铝生产过程 

自1886年发明以来，工业铝生产从艺术发展到科学。由于广泛的研究和开发工作，特别是在二十世纪下半叶，无论是在铝板厂家还是在几所大学和学术机构中，都已经逐步增加了对该过程的理解。在监测和干预过程中，细胞操作者经常面临决策制定的情况。运营商及其主管和管理者的理论和实践培训，为他们提供了改善稳定的细胞操作和工作实践所需的技能和知识。  

用于工业生产熔融铝的整体电化学反应可以写成如下：   

这个反应很简单，表明两种主要原料是氧化铝和碳，有两种化学产品，我们想要的熔融铝，以及我们真正不想要的气态二氧化碳。  

该过程中使用的原料量。根据等式预测的化学计量比消耗氧化铝。理论上，氧化铝的消耗量为每千克生产的铝1.89千克。然而，在实践中，工业中特定氧化铝消耗的实际值略高，通常为1.93kg，因为供应的氧化铝不是100％纯。它总是含有少量的杂质氧化物，如Na 2 O，CaO，Fe 2 O 3和SiO 2 。此外，从上述化学方程式，我们看到我们每摩尔铝产生三至四摩尔的二氧化碳。然后，理论上，一半摩尔的氧化铝应与0.33千克碳反应，产生1千克铝和1.22千克二氧化碳。然而，由于碳与氧气和二氧化碳的其他反应，实际上每千克铝消耗0.40至0.45千克碳。这被称为净阳极消耗量，这反过来每千克铝产生约1.5千克二氧化碳。生产1千克铝所需的原材料量。  

氧化铝必须定期添加到电解液中，以保持正常的电解生产持续进行。较旧的铝电解槽设计具有大量且不经常添加的氧化铝，而现代电池配备有所谓的点式供料器。然后从架空箱或料斗中自动供应氧化铝，该料仓或料斗构建在电池的上部结构中。每分钟左右，两到六个体积进料器连续向电解质中加入约1千克氧化铝。这些少量添加剂增加了氧化铝粉末在电解质中快速溶解，混合和分散的能力。电解质中的平均氧化铝浓度通常保持在2至4wt％氧化铝的窄范围内。较高的浓度可能导致形成过量的未溶解的氧化铝，这在工业上称为污泥。由于其较高的密度，污泥被收集在熔融金属的底部。污泥在电池中没有用处，并且它是不需要的，主要是因为它有助于增加电池中的电阻并因此增加电池电压。  

相反，电解质中的低氧化铝浓度可以使阳极过程发生显着变化，这导致所谓的阳极效应。通过在阳极下方形成电绝缘气体层，阳极效应导致非常高的电池电压，可能高达30至40V而不是正常的4.0至4.5V。 然后，阳极气体组合物从几乎纯的CO 2 （g）突然变为主要的CO（g）以及一些气态全氟化碳化合物，CF 4 （g）和较少量的C 2 F 6 （g）。这些温室气体具有高全球升温潜能和极长的大气寿命。  

通过降低阳极效应频率和阳极效应持续时间可以降低这些气体的形成。现在，所有铝板厂家在减少全氟化碳气体排放方面都取得了重大进展。大多数现代预焙电池现在可以控制运行超过1周，甚至几个月也没有阳极效应。  

在离开阳极效应的主题之前，应该提到的是，70％至80％的阳极气体放出的是CO（g）。在某些情况下，终止阳极效应可能需要人工干预，然后操作员可以吸入这种有毒气体。然而，即使可能没有详细研究这种影响，电解槽工作环境中CO（g）的浓度可能很低，对人体无害。  

除了作为生产铝的原料之外，当氧化铝放置在电解质上方的自形固体外壳的顶部时，氧化铝也起到绝热体的作用，从而减少热损失。氧化铝还用于覆盖阳极顶部，从而节省热量并最大限度地减少碳阳极的空气燃烧。更常见的是，使用氧化铝粉末和压碎的固体电解质的混合物。  

氧化铝实现的第三个主要作用是非常重要的。氧化铝用于通过使用所谓的干擦洗方法通过阳极气体清洁来捕获来自电池的氟化物排放物。氧化铝粉末吸附产生的氟化氢（HF）气体，它还捕获氟化物冷凝物，主要是颗粒状四氟铝酸钠（NaAlF 4 ）。所得氧化铝称为二级氧化铝，然后用作电池的原料。含有CO 2和少量全氟化碳气体的经净化的废气排放到大气中。  

在将金属送到铸造室之前进行的工艺称为上游工艺，而铸造厂中用于制造挤压锭，板锭，初级铸造合金和线材的工艺称为下游工艺。