240kA铝电解槽低电压综合节能技术的研究及应用

王继民 张东存

摘 要：随着社会的不断发展、经济的不断进步、时代的不断变迁，电解铝工业也面临着环境以及能源等方面的压力，当前节能减排也已然成为了电解铝行业的主旋律。由于目前铝电解产能过剩，因此通过使用现有生产设施，对控制技术以及现行工艺实施改造创新，并且加大力度开发全新的节能技术，已经成为很多铝电解企业实施节能减排以及良好发展的途径。

关键词：铝电解；低电压；节能

中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0279-01

近些年来，低电压工艺已然成为铝电解节能技术发展以及研究的重点方向。本文将从槽低电压的组成分析着手，探讨研究降低槽电压的方案。并且对能够影响电解质压降的因素以及电流效率与强化电流的关系进行分析，全方面的对电解铝生产条件对低电压工艺所产生的影响进行了解，并在这些基础上确立了以低过热度、低温、高电流密度、低效应系数、低氧化铝等为特点的低电压工艺技术。希望能够为大家提供一些参考意见。

1 铝电解行业的现状以及未来发展

铝电解行业是建国之后创建并且发展起来的，1957年我国第一家铝电解企业正是建设完毕投入使用当中，当时企业内部就拥有144台60K侧插自焙阳极电解槽，每年的设计产能高达2.5万t铝。自从改革开放后，在我国优先发展铝行业的指导下，铝电解就得到了高效的发展。但是随着时代的不断变化，社会的不断进步，铝电解行业在迅速发展的同时，也出现了资源严重紧缺的情况，能源以及环境的压力也越来越大，因此环保、电耗目前已然成为了阻碍电解铝行业发展的重要因素。近些年以来，电解铝行业致力于挖掘节能减排的技术，开展技术改造，获得了不小的进展，特别是低电压节能方面都获得了很大的突破，在这之中较为引人关注的分为两类：①使用新型阴极结构技术，比如曲面型阴极、异形阴极以及导流型阴极。②强化电流，综合节能技术。这两类低电压节能技术在电解铝行业实施了试验，表现出了很大的节能潜力，在电解铝行业也引起了很大的关注度以及影响[1]。

2 240kA铝电解槽降低电压的可行性

南铝240kA拥有112台电解槽，通过将近八年的生产时间，当前有50%的电解槽经历过大修重新启动生产，在这其中槽龄从400～2000d不等，为了能够更好的实施低电压技术，减少能源消耗，实验过程中选择了112台当中槽龄在一年、三年、五年不等的三台进行了实验，其主要就是对这三台电解槽进行能量平衡分析以及电压测试。而这三台电解槽除了使用时间长短不同，其工艺技术以及电解槽结构等等都是相同的，这三台电解槽也充分展现了南铝现在生产槽各阶段所生产的实际情况[2]。

根据数据显示，南铝240kA系列的电解质压降到1506MV，而国内有小部分的电解铝公司已经将电解质压降到1400MV，有的甚至比1400MV还要低，例如阴极压降、阳极压降、效应分摊电压都得到了显著降低，并且在实际的运行过程当中从设计的4.10～4.20V，直接下降至4.00～4.10V，而在该基础之上，如果还想要做到更大幅度的电压降低，其潜力还需要在降低电解质压降方面，因为这一部分的压降与生产工艺有着密切的关联。所以深入研究电解质压的影响因素以及分析其下降的可行性是极为重要的。

3 240kA铝电解槽降低电压综合技术的准备工作

在进行低电压技术的实施之前，对240kA的电解槽运行情况进行了综合分析，通过对详细技术手段进行分析，了解到电解槽运行现状并采取相应的措施，进而确保低电压技术能够顺利进行。

3.1 炉膛规整

在理想当中的炉膛是能够有效的帮助电解槽获得高电流效率的保障，可是当前电解槽出现了角部发育、炉底结壳等情况，这些都会造成阴极铝液的变形，造成其有效极距的降低，妨碍了电解槽电压的降低，所以保持炉膛良好的规整性，是降低电压工艺的前提基础。

因为240kA部分槽炉膛有着不规整的情况，所以我们对前期的电解槽实施了工艺方面的调整，并且通过对铝水高度的调整，很好的改善了平衡，使用换极时进行了爐底清洁，对现有的角部伸腿实施了强化处理，让电解槽当中的炉膛能够得到有效的改善，进而为实施低电压创造良好条件。

3.2 低电压实施过程当中的阶段分析

第一个阶段，就是低电压工艺的试验，因为低电压在240kA的电解槽上还没有应用成功的先例，所以，1～3个月内成为低电压工艺的试运行时间，这一阶段所设定的电压以及电流都实现了原方案的目标值[3]。

第二个阶段，就是工艺调整阶段，由于第一阶段的电解槽电压并不稳定，在第二个阶段时就针对摆动较多的情况从第4个月开始对相关工艺技术进行了适当的调整，提升电解槽稳定性能，其中主要有一下几个方面进行了相应调整：①下调电流1～2kA，与此同时将设定的电压提升到3.88～3.90V，进而来提升有效极距，让电解槽能够和组件得到稳定。②持续提升分子比，把分子比从2.30～2.40提升到2.38～2.45，进而提升电解质导电率。③提升异常电压当中的附加电压，相应下撤铝水高25.5～25.0cm，对炉底沉淀介壳进行强化处理，防止伸腿的发育过度[4]。

4 结束语

综上所述，节能减排将会成为铝电解技术日后的主要发展方向。通过对电解槽节能需求的了解，首先我们需要对传统铝电解槽的散热型理念进行改变，并且逐渐向着通过低热支出，实现低热收入的节能型铝电解槽进行转变。所以，研发拥有显著节能特征的铝电解槽，并结合生产的精细化管理智能化的计算机控制，对于铝电解企业来说，实现深度节能的目标能够更加拥有可操作性。

参考文献

[1]徐治仪.240kA铝电解槽低电压综合节能技术的研究及应用[D].中南大学，2013，18（12）：272.

[2]苏其军，赵瑞敏，陈才荣，等.420kA大型预焙槽系列综合技术开发与应用[Z].云南云铝涌鑫铝业有限公司，贵阳铝镁设计研究院有限公司，2015，21（18）：61.

[3]李 贤，刘民章，杨国峰.240kA系列预焙铝电解槽低温低电压生产实践[J].有色冶金节能，2013，11（1）：18～21.

[4]赵生茂，李 劼，汤正荣，等.电解铝“五低三窄一高”节能工艺技术集成研究[Z].青海桥头铝电股份有限公司，2016，14（44）：71.

收稿日期：2018-9-17