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鋁電解基礎知識
（一）填空題
1、電解系列中，電解槽均以（ 串聯 ）形式連接的。
2、鋁在常溫下密度為（ 2.7 ）g/cm3 ，在電解溫度下密度為（ 2.3 ）g/cm3。
3、理論上生產一噸鋁需要氧化鋁（ 1889 ）kg。
4、陽極氣體的主要成分是（ CO2 ）、（ CO ）。
5、理論上用1安培電流，電解1小時可在陰極上析出（ 0.3356 ）克鋁。
6、冰晶石——氧化鋁熔體電解時，99%的電流是由（ Na+ ）傳導的。
7、陽極效應發生的根本原因是（ Al2O3 ）濃度降低。
8、鋁電解槽按陽極結構可分為（預焙槽 ）和（ 自焙槽 ）。
9、鋁的熔點是（ 660℃ ）。
10、理論上生產一噸鋁所需的電耗（ 6320 ）kWh。
11、電流強度是決定（ 槽型 ）和（ 生產能力 ）大小的主要因素。
12、（ 氧化鋁 ）是鋁電解所用的原料，又是煙氣淨化的（ 吸附劑 ）。
13、熔融電解質開始有（ 固體 ）析出時的溫度，叫（ 初晶溫度 ）。
14、電解質的分子比是指（ 氟化鈉 ）與（氟化鋁 ）的摩爾分子數量的比值。
15、鋁的原子量為（27）,鋁的電化學當量為（ 0.3356克/安培·小時 ）。
16、鋁電解陰極副反應主要有（鈉的析出 ）、（ 鋁的溶解和損失 ）和碳化鋁的生成。
17、決定直流電耗的兩個因素是（ 槽平均電壓 ）和（電流效率 ）。
18、原鋁中雜質主要有兩類，屬於（金屬雜質），另一類屬於（ 非金屬雜質）。
19、寫出冰晶石-氧化鋁熔液電解的總反應式（2Al2O3+3C＝4Al+3 CO2），陽極反應式（ 3O2-（絡合的）+ 1.5C－6e → 1.5CO2），
陰極反應式（ 2Al3+（絡合的）+ 6e → 2Al ）。
20、含鋁的礦物總計有250多種，其中主要的是（鋁土礦）、（高嶺土）、（明礬石）。
（二）單項選擇題
1、冰晶石是作為（ B ）往電解質中補充添加。
A、熔質 B、熔劑 C、添加劑 D、原料
2、鋁液的比重要比電解質的重，一般兩者相差（ B ）g/cm3。
A、0.05 B、0.2 C、0.4 D、0.6
3、電解質中揮發性最大的物質是（ B ）。
A、NaF B、AlF3 C、Na3AlF6 D、MgF2
4、氟化鹽的理論消耗量為（ A ）Kg/t·Al
A、0 B、10～20 C、20～30 D、30～40
5、自然界中的鋁含量極為豐富，幾乎佔地殼中全部金屬含量的（B）。A、二分之一 B、三分之一 C、四分之一 D、五分之一
6、在電解溫度下，鋁液比電解質的比重（A）對生產越有利。
A、愈大 B、愈小 C、不變 D、為零
7、鋁電解生產電能利用率為（B ）。
A、20～30％ B、40～50％ C、60～70％ D、80～90％
8、電解槽煉鋁通入的電是（ B ）。
A、交流電 B、直流電 C、交直流電 D、無線電
9、預焙槽換陽極採取的方法是按（ B ）。
A、自然數順序法 B、交叉法 C、隨機抽樣 D、無順序
10、最適合電解生產的氧化鋁是（ A ）。
A、砂狀氧化鋁 B、中間狀氧化鋁 C、粉狀氧化鋁 D、微粉氧化鋁
11、LiF是一種有益的添加劑，下列說法不準確的是（ C ） A、LiF能降低電解質的初晶溫度
B、LiF能提高電解質的導電度
C、LiF能提高電解質中AL2O3的溶解度
D、LiF能使電解質密度降低
12、雜質中含有下列物質混入電解原料中，能影響原鋁質量的有（ D ）
A、氧化鎂 B、氯化鈉 C、氧化鈣 D、二氧化矽
13、鋁的熔點為（ B ）℃。
A、550 B、660 C、770 D、880
14、不能影響陽極消耗速率的是（ D ）
A、電解溫度 B、電流強度 C、陽極電流密度 D、陰極電流密度
15、在冰晶石-氧化鋁熔鹽電解體系中,電位正於鋁的元素一般是( A )。
A、Si和Fe B、Si和Ca C、Fe和Mg D、Si和Mg
16、設計陰極槽殼時必須考慮的應力為：（A、B、C、D）
A、陰極重量產生的應力 B、熔融金屬和電解質的重量產生的應力
C、內襯材料化學變化引起的應力 D、內襯材料熱運動產生的應力。
17、電解槽的母線包括：（ABCD）
A、陽極母線 B、陰極母線 C、立柱母線 D、軟帶母線
18、在冰晶石---氧化鋁熔鹽電解體系中加入AlF3後的作用是：（ABC）
A、降低電解質的初晶點 B、降低分子比
C、降低電解溫度 D、提高電解質導電率
19、下列哪些是鋁的特性：（ ABD ）
A、密度小 B、導電性好 C、導磁性好 D、反光和熱的性能
（三）判斷題（對打Ｖ，錯打X）
1、一般認為電解溫度越低，電流效率越高。 （ √ ）
2、陽極電流越小，陽極電壓越高。 （ × ）
3、減少電解槽的熱損失，可為降低電解槽的能耗創造條件。（ √ ）
4、原鋁中的雜質主要有矽、鐵、銅、鎵、鎂。 （ √ ）
5、增加生產槽數或縮短停槽大修時間，可增加槽晝夜總數。（ √ ）
6、降低噸鋁直流電耗，主要是降低槽平均電壓和提高電流效率。（√ ）
7、鋁的化學性質十分活潑，鋁在自然界中都是以化合態形式存在。（ √ ）
8、天然冰晶石呈中性，人造冰晶石呈酸性。 （ √ ）
9、電能效率是指每千瓦時能產多少鋁。 （√ ）
10、金屬鋁在陽極反應中析出，然後沉集到陰極碳塊上面。 （× ）
11、侵蝕到陰極炭塊中的黃色顆粒是鈉。 （ × ）
12、氧化鋁中過多的雜質Fe2O3和SiO2，在電解過程中析出鐵和矽，進入鋁中，影響著原鋁質量。（ √ ）
13、凡是已生產的電解槽因故停產後，經過大修又重新啟動時稱為電解槽的二次啟動。 （ × ）
14、電解溫度一定大於電解質的初晶溫度。 （√ ）
15、砂狀Al2O3的粒度大，在電解質中不易溶解，因而容易產生沉澱。（× ）
（四）簡答題
1、寫出鋁電解槽的陰極和陽極的電化學反應方程式及總反應式？
在陽極上： 3O2-（絡合的）+ 1.5C－6e → 1.5CO2
在陰極上： 2Al3+（絡合的）+6e → 2Al
總反應式：2Al2O3+ 3C = 4Al + 3CO2↑
2、砂狀Al2O3有哪些優點？
答：砂狀氧化鋁的優點，主要表現在其良好的流動性、溶解性、不揮發性和吸附氟化氫性，這對鋁電解生產極為有利。
3、鋁電解的生產原理是什麼？畫出工藝流程簡圖？
答：鋁電解的生產原理是採用氧化鋁－冰晶石融鹽電解法，它是以冰晶石作為熔劑，氧化鋁為熔質，強大的直流電通入電解槽內，使陰陽極發生電化學反應。電解產物，陰極上是鋁液，陽極上是氣體。這種方法就是電解法煉鋁。
化學反應方程式： 2 Al2O3＋3 C＝4 Al＋3 CO2
工藝流程簡圖為：
4、AL2O3原料中雜質對電解生產有什麼危害？
答：工業氧化鋁中雜質主要是SiO2、Fe2O3、Na2O、CaO和H2O對電解均有不利影響。電位正於鋁元素的氧化物雜質，如SiO2、Fe2O3在氟化鹽中溶解時，其Si、Fe離子先入鋁離子在陰極上放電析出，影響鋁的質量，CaO與H2O與氟化鹽反應，分解了價高的氟化鹽。使氟化鹽消耗增大，另外，CaO會造成電解質中CaF2實集偏高，H2O會造成鋁中氫含量升高。
（五）計算題
1、某電解系列電流強度為187kA，其中某臺電解槽某天的平均電壓為4.25V，當天產鋁1387kg，計算這臺槽當天的直流電單耗。
W＝187×4.25×24÷（1387×10-3）=
2、某電解廠電流效率在93.30%時測定陽極氣體中含CO2為75.6%，電流效率在94.30%時測定陽極氣體中含CO2為77.6%，假設陽極氣體中全為 CO2和CO ，則問電流效率由93.30%提高到94.30%時，理論上噸鋁炭耗應節約多少公斤？
解：（1）先假設生成的陽極氣體均為CO 則有：
Al2O3 + 3C = 2Al + 3CO
3×12 ： 2×27
X1 ： 1
∴ X1= ×1 = 0.666（噸炭）=666公斤
（2）再假設生成的陽極氣體均為CO2 則有：
2Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2
3×12 ： 4×27
X2 ： 1
∴ X2 = ×1 = 0.333（噸炭）=333公斤
（3）當陽極氣體中組成為75.6% CO2、24.4% CO時，生產 一噸原鋁消耗炭為：
333×75.6%+666×24.4%=414（公斤）；
當陽極氣體中組成為77.6% CO2、22.4% CO時，生產 一噸原鋁消耗炭為:333×77.6%＋666×22.4%＝408（公斤）。也就是說，電流效率由93.3%提高到9
4.3%時，理論上噸鋁炭耗應節約：414－408=6（公斤）。
答：電流效率由93.30%提高到94.30%時，理論上噸鋁炭耗應節約6公斤。
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