当阳极效应发生时，电解质的温度急剧升高，由正常值的940℃～955℃急速升高到980℃～990℃，炉帮熔化变薄，增加了侧部炭块被侵蚀的可能性。电压的急剧升高，使系列电流波动，影响电解槽的产量。电耗增加。生产中阳极效应的熄灭方法是：将效应棒即（大约2～3米直径2～4cm的树枝）插入铝液中使木棒燃烧排除阳极底掌的气体薄膜，清洁阳极底部，实际是在燃烧铝液，整个过程大约持续3～5分钟，而此时电解的电化学过程是停止的，这也就是电解职工常说的"效应时间不产铝，而且还要跑电耗的"原因所在。因此造成铝液的严重损失。 以300KA中间下料预焙槽为例：效应系数0。3次/槽日，效应时间5min，电流效率93%，一个阳极效应少产原铝：300×0。3355×5÷60=8。4kg，吨铝电耗增加158kwh， 这种能量在生产中大多转化为热能，使电解槽极距间温度急剧升高，进而向阳极四周传导，使的电解槽温度升高，引起电解质中氟化铝的大量挥发。以我公司电解槽为例：一个效应时间5min，分子比平均上升0。1。氟化铝大约损失10～20kg。 传统的观点认为：利用阳极效应可以分离炭渣，清洁电解质，补充电解槽热量的不足，化沉淀。但是随着阳极质量的提高以及智能模糊控制计算机系统和点式下料技术的应用，阳极效应优点愈来愈变得渺小，因此传统的这种观点已不能适应当今现代电解槽生产。 2.1.2 阳极效应对环境的危害 铝电解生产中，阳极效应还伴随着对大气臭氧层有破坏性的PFCs（CF4·C2F6）气体的产生。当今西方发达国家对铝电解的环保要求极为严格。 国际著名铝专家Haupin[4]认为PFCs的发生量与每天AE分钟数和电压高低成直线关系，但分析表明PFCsd 散发量在高电压效应时并未显示出效应时间长散发量多的特定。而个别试验显示减少效应次数比减少效应时间更有效能减少PFCs的发生量。因为无论是CF4还是C2F6都是在阳极效应刚发生时产生，电解槽发展到中间下料预焙槽后，不仅阳极效应次数成倍降低，而且效应时间也大大缩短。目前国外阳极效应系数有的已低于0。1次/槽日。 产生PFCs=CF4+C2F6的根源是阳极效应（AE），但是我们国家在很长的时期内只注意控制技术。还停留在传统的对氟化盐的控制上。了解当今世界铝工业的发展，特别是著名铝专家Haupind的"瞄准零效应"[4]对提高我国铝电解的整体水平是大有好处的。 我们国家是国际《京都 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 书》的签署国家，减少温室效应，保护大气环境是义不容辞的责任。因此在控制有害气体排放上，今后一定会加强的。铝电解生产中，严格控制阳极效应是时代的要求。 2.1.3 阳极效应对森林的危害 铝电解生产中阳极效应的熄灭方法有三种： （1）、用漏铲熄灭阳极效应。（2）、用大耙熄灭阳极效应。（3）、用效应棒（木棒）熄灭阳极效应。 以上三种方法是铝电解生产特别是自焙槽常用的方法。目前自焙槽国内已几乎都改造成为中间下料预焙槽。而预焙槽采用多组阳极生产，大耙、漏铲熄灭阳极效应的方法失去了作用。效应棒即大约2～3米直径2～4cm的树枝。成为熄灭效应的唯一方法。 当前国内铝电解生产飞速发展，2003年已突破520吨，已成为世界第一产铝国，效应棒的使用急剧增加。如不得到控制，必然会给森林带来严重破坏。 以本企业为例，阳极效应系数控制为0。3次/槽日 每月1860槽日，共1860×0。3=558个效应 而日常熄灭一个效应大约需要2～3根效应棒，以3根计算每月需要558×3=1674根效应棒，以每捆30根计算一年大约需要1674÷30×12=672捆再加上抬大母线、压负荷等因素，一年需要大约900～1000捆。 目前各家铝厂效应棒基本是由市场来供应的，一些人为了谋取个人利益，乱砍甚至偷砍树木做成铝电解要求的效应棒卖给电解铝厂，因此铝电解阳极效应棒使用的急剧增加，必然助长一些人谋取个人利益，乱砍乱伐树木的行为，这将给国家森林带来一场灾难。 我国是森林覆盖面积极其少的国家。50～90年代由于过度的乱砍乱伐，使脆弱的森林植被受到严重破坏，土地沙漠化、扬尘暴天气的发生就是大自然对人类乱砍乱伐的最大报复。随着我国退耕还林，种树种草政策的实施，国家制定了一系列的相关政策来严厉制止乱砍乱伐现象，国家投入巨资恢复森林植被，对破坏严重的地区进行封山育林，种树种草。铝电解生产中效应棒的来源必然会受到严格控制。像我国西部地区的铝电解厂家，应该在铝电解生产中严格控制阳极效应，最大限度地减少效应棒的使用。 2.2 控制阳极效应的条件分析 当前自焙电解槽已基本消失，中间下料预焙槽已成为铝电解生产的主力。中间下料预焙槽采用低氧化铝浓度生产，使用智能模糊计算机控制系统对氧化铝浓度控制，采用中间点式下料技术定时打壳下料，为降低阳极效应系数创造了有利条件。 Haupin认为控制阳极效应[4]，实现零效应主要取决于： 1）氧化铝的质量：主要是氧化铝厂的电收尘料小于20微米（μm）溶解速度慢。 2）现有的下料器是容积式的，而不是重量式的，所以下料不准，开发重量式的下料器是"零效应"的关键。 3）由于电解质的过热度很小（8℃～10℃），系列电流和电压的变化时就会引起阳极效应。 4）电解槽内衬不佳，例如阴极炭块质量不好，阴极棒与炭块接触不良，导致阴极电流分布不均，也是造成阳极效应发生的一个重要原因。 5）阳极质量差，跟换阳极不还规范和不准确。个别阳极消耗过快，截面急剧减少，都会引起AE发生。 根据的观点，结合国内铝电解的实际情况，笔者认为在铝电解生产基础条件相对稳定的情况下，阳极效应系数的控制主要取决于阳极炭块的质量和氧化铝的特性。 2.3 阳极质量 优质的阳极炭块有以下特点： 1）良好的导电性。以保证提高阳极电流密度，提高铝电解槽的产能降低电耗。 2）有良好的热冲击性和抗氧化性。 3）阳极质量均匀、稳定，以保证电解生产稳定，高效低耗。 4）具有一定的抗张强度，抗弯强度和较大的热膨胀率。同时还要求阳极灰 分少，比电阻低，气孔率低，有害元素少，组织致密。 国外先进的预焙槽，由于阳极质量优良，电解质中的炭渣较少，对生产够不成影响，生产中几乎不捞炭渣，没有捞炭渣这项工序。阳极效应控制较低，一般在为0。05～0。1次/槽日。目前正趋向"零效应"控制。 国内预焙阳极质量由于原料、技术以及 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 与国外有一定的差距，阳极抗氧化性差，脱落掉渣严重。捞炭渣作为做为生产中一项重要工序。传统的管理技术认为，利用阳极效应可促使电解质中炭渣分离，还可以补充热量，控制槽中的沉淀。因此提高国内阳极质量是降低阳极效应的一个关键因素。 2.4 氧化铝的质量 铝电解生产要求氧化铝具有较小的吸水性，能够较快地溶解在熔融冰晶石里，同时要求具有较好的活性和足够的比表面积，以及粒度均匀，从而能够有效地吸收HF气体，能满足这些条件的是砂状氧化铝。 砂状氧化铝[2]具有熔解性能强，流动性好，粒度均匀，磨损系数小，吸附氟化氢能力强的特点。而国内由于生产氧化铝的铝土矿为一水硬铝石型，氧化铝生产的熔出温度高达240℃以上，种分分解的种子活性较差，生产砂状氧化铝难度较大，中铝公司虽然已试验成功，但个别技术指标与国外还有一定差距，特别是在摩损指数上与国外较大，国外摩损指数一般低于15%，而中铝山西分公司试验的氧化铝摩损指数在25%左右，况且还需要一定的时间实现工业化生产，因此国内铝电解生产能使用砂状氧化铝还需要一定的时间。 基于阳极质量、氧化铝的原因，生产中降低阳极效应系数受到一定限制，但是笔者认为将阳极效应系数控制在0。2次/槽日以下还是可以做到的。 2.5 控制阳极效应的途径 综合分析我国预焙槽的实际情况，吸收国外在预焙槽上控制阳极效应的经验，笔者认为控制阳极效应，尽量减少阳极效应次数，应在下几个方面进行改进。 1）有条件使用砂状氧化铝，完善加工下料制度，确保原料充足，保证电解槽下料口畅通，防止下料不均。 2）确保电解槽中有足够的电解质数量，防止电解质萎缩。保证生产平稳。保持适当高的电解质水平。象我公司75KA中间下料预焙槽，笔者认为电解质水平应≧18cm。铝水平<22cm。 3）提高电解槽的保温效果，减少热量损失，适当增加阳极上保温料的厚度。保持厚度在12cm以上。 4）平稳供电，减少电流波动，选择最佳的电流强度。 5）采用计算机智能模糊控制技术对电解槽控制，提高挂机率，减少手动次数。增大效应间隔时间。将效应间隔时间设定在100小时以上。 6）转变阳极效应管理思路，摆正电解槽与效应的关系，树立"只要槽况正常就不必来效应" 的管理理念。 7）优化电解槽内衬结构，采用半石墨质阴极炭块，采用新型干式防渗材料，提高阴极底部的保温效果，电解槽测部采用碳化硅复合材料。 8）抓好电解槽焙烧启动工作，保证能使电解槽在规定的时间内建立高分子炉帮。 9）提高阳极工作质量，规范操作规程，提高阳极更换速度，减少对电解槽的干扰。保存电解槽生产稳定。 2.6 分析手续 准确称取0．1一O 3克试样于200毫升烧杯中， 吹水润湿， 加3滴5％CuSO 4， 摇动下加1 2毫升浓 2 0 4。置电炉上加热到矿样溶完取下(如有结底现象要用玻棒搅散)， 加0．3克硫酸肼(如样品结底采取分次加入硫酸肼还原的办法， 效果更佳)置电炉上加热至小气泡消失， 用少许浓 2S0 4沿杯壁淋洗再继续冒烟lO分钟， 取下冷至室温(此时H 2SO 体积8—1O毫升)， 慢加蒸馏水3O毫升， 加热煮沸使可溶性盐类溶完后， 取下冷至3O一4O℃， 加15毫升浓HCI，2滴次基兰，2滴甲基橙指示剂， 用硫酸高铈滴至红色褪显兰色为锑的终点。用温水稀至体积为1 3 0毫升左右(温度约为40℃ ) ， 加3滴甲基橙指示剂， 用溴酸 钾标准溶液滴至红色消失为砷。 第3章 碳渣对电解生产的危害 在冰晶石——氧化铝的溶盐电解预焙槽中，阳极碳块作为铝电解的心脏部分，一直被人们所关注，其质量的好坏，直接影响着电解的进行和产品的质量。如果碳块的质量达不到要求，将在铝电解质溶液中产生过多的碳渣，对铝电解过程产生一系列不利的影响，譬如造成电解质电压升高，导致热槽的产生，这不但引起电解消耗的增加，而且当热槽产生时将恶化铝电解的生产的诸多技术经济指标，同时对电解槽的寿命也有影响，因此探讨如何减少和控制电解生产过程中碳渣的产生，就成为一个新的课题。 3.1 碳渣的产生 3.1.1.由于预焙块质量的不合格造成氧化从而产生碳渣。预焙碳块是由石油焦、沥青焦、沥青通过破碎、煅烧、配料、混捏等工序烧制而成，如果采用的原材料及工艺不合乎要求就会产出不合格的碳块。如：耐压强度低、空隙度大、杂质大等，从而导致阳极的氧化和碳粒在阳极表面的脱落进入电解质中形成碳渣，有时会形成掉块和裂缝，在电解质的冲蚀和洗刷下，形成碳渣。由于碳块质量而引起的碳渣是生产中碳渣形成的主要原因。 3.1.2.二次反应生成游离的固态碳。铝电解过程中的二次反应，不仅降低电流效率，而且还带来另一方面的不利的影响，即溶解在电解质溶液中的铝将阳极气体中的CO2和CO还原C，在电解质溶液中形成细微的游离态碳渣。 其反应有两种： 第一种反应为，在电解质的溶液中溶解的铝与CO2反应生成CO，而CO又与AL反应生成C，即： 2AL（溶解）＋2CO2=AL2O3＋3CO（1） 2AL（溶解）＋3CO=AL2O3＋3C（2） 第二种反应为，电解质中的铝直接将CO2还原成C， 3AL（溶解）＋3CO2=2AL2O3＋3C（3） 在上述两种反应中反应（3）对于在铝电解质中生成碳渣的作用，比反应（2）的作用要大，但这两种反应所产生的碳渣，不是电解质溶液中产生碳渣的主要原因。 3.1.3.阴极碳素内衬的冲蚀剥落 在铝电解过程中，阴极碳素内衬的剥落和碎裂是铝电解溶液中产生碳渣的又一来源。铝电解槽启动后由于钠的渗透，电解质溶液和铝液的侵蚀和冲刷，阴极碳素内衬不久就会产生剥落，钠的对阴极碳块的渗入，是引起剥落的主要原因，钠的渗入使碳块内部产生应力，导致碳块体积膨胀，并变得疏松多孔，从而剥落形成碳渣。 转贴于 中国论文下载中心 3.2 碳渣对电解过程的危害 3.2.1.铝电解溶液中的碳渣，导致电解质的电阻增大，其结果造成电解质电压降的升高，增加铝电解生产的电能消耗。据具有关专业人士报道，当铝电解质溶液中的碳渣含量达到1%（重量）时，电解质导电率约降低11%，由此可见碳渣对电解质的导电率的不利影响是极为显著的，碳渣的颗粒越小，对降低电解质的导电率的作用越大。 3.2.2.铝电解质溶液中的碳渣导致热槽产生，当电解质中的碳渣积累到一定浓度时，由于比电阻的增大，必定造成电介质电压降升高，从而使电解槽两极间的电能收入额外增加，对于槽工作电压和其它技术条件摆布正常的电解槽来说，两极间由于电解质溶液含碳，导致其电压升高而增加的这部分电能收入不为电解过程所必须；其唯一的消耗途径是转化为热量释放出来，结果引起电解质溶液过热，槽温上升，产生热槽，这样对电解生产是极为不利的，不但造成电能的无谓消耗，同时会使电解槽的阴极受到损坏，影响槽寿命，此外在处理热槽时，还消耗大量的氟化盐，故其危害作用是非常巨大的。 3.2.3.铝电解溶液中的碳渣造成电流损失，当铝电解质溶液表面漂浮有大量碳渣时，碳渣将与碳素阳极和阴极组成电流通路，部分电流会直接通过碳渣进入阴极或侧部，而不能参与电解反应，形成侧部漏电，严重时会造成侧部漏炉。 3.3 减少碳渣的途径 3.3.1.采用高品质的预焙碳块。在前面关于碳渣的来源中已讨论，由于碳块质量的不合格造成碳粒脱落是产生碳渣的主要原因，在生产中使用质量不合格的碳块，无疑为碳渣的产生创造了有利的条件，因此采用高质量的预焙块是减少电解质溶液中碳渣的至关重要的措施。不但减少了碳渣的产生，从而稳定了生产，减少了工人的劳动强度，提高了电流效率，降低能耗，对于电解铝厂来说，在预焙块进厂之前就要进行严格的质量检测手段，保证阳极碳块的质量。 3.3.2.选用优质的阴极碳块。与阳极碳素材料一样，阴极碳块的质量优劣对碳块的剥落程度有影响，在砌筑电解槽阴极时采用优质阴极侧部碳块和底部碳块能较有效地承受和抵抗铝电解质溶液和铝液的侵蚀和冲刷，从而减少碳块的剥落，减少碳渣的产生。 在电解过程中选用低温操作。由于铝的二次反应也是产生碳渣的一个原因，所以在电解生产过程中就要减少二次反应的发生。在生产操作中要保持低电压，低氧化铝浓度，低分子比，低温度高极距，从而保证电解生产在较低的稳定的温度下进行，提高了电流效率，减少了铝的二次反应损失，从而减少了碳渣的生成。 第4章 结论 (1)本文测定了硫酸高铈滴定锑的电位滴定曲线，直观到反应的电位变化过程，讨论了该法测锑的条件，证实并解释了次甲基兰的催化作用，探讨了指示剂次甲基兰的反应机理。 (2)研究了溶矿中对测砷有影响的几个问题： 证实了HF会使AsF 挥发损失，H2SO4冒烟过快As 会有少量损失；探讨了残存硫酸肼的影响等问题。 (3)总结生产实践经验，对掌握本方法准确测定锑砷有裨益，能提高分析质量扩大应用范围。 (4)实验了金电极片中锑的测定方法是可行的 (5)电解生产中只有选用优质的碳素材料，同时提高操作质量，尽可能减少碳渣的产生，才能取得良好的经济技术指标。 参考文献 [1] 孙以安，鞠鲁粤. 金工实习[M]. 上海：上海交通大学出版社，1999 [2] 黄如林，刘新佳. 金工实习教程[M]. 上海：上海交通大学出版社，2003 [3] 郭小文，许显存，何成云，等. 等距窄长槽的加工方法[J]. 机械工人，2004，（11）：24 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