铝电解技术条件对正常生产期电流效率的影响

杨启波

摘要：本文通过研究分析铝电解生产技术条件的调整及其管理，阐述电流强度、电解温度、分子比电解槽的工作电压、以及电解质成分等多方面因素对电流效率产生的影响并且根据研究得出相应措施，进而使电流效率提高，达到节能增效的最终目的;与此同时，建立一支经验丰富的技术管理团队，也同样能在工艺制度这一方面保证生产的安全开展。

关键词：铝电解技术;生产期电流;电流效率

引言：

铝电解的技术条件早已成为了众多铝电解生产企业所关注和研究重点，原因是电解槽从投产至该槽的停槽大修这期间的运转，技术条件对于生产、安全以及经济效益有直接的影响。铝电解生产技术条件的影响因素包括：电流强度、电解温度、槽工作的电压、分子比、电解质水平、铝水平、效应系数、极距、氧化铝的浓度等多方面因素，在确保电解槽操作水平的前提下，使这些技术条件得到改善，从而实现高电流效率并且低能量耗损。

1影响电解生产的因素

（1）电解槽的工作电压

阳极压降发生变化是由于阳极电阻与铁—碳接触产生的作用;阴极压降的变化与阴极的电阻、碳块、钢棒组装的质量以及炉底表面的洁净度相关;Al2O3浓度的改变会使分解与极化压降稍微变化;电解质的压降跟随电解质成分、极距、电解的温度变化而变化;效应分摊压降会随着时间的持续而升高。在正常的生产期间重点关注随槽况发生变化的阴极压降、效应分摊压降以及电解质的压降把控。母线压降与阳极压降是由阳极的生产单位与筑炉材料的生产单位来确保，电解槽的工作电压是除开效应分摊电压以外的其他方面的总和。因而在正常的生产期，每个电解槽电压都存在相对差异，主要根据工作人员测试的结果，考虑实际状况人为设定。如果效应分摊的电压值大，就说明效应持续时间长或次数频繁，如果小就可以认为效应迟发或者效应次数少。当效应系数很大且分摊的电压小，这说明了效应时电压较低，电解槽运作情况不佳。在电流恒定状态下，调控电解槽能量最直接实用的方法是电压。所以，电压管理的本质是管理电解槽的能量平衡。通过改变预设电压达到调节电解槽电压的效果。电解质的电阻同电解质成分及其过热度密切相关，并且电解质的洁净度也有影响，电解质中存在大量碳渣以及悬浮固体Al2O3，那么电解质的电阻就越大。虽然槽电压恒定，但出现炉底和阳极电压降增高时或者电解质的电阻变大时，会使极距呈现出确定的线性对应关系。因此，在实际应用中应该尽可能确保阳极压降、阴极压降以及电解质的电阻趋于设计值，并稳定这些指标。

（2）电流强度

电流强度是在企业生产时就已经设定完成的，可是由于正常生产期致使电流强度发生变化的因素多样，其中系统电压与阳极效应影响最大。解决手段之一是做到稳定系统电压，可是实际生产过程中，系统电压不是电解生产企业能控制与调整的;另一种方式是生产铝电解的企业配置与安装稳流设备，可去除因系统电压变化而造成的电流变化。该方法在当前铝市场发展极其低迷的状况下，经济运行效益非常差。

（3）电解温度

电解质初晶温度决定了电解温度的高与低，原因是电解温度高出初晶温度10到150℃，然而初晶温度是由电解质组成成分决定。如果在生产时电解质的成分确定，当它的初晶温度比较高时，仅仅为了实现低电解温度而做电解温度的降低，不仅不能实现高电效目的，结果还将适得其反。原因是电解温度如果过低，会导致电解质的黏度增大，从而密度增加，使电导率下降，造成氧化铝溶解度变低，铝液同电解质难以分离，出现电解质碳渣分离困难的情况，最终导致铝的损失。所以，要实现电解温度较低，只能从调整电解质的成分着手。通过增添氟化镁、氟化铝、氟化钙或氟化锂等方法，能够实现电解质初晶温度和电解温度的降低。此外，对于能引起电解温度改变的电流强度、铝水平、槽电压、电解质水平、极上料等相关指标要做到相互调整配合，最终实现目标。

（4）电解质水平和铝水平

当电解质水平高，电解槽热稳定性较大，电解温度波动较小，就会增大阳极与电解质的接触面，致使槽电压变小^【1】。可是电解质处于较高水平时，则导致阳极浸入电解质增多，使阳极气体难以排除，致使电流效率降低、阳极底掌消耗不均匀或者长包。当电解质处于低水平时，电解槽热稳定性差，使氧化铝溶解性差，极易发生沉淀，使效应增多;温度极低时，容易发生电解质表面过热或者出现病槽，导致电流效率降低。铝水平太高或者太低都会对电解过程造成影响。当铝水平过高时，散热量变大，致使槽底发冷，沉淀变多或者结壳，降低了电解质水平。当铝液水平较低时，造成电解质过于浸入阳极，导致电解质温度升高，槽四周结壳被熔化，槽底出现沉淀，炉膛变大，电解质水平提升，阳极气体难以排出。当铝水平较低时，铝液稳定性变差，十分容易发生槽电压摆动，导致电流效率降低。所以，不管是电解质水平还是铝液水平都要及时调整，才能实现较高电流效率。

（5）极距

导致电解质波动的重要因素是铝电解气体的析出。当极距大时，摆动幅度小，同时槽电压升高，降低电流效率;当极距小时，摆动幅度大，造成电流效率减低，且槽电压出现摆动，表明阳极与铝液波峰发生短路。因此，当通过降低极距而节省槽电压时，应当谨慎行事，否则适得其反。想要提高电流效率，在生产过程中务必确保换极质量，并及时调整对阳极耗损不一的极距，与其他技术条件配合作用。

（6）阳极效应系数

当发生阳极效应时，会使电能大量耗费，当前鼓励无效应生产或是低效应系数，这是减低电耗的重要途径。可是在实际生产过程难以达到，纵然如此，还是要最大程度减少效应的次数与效应时间，掌握氧化铝的投入量偏差。在最短的时间内熄灭效应。确定效应系数应当根据工艺技术参数各方面对电解过程的影响来考虑，它们存在密切关联又互相制约的关系，应当权衡利弊，确保电解温度的基础上发挥其整体效果，稳定电解槽生产^【2】，才能获取比较好的技术指标与经济指标。

（7）氧化铝浓度

氧化铝在电解液里的含量称之为浓度。在生产过程中，需要投放的量原则上与消耗量相等，应依据电流强度、氧化铝单耗、电流效率来确定投入量，这样才能使投入量充分溶解到液体电解质里，满足电解持续消耗量。既不可超量也不能少量，超量则发生沉淀结壳，使槽底变冷降低电效，甚至出现病槽，反之少量则升温，电能出现空耗情况，效应多变、消耗电能，同样导致电流效率降低。

2 加强对电解铝生产的措施管理

（1）落实工艺制度

除了使用技术条件的指标来调控外，在生产过程中还要建立与之相符的工艺制度以及管理制度加以配合，使各项技术指标得以实现。例如，换极时间与质量、边部加工与质量、吸出偏差、卡具压降、阳极组装等各个指标都应该通过工艺制度实施。考核是工艺制度执行的关键，考核与利益分配相关联;量足则质量高，应多获利益;少量则质量差，应当少得、不得或者受到处罚。通过这样的奖惩机制，激发全体作业人员的积极性。

（2）组建过硬技术的管理团队

职工团队能否带好，取决于是否有技术过硬的管理团队。只有拥有一支技术管理过硬的队伍，工作认真大胆，不怕苦不怕累，与职工交朋友，这样才能受到职工拥护，管理团队发出的指令才能落实执行，确保各项工作的顺利进行。

结束语：

通过分析研究铝电解生产影响因素，在确保电解槽操作水准的基础上，提高技术条件，促进电解槽稳当工作，实现电流效率高和能耗低。此外建立和健全考核机制，组建技术管理团队，推动生产开展。

参考文献

[1]温铁军，张洪涛，张义伟，崔永亮，朱光. 铝电解槽节能环保技术的升级改造[J]. 有色冶金節能，2018，34（05）：20-22+25.

[2]刘佳佳. 铝电解低分子比控制过程中若干技术问题探讨[J]. 内燃机与配件，2017（14）：132-133.