电解槽电流效率下降的原因和应对措施探讨

谭廷忠 胡志彪

摘 要：电流效率的高低将会对电解槽其产量还有运行的成本造成直接的影响。利用铝电解槽其实际的运行状态还有各种操作的控制来当做依照，对过程其中电解一系列生产简介、工艺技术条件保持情况、质量效益情况、影响电效原因分析、下一步工作计划进行了详细的分析，而且还指出在生产过程当中其精细化的操作会成为将电流效率得到提升必要的条件。

关键词：电解槽；电流效率；原因分析；应对措施

中图分类号：TF822 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0228-02

1 引 言

铝电解作为高能耗的领域，其节能减排的任务非常繁重。目前，该铝电解向着大容量以及高效节能其预焙槽的铝电解工艺方向发展，目的是获得将投资降低、节能与环保以及控制自动化多个方面综合的效果。其中低温电解为电解铝的生产当中对节能降耗较为有效的途径，经研究表明，其电解的温度每次下降10℃，其电流的效率能够提升1～1.5%，并且在现有的电解工艺其基础之上使得电解温度降低为渐进的过程。

对铝电解槽其运行的过程之中各个因素对于电流效率方面的影响进行相关的了解，对于日常的生产指标进行相关的的把控，使得铝电解的成本降低下来将会显得非常的关键。依照法拉第的定律表明，铝电解槽的电流效率其实应该为100%，但是在实际生产之中我们所做到电流的效率最大只可以到达92%左右，假如有稍微的控制不恰当还将会引起电流效率的急剧降低，这是由许多的原因影响而共同导致的，本文对其中主要的原因加以剖析。

2 生产情况简介

2018年，电解一系列在线运行槽276台，停槽4台，表1为2018年1～4月份电解一系列各项主要指标。

3 工艺技术条件保持情况

与年初相比：①设定与平均电压分别上升4mV/10mV，噪声温度在8～9范围，炉底压降下降8mV；②氧化铝下料量稳定保持在5150kg左右，受控率下降0.2，过欠比升高0.04，但氧化铝浓度自2月份后有大幅升高的趋势；③分子比稳定控制在2.45～2.46，槽温上升3℃，氟盐增加3kg，槽温偏高；④铝水平下行0.5cm，电解质稳定在17.6cm范围。下面就各技术条件的保持进行具体分析。

3.1 电压方面

系列设定电压从年初的3.982V上升至3.986V，平均上升4mV，平均电压上升10mV；噪声在8～9之间保持，说明整体槽况平稳；效应系数从0.1233升高至0.1915，是导致系列电压偏差较年初增加8mV的主要原因。

3.2 浓度方面

（1）过欠比在2月份出现最低点2.06，氧化铝浓度从1月份的2.14正常水平开始急剧升高，3月份浓度达到最高的2.56；同时受控率在直线下行，至3月份受控率跌至最低的93.13，说明该阶段系列浓度控制不理想；

（2）通过3～4月份对过欠比的控制，使之保持在2.13～2.14范围，氧化铝浓度得到一定的校正，开始回落至2.43，且有继续降低的趋势。

3.3 槽温分子比方面

（1）1～2月，分子比2.45，槽温951～952℃，氟盐投入约40kg，三者对应匹配；

（2）虽然分子比依旧保持在2.45～2.46范围，但由于前期系列电压上抬3mV，且2月份减少氟盐至40kg，導致3月份槽温开始从952～954℃，开始出现分子比正常，槽温高情况；随后及时将氟盐加大至45kg，槽温稳定保持954℃，说明目前系列氟盐需45kg才能维持槽温不上升。

3.4 铝水平方面

（1）系列氧化铝下料量在5150～5250kg的高效区间，但受设定电压上抬、槽温升高的影响，铝水平下行0.5cm；

（2）炉底压降下降，部分炉膛有化开趋势。

4 质量效益情况

2018年1～4月份，电解一系列电流效率以-0.5%左右的速度逐月递减，导致电耗直线上升；效应系数每月升高0.02；铁硅含量控制较为稳定，铁含量较1月份下降130个数，如表2。

5 电效下降原因分析

5.1 技术条件不匹配

（1）电效<90.50%槽：分子比槽温偏高，氟盐用量大，铝水平偏低，过欠比偏低；

（2）电效在90.5～91%占比26.44%，此类槽氟盐与分子比匹配，槽温正常，分子比合格率高，铝水平接近23cm；

（3）电效>91%槽的铝水平达到23.7cm，槽温分子比氟盐三者匹配关系良好。

结论：①电效<90.5%槽占比29.71%，该类槽技术条件不匹配是造成系列电效低下的重要原因，需及时调整技术参数匹配情况消灭此类槽。②将分子比控制在2.46，槽温952，铝水平往23.7以上靠拢，提高分子比合格率，均易于获得高电效。

5.2 处理伸腿回铝

2018年，电解一系列伸腿肥大无法装新极槽占系列在线槽的28%，1～3月份，因伸腿肥大导致提升机顶槽共计8台，因此电解一系列针对铝水平偏低的伸腿肥大槽按“回铝、抬电压，保持适当分子”的原则进行集中处理，因此，处理伸腿回铝也是影响系列电效的原因之一。

经过2～3月份的集中处理，进入4月份，电解一系列伸腿明显好转（如表3所示），再无提升机构顶坏事件发生。

5.3 氧化铝浓度升高

2月份开始，系列氧化铝浓度急剧升高，槽温随之逐步上升，这是造成电效下降的重要原因之一；经过四月份的校正，氧化铝浓度有逐步下行趋势。

6 下一步工作计划

现场管理配合：

现场管理配合需要做到以下几条：①及时检查下料异常情况确保氧化铝与氟盐下料正常；②严抓换极与出铝质量；③杜绝长效应；④确保炉面整形质量防止角部伸腿反弹。

7 结束语

电流的效率为综合性的影响原因，铝电解槽想要得到很好电流效率的指标，就一定要对各个操作做到严格遵守以及对要求的组织生产进行相关的把控。

（1）电解槽相应会有着一个最佳电解的温度，就是目标的电解温度。于目标的电解温度之下能够得到最佳电流效率以及最低直流电耗，大于或者是小于目标的电解温度就会使得电解的生产效率下降。

（2）要想得到目标的电解温度及还有最佳的电流效率，其电解质体系分子比与氧化铝的浓度以及添加剂都应当控制在适当的比例。

（3）在热槽发生的时候依照情况要及时进行相关的处理调整，在必要的时候采用人工来进行浮渣的打捞，从而将热槽的现象尽快的消除掉。

参考文献

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[3]孙志宏，李祥祺.现代铝电解槽碳酸锂-氟化镁复合添加加工实践[J].轻金属，2004（4）：26～29.

收稿日期：2018-5-21

作者简介：谭廷忠（1976-），男，工程师，本科，主要从事铝电解生产经营管理及技术研发管理工作。

胡志彪（1973-），男，高级工程师，本科，主要从事铝冶炼工艺及研发管理工作。