综合节能技术在240kA铝电解槽上的应用

张国保 周海祥

摘 要：本文针对240kA铝电解槽当中的综合节能技术进行讨论，对该项技术的具体应用加以了解，并对相关内容进行分析。

关键词：综合节能技术；240kA铝电解槽；应用

中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0291-01

当前阶段，由于电解铝行业的高能耗特点，很多企业在生产运营过程中都无法对自身的经济效益加以保证，虽然通过对一些节能技术的创新应用，获得了较为显著的效果，但却无法保证电能的效率，这在一定程度上推动了综合节能技术的发展，对该项技术进行合理的应用，不仅能够减少企业生产的能耗问题，还能使其经济效益得到有效的提升，对电解铝行业的可持续发展具有至关重要的作用，因此，对240kA铝电解槽当中的综合节能技术应用进行深入的研究是很有必要的。

1 浅析新型内衬结构的应用

1.1 分段高导电阴极钢棒

近几年当中，国内相关领域为了对电解槽运行的稳定性进行提升，从阴极钢棒入手进行的诸多研究，主要是通过改变其结构或配置使铝液当中的水平电流有效降低，这也实现了异型阴极钢棒的有效开发，某公司利用特种合金进行钢棒制作，实现了分段高导电阴极钢棒的生产，通过材质导电性的调整，使铝液水平电流得到了有效的控制，并且通过电解槽炉底电流分布、电阻以及阴极和材质接触性能的调整，使低电压生产目标得以实现，有效降低了电解槽当中的直流电耗。

按照钢棒长度方向进行分割缝的设置，并保证分割段为上厚下薄状态，随着阴极棒自身高度与厚度的提升，相关研究人员决定在保证阴极炭块组装质量和使用寿命的同时，将其厚度从450mm增加到480mm，并调整燕尾槽部分的宽度，以中心线为基础，将其宽度由90mm扩大到95mm。

需要使用绝缘糊对分段高导电阴极钢棒上的分割缝进行填充，并采用石墨粉来连接阴极炭块和钢棒，而钢棒与钢棒之间的连接则需要借助冷捣糊来实现，使用冷捣糊将未进行分割的钢棒端头连接起来，而分割部分则需要使用冷捣糊对侧面的上半部进行连接。与此同时，还要在不同温度的情况下，对炉底压降以及铝液水平电流展开仿真计算，通过实践发现，在温度为800℃的情况下，传统阴极钢棒的炉底压降及平均水平电流为350mV和0.635A/cm2，而同样条件下，分段高导电阴极钢棒的各项指标分别是290mV和0.550A/cm2，两者的压降相差60mV，水平电流相差0.085A/cm2，同时也提升了电解槽自身的稳定性[1]。

1.2 电解槽保温技术

随着科学技术的进步，电解铝行业的低压生产工艺也得到了快速的革新，使得电解槽当中的电压逐渐降低，但也使电解槽出现了能量失衡的问题，降低了氧化铝的溶解度，并在炉底部分出现了结壳和沉淀的问题，使电解槽的运行稳定性受到了影响，对低电压生产工艺的深入研究和应用造成了一定的阻碍，为了推动此类工艺的研究与深化，电解铝行业开始对分段高导电阴极钢棒技术加以应用，实现了电解槽内衬结构的合理优化，使上述问题得到了有效的解决。

按照从上到下的顺序，具体可以将底部内衬结构分为硅酸钙板一层，厚度为65mm；蛭石保温砖两层，厚度为65mm，蛭石防渗砖两层，厚度为42mm，使用氧化鋁对其缝隙进行填充；干式防渗料一层，厚度为69mm，前四层结构都需要采用干砌的方式进行处理，而最顶层部分的蛭石防渗砖则需要使用湿砌的方式处理。在此过程中，硅酸钙板、蛭石防渗砖以及蛭石保温砖之间的缝隙都需要应用蛭石防渗砖粉加以填充。

内衬侧面结构需要使用厚度为6mm的纳米板进行处理，而保温纳米板则需要设置在斜面以上的部分。

侧下部位的斜面需要对两种保温材料加以应用，分别是硅酸钙板80mm和陶瓷纤维板20mm。

通过对保温槽和一般电解槽的各项指标对比，发现使用内保温的槽钢棒温度相对较低，同时炉帮温度也得到了明显的降低，炉底部分的温度从原有的147℃下降到了82℃，这也说明通过内衬保温结构的合理优化，大大提升了电解槽的保温性能[2]。

1.3 冷捣糊技术

在常温状态下，冷捣糊具有明显的糊料特性，挥发率相对较低，用其施工能够保证施工环境的整洁性，可以使施工人员的工作强度大大降低，同时该项技术的捣实性较好，常温下不会出现太大的温度波动，焙烧收缩率不高，改善了糊料涨缩的问题。

1.4 30%的石墨阴极炭块

抗钠性好、抗侵蚀性强以及导电率高是石墨阴极炭块最大的优点，常用的石墨阴极炭块有两种，分别是30%石墨与50%石墨，从该行业的实际应用来看，50%石墨在炉底早期阶段能够很好的降低压降，但却会对炉底造成较大的影响，同时还会使水平电流被加大，使电解槽出现电压偏高的现象，因此，要对30%的石墨进行选择和应用[3]。

2 预焙阳极外观结构优化

在阳极结构方面，相关研究人员也做出了以下研究：①将炭阳极当中的无用部分去掉，使阳极损耗被降低；②对炭块底部进行改进，使电解期间的阳极气体能够有效排除，防止此类气体形成气膜，影响槽电压；③对阳极高度进行调整，并将换极周期延长；降低换极造成的负面影响；④在低电压生产工艺当中，阳极保温料具有较高的作用，对其进行有效的堆积，能够使阳极得到有效的覆盖和保护。

出于对以上几点内容的考虑，电解铝行业先后针对阳极进行了倒角、开槽以及结构改进、技术创新等处理，使预焙阳极结构得到了全面的优化[4]。

而在240kA铝电解槽当中实施综合节能技术，不仅能够降低平均电压、直流电消耗以及阳极毛消耗，同时还能提升电流效率，具有非常显著的节能效果。

3 结 语

综上所述，综合节能技术具有良好的应用效果，电解铝行业一定要对其保持高度的重视，并通过不断的创新与应用，有效推动自身的发展。

参考文献

[1]王 刚，李 贤.综合节能技术在240kA铝电解槽上的应用[J].有色金属（冶炼部分），2017，3（1）：32～35.

[2]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.

[3]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.

[4]新型阴极结构铝电解槽系列生产工艺系统重大节电示范工程[Z].浙江华东铝业股份有限公司，2014.

收稿日期：2018-9-14