铝电解生产降低能耗途径的探索

白茂禄

【摘 要】本文分析探索工艺技术条件的优化技术，从实际出发阐述了铝电解槽生产所需（电能）能源与热量收支情况。总结多年生产实践经验得出，通过提高电流效率和降低槽平均电压可以有效降低铝电解生产的电能消耗。

【关键词】铝电解；电能消耗；降低

1.铝电解生产的能源

铝电解的直流电能。在铝电解生产中，其能源主要是直流电能，约占整个消耗的97%左右。但在整个世界范围内，所有发电厂输出的电能均为高压交流电，要使之变成能用于电解生产的低压直流电，必须进行变压整流。我国目前各个铝电解企业的变压整流效率大多数为96.5～97.5%之间。通过整流后的直流电，可直接送入电解槽上用于铝电解生产。

3.提高电流效率的探索

3.1 低氧化铝浓度的探索

当Al2O3浓度进入高浓度敏感区时，随着Al2O3浓度升高而槽电压升高，此时系统误认为是Al2O3浓度在降低而引起的槽电压升高，系统进行过加工，会很快造成沉淀。所以当发现浓度进入高浓度区时（一般认为超过4%）要及时进行控料调整，防止沉淀的产生。

我们在生产过程中控制Al2O3的浓度范围要达到的目的是：“既不容易发生突发效应，又不会导致沉淀产生”。在CR低于2.5时，一般认为该范围是在1.5-3.5%。我们控制的范围是1.8-3%，可以得到较高的效应受控率，且不易产生沉淀[4]。

3.2 适宜的两水平

铝液水平对电流效率的影响大致趋势是，随着铝水平的提高，有利于电流效率的提高。

需要说明的是，生产实践指出，铝液水平要和生产实际相结合。操作中铝水平也不宜过高，以防止冷行程槽子的出现，引发病槽降低电流效率。

电解质水平在铝电解生产中非常重要，有电解槽“血液”之称。在电解过程中起着溶解氧化铝、导电和保持热量的作用。保持稳定的电解质水平，可以增强槽子的热稳定性和自调节能力。

保持适当较高的电解质水平，则电解质量大，溶解的AL2O3多，可免除炉底产生大量沉淀；同时热稳定性好，可使电解槽在较低温度下稳定运行，提高电流效率。在电解质的保持上，要避免电解质水平过高或过低的情况，这两种情况对生产都有不利影响，有碍于电流效率的提高。

在工业生产上，如果电解温度升高，则槽底和槽侧的沉淀和结壳熔化，使电解液水平升高而铝液水平降低；反之，如温度降低，则沉淀和结壳增多，造成电解质水平萎缩而铝液水平上升。我们现场操作的关键是要根据电解槽状况调整、保持好电解液水平和铝液水平。只有这样才能使电解槽的槽温保持稳定，各种技术条件保持平稳，进而使电解槽保持平稳，达到平稳生产：平稳出效率，平稳创指标，平稳降成本，平稳减能耗的目的。平稳生产是我们管理所追求的目标，可以减少（避免）病槽发生，很大程度上实现节能降耗的目标。

4.降低平均电压的实践探索

4.1降低设定电压

使用电解槽阴极新型结构进行低电压生产，目前，某厂某工区某180KA阴极新型结构电解槽启动后，两周时间内，设定电压已降到3.80mv左右，炉底压降320mv左右，阳极、阴极电流分布均匀，槽况平稳，最终要降到目标值3.75mv左右。

4.2降低效应分摊电压

阳极效应虽然有分离电解质中炭渣、清洁电解质、降低电解质压降及清理炉底的优点，但是它对电解生产过程的稳定性破坏很大：

阳极效应发生前的一段时间内，电压处在较剧烈的波动状态之中，使电解质、铝液的流动变得紊乱，铝的二次反应增加大大降低电流效率。

发生阳极效应时，槽电压较高，耗费大量的电能，其中一部分转化为热能，加热了电解质和铝液，且熔化炉帮，一定程度地破坏了电解槽的正常生产状态[5]。

5.结论

降低电解槽平均电压是降低电能消耗的很好途径，但要注重抓好电解槽各部分连接压降的定期处理工作和各项操作质量，力求实现电解槽的平稳生产，才是实现铝电解槽的生产低能耗的可靠途径。

使用电解槽新型结构，实行精细化管理，采取精耕细作的作业方法，严格操作规程保持稳定的技术条件是提高电流效率、降低电解槽能量消耗的最有效途径。 [科]

【参考文献】

[1]邱竹贤编著.预焙槽炼铝（第3版）.—冶金工业出版社，2005.

[2]田应莆编著.大型预焙铝电解槽生产实践—中南工业大学出版社.

[3]青铝人编著.现代大型预焙槽生产技术—东北工业大学出版社.

[4]冯乃祥编著.铝电解—化学工业出版社，2006.

[5]冷正旭.铝电解低电压节能技术初步实验.节能降耗工作会议，2005.8.