電解工

電解鋁就是通過(guò)電解得到的鋁。現(xiàn)代電解鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽(yáng)極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950℃-970℃下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解。

現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石—氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽(yáng)極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950℃—970℃下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解。陽(yáng)極產(chǎn)物主要是二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w，其中含有一定量的氟化氫等有害氣體和固體粉塵。為保護(hù)環(huán)境和人類健康需對(duì)陽(yáng)極氣體進(jìn)行凈化處理，除去有害氣體和粉塵后排入大氣。陰極產(chǎn)物是鋁液，鋁液通過(guò)真空抬包從槽內(nèi)抽出，送往鑄造車間，在保溫爐內(nèi)經(jīng)凈化澄清后，澆鑄成鋁錠或直接加工成線坯.型材等。

作業(yè)工人接觸到的毒物主要有氟化物、硫化物、瀝青煙、一氧化碳等。毒物主要存在于電解槽附近及煙氣凈化系統(tǒng)。 鋁電解以冰晶石-氧化鋁氟化鋁的熔體為電解質(zhì)，以炭素材料為電極進(jìn)行電解。電解時(shí)在陰極上析出液態(tài)的金屬鋁，在陽(yáng)極上產(chǎn)生氣體。同時(shí)還散發(fā)出氟化物、粉塵等污染物為主的電解煙氣。在400℃～600℃溫度下，氧化鋁中仍可含有0.2%～0.5%的水分。原料中的水分與固態(tài)氟化鹽在高溫條件下可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，進(jìn)入熔融態(tài)電解質(zhì)中的水分也可與液態(tài)的氟化鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成有害的氟化氫。

人體吸入過(guò)量的氟，常常會(huì)引起骨硬化、骨質(zhì)增生、斑狀齒等氟骨病，嚴(yán)重者使人喪失勞動(dòng)能力。氟化物還對(duì)呼吸道粘膜及皮膚有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用。我國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，車間空氣中氟化物（以氟計(jì)）的最高容許濃度為0.5mg/m3，按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》中對(duì)毒物毒性分級(jí)的原則，氟化物為Ⅱ級(jí)，屬于高度危害。

電解鋁

世界上所有的鋁都是用電解法生產(chǎn)出來(lái)的。鋁電解工業(yè)生產(chǎn)采用霍爾-埃魯冰晶石-氧化鋁融鹽電解法，即以冰晶石為主的氟化鹽作為熔劑，氧化鋁為熔質(zhì)組成多相電解質(zhì)體系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工業(yè)電解質(zhì)的基礎(chǔ)。電解鋁工業(yè)對(duì)環(huán)境影響較大，屬于高耗能，高污染行業(yè)。電解鋁生產(chǎn)中排出的廢氣主要是CO2，以及以HF氣體為主的氣-固氟化物等。CO2是一種溫室氣體，是造成全球氣候變暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其溫室作用效果是二氧化碳的6500-10000倍，并且會(huì)對(duì)臭氧層造成不同程度的影響。HF則是一種劇毒氣體，通過(guò)皮膚或呼吸道進(jìn)入人體，僅需1.5g便可以致死。

中國(guó)鋁電解技術(shù)自70年代末引進(jìn)160KA中間下料預(yù)焙槽技術(shù)之后，從消化國(guó)外技術(shù)開(kāi)始，揭開(kāi)了中國(guó)現(xiàn)代鋁電解技術(shù)發(fā)展的序幕，以鋁電解槽熱電磁力特性及磁流體數(shù)學(xué)模型研究為核心，在工藝、材料、過(guò)程控制及配套技術(shù)等方面展開(kāi)了廣泛深入的研究工作。九十年代以來(lái)，在基礎(chǔ)理論、大型鋁電解槽開(kāi)發(fā)以及工程應(yīng)用取得了一系列成果，開(kāi)發(fā)成功了280、320KA以上的特大型電解槽技術(shù)，使鋁工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步令人注目。大容量電解槽的開(kāi)發(fā)，使中國(guó)鋁電解技術(shù)總體上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，電解鋁工業(yè)的面貌發(fā)生了根本的改變。

實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)差。由于開(kāi)發(fā)時(shí)間短，對(duì)中國(guó)大型鋁電解槽在生產(chǎn)領(lǐng)域的深層次開(kāi)發(fā)明顯不足，致使實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)的生產(chǎn)指標(biāo)與國(guó)際先進(jìn)水平還有較大差距。多數(shù)在大負(fù)荷、小電網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行，安全隱患多。鋁電聯(lián)營(yíng)是中國(guó)電解鋁企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)之一，但同時(shí)在技術(shù)上也存在相應(yīng)的問(wèn)題。由于大容量電解槽一般系列規(guī)模較大（一個(gè)系列產(chǎn)能可達(dá)20萬(wàn)噸以上），巨大的用電負(fù)荷集中在一個(gè)生產(chǎn)系列上（一般達(dá)40萬(wàn)KW以上），電解系列生產(chǎn)的任何波動(dòng)都會(huì)造成電網(wǎng)或自備電廠較大的影響，甚至威脅供電安全。

缺乏建立在對(duì)陰極破損機(jī)理與規(guī)律透徹掌握基礎(chǔ)上的“精細(xì)設(shè)計(jì)”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施，電解槽難以達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，早期破損率高。影響中國(guó)大型槽槽壽命的問(wèn)題除了中國(guó)普遍認(rèn)為的陰極炭素材料質(zhì)量方面的原因外，電解槽的設(shè)計(jì)、筑爐材料、筑爐質(zhì)量、焙燒啟動(dòng)、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等方面均存在一些問(wèn)題。導(dǎo)致這些問(wèn)題的深層次原因是，中國(guó)尚缺乏對(duì)鋁電解槽破損（常稱為陰極破損）機(jī)理與規(guī)律的深入掌握及在此基礎(chǔ)上的“精細(xì)設(shè)計(jì)”技術(shù)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施。隨著電解槽容量的不斷擴(kuò)大，槽壽命問(wèn)題就更加突出。

缺乏先進(jìn)的生產(chǎn)操作技術(shù)，作業(yè)成本高。中國(guó)300KA級(jí)的特大型預(yù)焙鋁電解槽投入工業(yè)應(yīng)用的時(shí)間短。又不能完全照搬以前在大型預(yù)焙槽上的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)（這些經(jīng)驗(yàn)也有很大局限性）。焙燒啟動(dòng)過(guò)程中電流分布不均的問(wèn)題更突出且焙燒啟動(dòng)過(guò)程中的能耗大；投入運(yùn)行后電解槽的物理場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)）容易波動(dòng)，熱平衡的維持較困難；槽電阻極易受外界的干擾而波動(dòng)，陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生后熄滅困難，且由于電解槽的慣性大，一旦出現(xiàn)槽況波動(dòng)或槽況異?，F(xiàn)象，很難快速恢復(fù)正常。

就中國(guó)電解鋁整體生產(chǎn)狀態(tài)而言，能源綜合利用效率要比國(guó)際先進(jìn)水平低15%左右，主要表現(xiàn)在：電流效率相差2-3個(gè)百分點(diǎn)；噸鋁電耗相差300-800Kwh；電解鋁用陽(yáng)極生產(chǎn)過(guò)程能耗相差3Gj/t左右；電解鋁陽(yáng)極消耗相差30-60Kg（折合標(biāo)準(zhǔn)煤約75-150Kg）；電槽槽壽命相差1000天左右；陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)國(guó)際先進(jìn)為0.1次/天.槽以下，中國(guó)最好水平在0.3次/天.槽左右。

中國(guó)電解鋁行業(yè)從2002年開(kāi)始，電解鋁產(chǎn)量開(kāi)始過(guò)剩，受下游行業(yè)需求下降影響，中國(guó)2008年電解鋁過(guò)剩預(yù)計(jì)達(dá)到50萬(wàn)噸。電解鋁需求增速放緩，受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，來(lái)自房地產(chǎn)和汽車行業(yè)的需求增速大幅下滑，而來(lái)自于電力設(shè)備行業(yè)的需求仍保持快速增長(zhǎng)，包裝行業(yè)對(duì)電解鋁的需求量保持穩(wěn)定，2008年電解鋁需求增速在10%左右。中國(guó)鋁土礦資源稀缺，產(chǎn)能擴(kuò)張不可持續(xù)。中國(guó)礦資源稀缺，鋁礦資源只能維持10年，中國(guó)的資源不可能再支撐電解鋁行業(yè)年均20%左右的擴(kuò)張速度。電解鋁的生產(chǎn)成本價(jià)在15000元/噸-17500元/噸，而電解鋁的價(jià)格僅為13400元/噸，行業(yè)虧損嚴(yán)重。原料進(jìn)一步下跌，中國(guó)電解鋁企業(yè)的平均生產(chǎn)本也在15000元左右，因此鋁價(jià)大幅下跌的可能性很小。2009年6月份左右鋁價(jià)有可能回到15000元/噸。

電解鋁用途廣泛

全球電解鋁產(chǎn)量平穩(wěn)增長(zhǎng)，增產(chǎn)動(dòng)力依然來(lái)自于中國(guó)。2005年世界電解鋁產(chǎn)量3191萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)了6.45%，其中中國(guó)產(chǎn)量767萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)了15.07%。2006年全球電解鋁產(chǎn)量達(dá)到3380萬(wàn)噸。2006年6月份全球日平均產(chǎn)量（不包括中國(guó)）8.22萬(wàn)噸，較5月份日均產(chǎn)量增長(zhǎng)了700噸，環(huán)比增長(zhǎng)0.09%。6月份國(guó)內(nèi)電解鋁產(chǎn)量78.03萬(wàn)噸，日均產(chǎn)量電解鋁產(chǎn)量2.6萬(wàn)噸，較五月份日平均產(chǎn)量增長(zhǎng)了1975噸，環(huán)比增長(zhǎng)7.59%。中國(guó)依然是全球電解鋁增產(chǎn)的主動(dòng)力，由于中國(guó)產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比重高到24.9%，中國(guó)產(chǎn)量的變化趨勢(shì)對(duì)全球電解鋁供應(yīng)起到了決定性的作用。中國(guó)電解鋁行業(yè)發(fā)展的狀況決定中國(guó)國(guó)內(nèi)電解鋁供應(yīng)一直較為充裕，2005年電解鋁平均產(chǎn)能1070萬(wàn)噸，產(chǎn)能利用率75%，從6月份國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)看，中國(guó)的產(chǎn)能已經(jīng)得到了一定程度的釋放。中國(guó)建電解鋁項(xiàng)目11個(gè)，建設(shè)總能力112萬(wàn)噸，尚有10個(gè)擬建電解鋁項(xiàng)目，總能力140萬(wàn)噸。2006年電解鋁生產(chǎn)能力達(dá)1160萬(wàn)噸，2007年達(dá)1250萬(wàn)噸。電解鋁建設(shè)工藝簡(jiǎn)單技術(shù)含量低建設(shè)周期短，有充足資金投入，從開(kāi)工到建成投產(chǎn)僅需要了9個(gè)月。

電解鋁上游行業(yè)氧化鋁產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)鏈向電解鋁行業(yè)延伸，成為電解鋁產(chǎn)能增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。電解鋁行業(yè)所處的成長(zhǎng)發(fā)展階段決定了產(chǎn)量增長(zhǎng)是主基調(diào)，電解鋁企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，重組購(gòu)并，不斷擴(kuò)張，行業(yè)集中度提高，也將推動(dòng)產(chǎn)能的增長(zhǎng)。電解鋁行業(yè)的購(gòu)買方即鋁消費(fèi)商，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)城市化進(jìn)程中基礎(chǔ)設(shè)施、公共事業(yè)、住房和汽車等消費(fèi)品，極大地帶動(dòng)中國(guó)電解鋁消費(fèi)需求。電解鋁行業(yè)處于高速發(fā)展成長(zhǎng)期階段，行業(yè)優(yōu)勝劣汰，行業(yè)集中度不斷提升。2003年至2005年電解鋁總產(chǎn)量從554萬(wàn)噸上升至767萬(wàn)噸，增產(chǎn)213萬(wàn)噸，其中僅中國(guó)十大電解鋁廠實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)91萬(wàn)噸。生產(chǎn)廠家從141家減少至95家，單個(gè)廠家平均生產(chǎn)規(guī)模從2003年的3.9萬(wàn)噸上升至2005年8萬(wàn)噸。2100433B

說(shuō)明

為規(guī)范從業(yè)者的從業(yè)行為，引導(dǎo)職業(yè)教育培訓(xùn)的方向，為職業(yè)技能鑒定提供依據(jù)，依據(jù)《中華人民共和國(guó)勞動(dòng)法》，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的客觀需要，立足培育工匠精神和精益求精的敬業(yè)風(fēng)氣，人力資源社會(huì)保障部組織有關(guān)專家，制定了《鋁電解工國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)（2020年版）》（以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）。

一、本《標(biāo)準(zhǔn)》以《中華人民共和國(guó)職業(yè)分類大典（2015年版）》為依據(jù)，嚴(yán)格按照《國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)編制技術(shù)規(guī)程（2018年版）》有關(guān)要求，以“職業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向、職業(yè)技能為核心”為指導(dǎo)思想，對(duì)鋁電解工從業(yè)人員的職業(yè)活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范細(xì)致描述，對(duì)各等級(jí)從業(yè)者的技能水平和理論知識(shí)水平進(jìn)行了明確規(guī)定。

二、本《標(biāo)準(zhǔn)》依據(jù)有關(guān)規(guī)定將本職業(yè)分為五級(jí)/初級(jí)工、四級(jí)/中級(jí)工、三級(jí)/高級(jí)工、二級(jí)/技師、一級(jí)/高級(jí)技師五個(gè)等級(jí)，包括職業(yè)概況、基本要求、工作要求和權(quán)重表四個(gè)方面的內(nèi)容。本次修訂內(nèi)容主要有以下變化：

——充分考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)本職業(yè)的影響，完善了技能要求和相關(guān)知識(shí)要求。

——具有根據(jù)科技發(fā)展進(jìn)行調(diào)整的靈活性和實(shí)用性，符合培訓(xùn)、鑒定和就業(yè)工作的需要。

——順應(yīng)時(shí)代和社會(huì)要求，強(qiáng)化了有色金屬冶煉安全及環(huán)境保護(hù)的技能要求和相關(guān)知識(shí)要求。

三、本《標(biāo)準(zhǔn)》由有色金屬行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心組織專家和實(shí)際工作者共同完成。本《標(biāo)準(zhǔn)》主要起草單位為中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司青海分公司，參與起草單位為有色金屬行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心。主要起草人有：姜良杰、趙再?gòu)?qiáng)、楊國(guó)峰、田元?dú)g、王桂琴、高峰。參與起草人員有：張錚、陳昪、張淮。

四、本《標(biāo)準(zhǔn)》主要審定單位有：杭州錦江集團(tuán)有限公司、伊電控股集團(tuán)有限公司、山東南山鋁業(yè)股份有限公司、蘭州鋁業(yè)有限公司、遵義鋁業(yè)股份有限公司、青海百河鋁業(yè)有限責(zé)任公司、云南冶金高級(jí)技工學(xué)校、廣西華磊新材料有限公司、云南鋁業(yè)股份有限公司、東北輕合金有限責(zé)任公司、有色金屬行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心。主要審定人員有：肖以華、申善俊、梁俊蘭、張志軍、李文超、滕國(guó)春、冷龍洋、魏生貴、呂玉國(guó)、王維華、丁曉亮、楊海峰、謝承杰、王南、鄭偉、王翰峰。

五、本《標(biāo)準(zhǔn)》在制定過(guò)程中，得到人力資源社會(huì)保障部職業(yè)技能鑒定中心葛恒雙、張靈芝等專家及中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司青海分公司、杭州錦江集團(tuán)有限公司、伊電控股集團(tuán)有限公司、山東南山鋁業(yè)股份有限公司、蘭州鋁業(yè)有限公司、遵義鋁業(yè)股份有限公司、青海百河鋁業(yè)有限責(zé)任公司、云南冶金高級(jí)技工學(xué)校、廣西華磊新材料有限公司、云南鋁業(yè)股份有限公司、東北輕合金有限責(zé)任公司、北京諾斐釋真管理咨詢有限公司、有色金屬行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心等單位的指導(dǎo)和大力支持，在此一并致謝。

六、本《標(biāo)準(zhǔn)》業(yè)經(jīng)人力資源社會(huì)保障部批準(zhǔn)，自公布之日2020年12月29日起施行。

如圖《電解工作原理》所示，由A和C兩電極浸入含有Me 離子和X^-離子組成溶液的電解池中，在兩極的上端分別與直流電源的正負(fù)兩極接通時(shí)，直流電源便起著一個(gè)電子泵的作用；將電子壓入C，又從A將電子抽回電源。由于溶液中并不存在自由電子，因此當(dāng)通過(guò)電流時(shí)，在電極-溶液界面上就會(huì)發(fā)生某種或某些組分的氧化還原，使得在C處消耗電子，而在A處放出電子。這個(gè)過(guò)程就是氧化-還原反應(yīng)。電極C 就是通常所說(shuō)的陰極（和電源負(fù)極相接），在它附近的離子或分子由于接受電子而被還原；而在陽(yáng)極A處（與電源正極相接），由于離子或分子產(chǎn)生電子而氧化?？偟碾娊獬胤磻?yīng)是兩個(gè)電極半反應(yīng)的總和。當(dāng)電解進(jìn)行時(shí)，離子不斷向兩極遷移，正離子向陰極遷移，負(fù)離子像正極遷移。