电解原铝液的特性

　　1、电解原铝液温度高，气体含量高

　　众所周知，电解铝生产过程是在高温条件下的电化学过程。当今，隨着科学技术的发展，电解槽容量越来越大，电流强度高达350-500KA，电流效率达到94-95%。电解槽以碳块为阳极，以半石墨化碳块作阴极，一般温度在950-960℃之间。电解质成份很复杂，除主成份冰晶石之外，还加有Al2O3、CaF2、MgF2等，它们的含量分别为1.38-2.88% 、4.88-5.88% 和0.47-0.87% ；含水率除 AlF3 ≤7.5%外，其他均小于或等于1.0%。上述物料中的水份分别为附着水和结晶水，附着水在高温条件下，易于蒸发去掉，而结晶水在电解槽中进行化学反应3H2O+2AL→Al2O3+6［H］，［H］溶解于电解铝液中，铝液温度越高，原子氢的饱和浓度越大。除了氢之外电解铝液还含有CO2、CO、CH4 和 N2。电解原铝液气体含量组成范围也很宽，H2：53-96%；CO2：2.5-30%；CO：20%；CH4：2.5%； N2：2.5%。对气体含量高的电解原铝液，必须采取行之有效的除气措施，才能消除它们的危害。

　　2、电解原铝液杂质含量多

　　液态原铝中的杂质主要为非金属杂质，也有少量金属杂质。非金属杂质含量最多为氧化铝，其次是氟化盐、碳化铝和氮化铝。电解过程中，加入电解槽中的氧化铝是砂状氧化铝。砂状氧化铝由α-Al2O3和 γ-Al2O3，α-Al2O3≥25%；α-Al2O3呈球状、比重大、质地致密、表面积小，在电解质中，溶解速度慢，来不及溶解的α-Al2O3往往沉淀于槽底，少量混入阴极铝液中。而γ-Al2O3活性大，溶解速度快，一般不会在电解槽底沉积。一般来说，电解槽24小时抽取铝液一次，混入铝液中的α-Al2O3 隨同铝液一块进入铝液抬包，倒进熔铸生产系统的熔炼炉内。

　　电解原铝液中的金属杂质有硅、铁、锌、钛、钠等，但最主要的金属杂质还是硅和铁。这些杂质的来源主要有两个方面：一是来自原料及材料，例如采用碱法生产的氧化铝原料含有SiO2、Fe2O3、TiO2、ZnO、Na2O 等杂质，通过电解，生成了Si、Fe、Ti、Zn、Na等金属。二是来自电解槽内衬、工具、设备、尘土及其他。

　　顺便说一下，在高温液态铝中，碳与钛反应生成TiC，TiC是液态铝合金在凝固过程中很好的非自发晶核，TiC的成核作用优于TiB2粒子，有利于合金铝液结晶时细化其晶粒，可惜含量太低。

　　我国是全世界原铝产量最多的国家，采用短流程，利用电解原铝液太阳能电池直接生产铝加工所需要的扁锭和圆锭，这是铝工业发展的必由之路，也引起了有关部门的高度重视。有些大型电解铝企业，例如贵州铝厂、青海铝厂、包头铝厂、青铜峡铝厂等，近几年来，引进欧美国家的先进技术和先进设备，相继建成了自动化程度高技术一流的熔铸生产线，主体设备包括大型熔炼炉，大型液压倾动静置炉，大功率电磁搅拌器，在线氩气除气系统，液压铸造机及铸锭均匀化装备等。通过投料试车生产，产品质量上佳，取得了很好的经济和环境效益。

　　也有一些企业，投资数百万元，建三台15吨熔炼炉、两台钢丝绳铸造机、一台单轨天车、一套偱环水系统，产能也可以达到75000吨/年。但是设备过于简陋，技术装备差，又不尊重学科，疏于管理，粗制滥造，产品质量差，问题成堆。对于这一类企业，如何进行设备改造，加强技术管理，改进工艺技术措施，完善工艺制度，生产合格产品。在这里，谈谈自己的看法，供同行参考。