探讨复杂电解质体系下铝电解过程中氧化铝浓度的控制

何鹏 尹青华

摘要：近年来，复杂电解质技术发展的越来越成熟，并且逐渐被应用于许多方面的工业生产活动中。我国作为一个铝金属生产大国，每年生产的铝金属量占世界首位，目前我国铝电解生产中主要应用的是冰晶石氧化铝电解法，需要注意的是，为了确保铝电解生产过程能够发挥出相应的效果，就要在复杂电解质体系下的铝电解生产过程进行相应的分析，根据实际的操作工艺有效的控制氧化铝的浓度。

关键词：铝电解;氧化铝浓度;控制

分类号：TF821

我国的铝电解生产中，氧化铝的浓度对于铝电解生产的影响十分巨大，其中的浓度不能够高于或低于铝电解生产的需求，就要通过相应的手段控制好氧化铝的浓度，避免因为氧化铝浓度过高或者过低影响生产过程的稳定。本文主要分析了氧化铝浓度对复杂电解质体系下铝电解生产效果存在的影响，并且根据实际情况提出了一些控制氧化铝浓度的方法。

一、铝电解概述

铝电解，就是一种将氧化铝进行一系列的电解反应之后得出铝这一物质的过程。目前我国普遍使用冰晶石当成的电解铝生产过程的溶剂，溶质则是氧化铝物质，碳素和铝液分别作为阳极和阴极，在一定温度下通电，就会产生电解反应，进而生成铝这一物质。

二、氧化铝的浓度在电解铝生产过程中的影响

1.对于电解铝生产过程中电流效率的影响

在铝电解生产过程中，电流效率会受到氧化铝浓度的绝对性影响，生产过程中电流效率的稳定和高效取决于氧化铝浓度，通过相应的实验表明，在氧化铝的浓度在百分之一点五到百分之三点五之间时，铝电解生产过程中的电流效率最为稳定和高效。当氧化铝的浓度过高时，电解质就不能够充分的溶解，进而破坏电解槽炉针和电解槽炉底。当氧化铝的浓度过低时，就会引发出阳极效应，这种效应会大大的降低铝电解生产过程中的电流效率，进而影响铝电解生产过程的稳定和效率，进而影响最终生产出的铝的质量和产量。所以说，为了确保铝电解生产过程的稳定和高效，有效保障最终生产出的铝的质量和产量，铝电解生产企业必须要严格控制好氧化铝的浓度，有效的确保电解槽的稳定运行。

2.对于氧化铝生产过程生产技术的影响

在复杂电解质体系铝电解过程中，氧化铝对于铝电解生产技术的影响主要体现在三个方面，具体如下。首先，氧化铝浓度决定着铝电解温度的高低。在铝电解生产过程中，电解质的温度是一项相当重要的影响因素，电解质的熔点也称为出境温度，而初晶温度与电解质实际温度之间的温差决定着铝电解生产的效率和质量。目前我国铝电解生产过程主要运用在中部点自动下料的大型电解槽，这种下料方式虽然量少，但是能够确保铝电解生产过程中加料的稳定和均衡，一般来说初晶温度与电解质实际温度之间的温差较小，最多不会超过10度，而将初晶温度与地那戒指实际温度之间的温差维持在标准水平，能够有效的维持炉帮在铝电解生产过程中的稳定性，如果氧化铝的浓度低于标准，就会造成电解槽内的温度升高，进而提升铝电解生产过程中的过热度，最终影响铝电解生产出铝的产量和质量。其次，氧化铝的浓度也会影响电解质的导电率。一般来说，铝电解生产过程中电解质的导电率与氧化铝浓度成反比例的关系，如果氧化铝的浓度过高，电解质的导电率就会相应的降低，而如果降低氧化铝的浓度，就会逐渐的提升电解质的导电率，所以说，为了确保铝电解生产过程的质量和效率，就要将氧化铝的浓度控制在标准的水平之内。最后，铝电解生产过程中的能量消耗量也会受到氧化铝浓度的影响。铝电解生产过程中的电能消耗同样取决于氧化铝的浓度。近年来，我国铝电解生产技术不断提高，相应的铝电解生产操作工艺也在不断的完善，大大的降低了铝电解伸长过程中能量的消耗铝，但是目前在我国铝电解生产过程中消耗的能量还是只有一半的有效利用率，在复杂电解质体系下铝电解生产过程中仍然有一半的能量被浪费掉了，为了提高铝电解生产过程中的能量利用率，节省铝电解生产过程中的能耗成本，就要严格的控制好铝电解生产过程中氧化铝的浓度。

三、铝电解生产过程中氧化铝浓度的控制

1.氧化铝浓度控制的理论

第一，铝电解生产过程中氧化铝的消耗速率是一项重要的影响因素，其中电解铝生产过程中铝的二次反应也是降低电流效率的主要原因之一，在實际的生产过程中也存在一些影响电流效率的因素，例如电解槽电流不稳定、发生断路情况等，在这种情况下，铝电解生产过程中电流会有将近百分之七的损失。第二，在铝电解生产的过程中，下料量的多少也会影响氧化铝的消耗效率，所以说，为了有效的控制氧化铝的浓度，还要充分的考虑好铝电解生产过程中下料量的影响。

2.氧化铝浓度的控制措施

在复杂电解质体系下的铝电解生产过程中，对于中部下料量的控制可以有两种方式，分别是三相控制和两相控制，两相控制就是在下料的过程减量与增量自由切换的一种方法，而三相控制就是在这种过程中新添加一盒正常的下料阶段。第一，正常期就是在铝电解生产的过程中并不对氧化铝的浓度进行相应的控制， 在氧化铝浓度过高时，电解槽内电阻的就会相应的降低，这时候就要进入中部氧化铝下料的正常期，所以说，在下料正常期内，氧化铝的浓度一般偏高，而我们目前并没有有效的办法对下料正常期内氧化铝的浓度进行有效的控制和预测，所以说在铝电解生产下料的过程中必须要尽量的避免正常其的出现，控制中部下料只在增量和减量之间切换就可以了。第二，铝电解生产过程中，相应的工艺条件也是影响氧化铝浓度的重要因素，比如说电解槽的温度、反应物的分子比以及工艺水平等，在铝电解反应时，氧化铝的浓度会受到电解槽运行状况的影响，究其原因，是因为电解槽的运行情况决定着氧化铝在电解剂中的熔化程度，在加料的过程中电解槽会租出相应的反应，这时就可以根据电解槽做出的反应做出相应的调整，有效的控制氧化铝的浓度。

结束语：在复杂电解质体系下，铝电解生产过程中，必须要有效的控制氧化铝的浓度，根据实际情况对其进行有效的控制，确保最终生产出额的铝的质量和产量，提高铝电解生产企业的经济效益。

参考文献：

[1]白文波.复杂电解质体系下铝电解过程中氧化铝浓度的控制探讨[J].科学技术创新，2018（36）：53-54.

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