霍尔电解炼铝法

一般称为冰晶石-氧化铝熔盐电解法

最初铝是用化学法制备，用钾钠之类来还原，所以非常昂贵

原因是氧化铝熔点非常的高，无法用常规电解还原钾钠盐制备钾钠的方法来制备铝，后来科学家发现氧化铝可以在较低的温度下溶解于熔融的冰晶石，后拉就发展了电解法制铝的技术。

在铝土矿中制备氧化铝粉，然后把氧化铝溶解在熔融的，包含冰晶石以及如氟化钠等的一些添加剂的溶液中，用碳作为电极通直流电，这样单质铝就会在阴极被还原出来，碳阳极氧化，产生二氧化碳。

一般称为冰晶石-氧化铝熔盐电解法最初铝是用化学法制备，用钾钠之类来还原，所以非常昂贵原因是氧化铝熔点非常的高，无法用常规电解还原钾钠盐制备钾钠的方法来制备铝，后来科学家发现氧化铝可以在较低的温度下溶解于熔融的冰晶石，后来就发展了电解法制铝的技术。在铝土矿中制备氧化铝粉，然后把氧化铝溶解在熔融的，包含冰晶石以及如氟化钠等的一些添加剂的溶液中，用碳作为电极通直流电，这样单质铝就会在阴极被还原出来，碳阳极氧化，产生二氧化碳。1．SR炼铝法。据报道，这是一种非电解的还原熔炼法。设想使用容易得到的、金属工业生产过程中产生的一种废物作为还原剂，将三氧化铝还原成金属铝。报道说，热力学数据表明，在有催化剂/减速剂(decelerator)存在的条件下，采用已经经过证实的现代化技术，使用这个方法炼铝，可以大大降低炼铝的能源消耗。据说，生产铝的单位耗能量是9200kWh/t。由于这个生产过程不需要碳素材料，铝厂无需建碳素厂，从而消除了碳素厂生产对环境所造成的一切污染。报道说，此工艺流程既可以连续生产，也可以间歇生产。

2．SplitHybrid炼铝法。报道说，这是将SR炼铝法的原理叠加

到现有的霍尔一埃洛特炼铝方法上形成的新方法。此方法的特点是：和现在的电解铝工艺相比，现有的电解铝生产是将氧化铝的熔融和电解还原在同一个电解槽内进行，而SplitHybrid方法是将氧化铝熔融

与还原分别在两个反应器内进行。先在一个反应器内将氧化铝和电解质及助熔剂经电热熔化，然后将熔化的氧化铝电解质转移到另一个反应器内，将氧化铝还原成金属铝。在熔体中加入SR炼铝法使用的还原剂，可以减少阳极效应，降低阳极消耗，提高氧化铝还原率，进而提高生产率。

二、两种炼铝方法比较

热力学可行性。报道说，各种作业温度下的热力学参数表明，使用SR炼铝法是完全可行的；至于SplitHybrid炼铝法，因为是对现有的电解铝方法进行改进，热力学参数都是经过证明了的，除了特殊的情况需要在现场进行特殊研究之外，其它无需再做验证。一旦建立起工业生产流程，就可以更精确地计算出可产生的效益。

能源需求。SR炼铝方法的能源需求量如表1所示。报道说，SplitHybrid炼铝方法的单位能源消耗，估计比现有经过安装了降低成本的阳极电解槽能耗还低5%-15%。由于随着吨铝生产时间的减少和生产率的提高，意味着能耗的降低和生产成本的下降。

环境的影响。报道说，SR炼铝法是一个对环境友好的方法，它不产生氟化物那样的危害性；由于不需要碳素厂，因此，不会产生碳素厂那些散发物和尘埃污染环境，这也可以降低生产成本。至于SplitHybrid炼铝法对环境的影响，则主要体现在生产厂的单位产量生产所需要的时间缩短了，阳极消耗降低了而受益。2100433B

第1篇 炼铝的基本原理与铝工业概况

第1章 绪论

第2章 铝电角质基础体系和添加剂

第3章 铝电解质的物理化学性质

第4章 氧化铝在冰晶石熔液中的溶解

第5章 水晶石－氧化铝熔液的离子结构和电解机理

第6章 现代铝工业

第2篇 预焙槽炼铝生产技术

第7章 预焙阳极电解槽的构造

第8章 铝电解槽的磁场和铝液循环流动

第9章 预焙阳极

第10章 预焙槽炼铝的生产技术

第11章 铝电解的电流效率

第12章 铝电解中的电能节省

第13章 工业铝电解槽中的钠、碳化铝和碳钠化合物

第14章 冰晶石——氧化铝溶液对电极的湿润和渗透

第15章 阳极效应

第16章 低温铝电解

第17章 铝精炼与高纯度铝生产

第18章 电解法和电热还原法制取铝合金

第19章 钢板熔盐电镀Al-Mn和Al-Mn-Ti/Ce合金

第3篇 炼铝新技术与辅助技术

第20章 情性阴极

第21章 情性阳极

第22章 铝电解槽的绝缘侧壁

第23章 铝电解槽的过程控制

第24章 铝电解槽的烟气治理

第25章 铝生产中废旧阴极炭块和炭渣的回收利用

第26章 铝电解槽的破损与维护

附录

本书对代表现代铝工业主要发展方向的预焙槽炼铝技术进行了全面系统地剖析。全书分3篇，共26章，阐述了现代炼铝的基本原理和铝工业国内外发展概况及趋势；详细介绍了预焙槽炼铝的生产技术，涉及炼铝过程中对电流效率、电能消耗等工艺参数的控制，铝电解槽的磁场、铝液循环流动、冰晶石-氧化铝熔液对电极的湿润和渗透、阳极效应、低温铝电解等铝电解槽内的现象，铝精炼、铝合金等相关技术，以及预焙阳极电解槽、预焙阳极等主要设备；同时介绍了惰性阳极、惰性阴极和铝电解槽的绝缘侧壁等炼铝新技术，铝电解槽的过程控制、烟气治理、破损与维护、废旧阴极炭块和炭渣的回收利用等辅助技术内容；另外，附录中收录了元素的电化学当量，预焙槽的物料平衡和能量平衡计算，以及炼铝物料的国家标准等有用资料。

本书主要适于从事铝工业的生产、技术、工程、研究人员阅读，也可供高校冶金专业师生参考。

实际上，用霍尔器件测量磁场强度时，是用恒定电流法还是用恒定电压法，要考虑多方面的因素，如磁场强度和霍尔电压间的线性误差、灵敏度的温度系数、同样工艺条件制造的器件的性能分散程度等。

用霍尔器件测量磁场强度的特点是：器件很小很扁（可以放在窄缝中），有很高的准确度、灵敏度和稳定性，还有很宽的工作温度范围。

已知试件的尺寸、磁场强度和电流，测量霍尔电动势即可求得试件的载流子浓度。载流子浓度是半导体材料的一个重要参量。在不同温度下测量霍尔系数可以得到试件中载流子浓度和温度的关系。这是了解半导体材料的基本性质的一个重要方法。在给定的电流强度下，产生的霍尔电动势与磁场强度成正比。可以利用这一原理来测量磁场强度。

如果磁场由电磁铁产生（图3）,磁场强度与电流强度IB成比例,在磁场中的霍尔器件产生的霍尔电压与两个电流的乘积IxIB成比例，因此可以利用霍尔效应制成乘法器。乘法器有许多用途，除进行乘法运算外，还可以用作调制器、除法器、功率计等。

图4是利用霍尔器件测量几千安培以上的大电流的方法。图4中1是通过大电流导体的截面，2是两块磁性材料,在两个空气隙中放有霍尔器件3。用霍尔器件测量磁性材料中的磁感应强度。此法特别适用于测量大直流电流强度。

用永久磁铁作为不消耗能源的“发射机”，用霍尔器件作为“接收机”。将它们分别粘在两个物体上，则可测量两个物体的相对位置。

还可以利用霍尔效应制作旋转器、单向器和环行器。这类器件使信号沿单一方向传输，而不能沿相反的方向传输。