電解槽電流效率下降的原因和應對措施探討

譚廷忠 胡志彪

摘 要：電流效率的高低將會對電解槽其產量還有運行的成本造成直接的影響。利用鋁電解槽其實際的運行狀態還有各種操作的控制來當做依照，對過程其中電解一系列生產簡介、工藝技術條件保持情況、質量效益情況、影響電效原因分析、下一步工作計劃進行了詳細的分析，而且還指出在生產過程當中其精細化的操作會成為將電流效率得到提升必要的條件。

關鍵詞：電解槽；電流效率；原因分析；應對措施

中圖分類號：TF822 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0228-02

1 引 言

鋁電解作為高能耗的領域，其節能減排的任務非常繁重。目前，該鋁電解向著大容量以及高效節能其預焙槽的鋁電解工藝方向發展，目的是獲得將投資降低、節能與環保以及控制自動化多個方面綜合的效果。其中低溫電解為電解鋁的生產當中對節能降耗較為有效的途徑，經研究表明，其電解的溫度每次下降10℃，其電流的效率能夠提升1～1.5%，并且在現有的電解工藝其基礎之上使得電解溫度降低為漸進的過程。

對鋁電解槽其運行的過程之中各個因素對于電流效率方面的影響進行相關的了解，對于日常的生產指標進行相關的的把控，使得鋁電解的成本降低下來將會顯得非常的關鍵。依照法拉第的定律表明，鋁電解槽的電流效率其實應該為100%，但是在實際生產之中我們所做到電流的效率最大只可以到達92%左右，假如有稍微的控制不恰當還將會引起電流效率的急劇降低，這是由許多的原因影響而共同導致的，本文對其中主要的原因加以剖析。

2 生產情況簡介

2018年，電解一系列在線運行槽276臺，停槽4臺，表1為2018年1～4月份電解一系列各項主要指標。

3 工藝技術條件保持情況

與年初相比：①設定與平均電壓分別上升4mV/10mV，噪聲溫度在8～9范圍，爐底壓降下降8mV；②氧化鋁下料量穩定保持在5150kg左右，受控率下降0.2，過欠比升高0.04，但氧化鋁濃度自2月份后有大幅升高的趨勢；③分子比穩定控制在2.45～2.46，槽溫上升3℃，氟鹽增加3kg，槽溫偏高；④鋁水平下行0.5cm，電解質穩定在17.6cm范圍。下面就各技術條件的保持進行具體分析。

3.1 電壓方面

系列設定電壓從年初的3.982V上升至3.986V，平均上升4mV，平均電壓上升10mV；噪聲在8～9之間保持，說明整體槽況平穩；效應系數從0.1233升高至0.1915，是導致系列電壓偏差較年初增加8mV的主要原因。

3.2 濃度方面

（1）過欠比在2月份出現最低點2.06，氧化鋁濃度從1月份的2.14正常水平開始急劇升高，3月份濃度達到最高的2.56；同時受控率在直線下行，至3月份受控率跌至最低的93.13，說明該階段系列濃度控制不理想；

（2）通過3～4月份對過欠比的控制，使之保持在2.13～2.14范圍，氧化鋁濃度得到一定的校正，開始回落至2.43，且有繼續降低的趨勢。

3.3 槽溫分子比方面

（1）1～2月，分子比2.45，槽溫951～952℃，氟鹽投入約40kg，三者對應匹配；

（2）雖然分子比依舊保持在2.45～2.46范圍，但由于前期系列電壓上抬3mV，且2月份減少氟鹽至40kg，導致3月份槽溫開始從952～954℃，開始出現分子比正常，槽溫高情況；隨后及時將氟鹽加大至45kg，槽溫穩定保持954℃，說明目前系列氟鹽需45kg才能維持槽溫不上升。

3.4 鋁水平方面

（1）系列氧化鋁下料量在5150～5250kg的高效區間，但受設定電壓上抬、槽溫升高的影響，鋁水平下行0.5cm；

（2）爐底壓降下降，部分爐膛有化開趨勢。

4 質量效益情況

2018年1～4月份，電解一系列電流效率以-0.5%左右的速度逐月遞減，導致電耗直線上升；效應系數每月升高0.02；鐵硅含量控制較為穩定，鐵含量較1月份下降130個數，如表2。

5 電效下降原因分析

5.1 技術條件不匹配

（1）電效<90.50%槽：分子比槽溫偏高，氟鹽用量大，鋁水平偏低，過欠比偏低；

（2）電效在90.5～91%占比26.44%，此類槽氟鹽與分子比匹配，槽溫正常，分子比合格率高，鋁水平接近23cm；

（3）電效>91%槽的鋁水平達到23.7cm，槽溫分子比氟鹽三者匹配關系良好。

結論：①電效<90.5%槽占比29.71%，該類槽技術條件不匹配是造成系列電效低下的重要原因，需及時調整技術參數匹配情況消滅此類槽。②將分子比控制在2.46，槽溫952，鋁水平往23.7以上靠攏，提高分子比合格率，均易于獲得高電效。

5.2 處理伸腿回鋁

2018年，電解一系列伸腿肥大無法裝新極槽占系列在線槽的28%，1～3月份，因伸腿肥大導致提升機頂槽共計8臺，因此電解一系列針對鋁水平偏低的伸腿肥大槽按“回鋁、抬電壓，保持適當分子”的原則進行集中處理，因此，處理伸腿回鋁也是影響系列電效的原因之一。

經過2～3月份的集中處理，進入4月份，電解一系列伸腿明顯好轉（如表3所示），再無提升機構頂壞事件發生。

5.3 氧化鋁濃度升高

2月份開始，系列氧化鋁濃度急劇升高，槽溫隨之逐步上升，這是造成電效下降的重要原因之一；經過四月份的校正，氧化鋁濃度有逐步下行趨勢。

6 下一步工作計劃

現場管理配合：

現場管理配合需要做到以下幾條：①及時檢查下料異常情況確保氧化鋁與氟鹽下料正常；②嚴抓換極與出鋁質量；③杜絕長效應；④確保爐面整形質量防止角部伸腿反彈。

7 結束語

電流的效率為綜合性的影響原因，鋁電解槽想要得到很好電流效率的指標，就一定要對各個操作做到嚴格遵守以及對要求的組織生產進行相關的把控。

（1）電解槽相應會有著一個最佳電解的溫度，就是目標的電解溫度。于目標的電解溫度之下能夠得到最佳電流效率以及最低直流電耗，大于或者是小于目標的電解溫度就會使得電解的生產效率下降。

（2）要想得到目標的電解溫度及還有最佳的電流效率，其電解質體系分子比與氧化鋁的濃度以及添加劑都應當控制在適當的比例。

（3）在熱槽發生的時候依照情況要及時進行相關的處理調整，在必要的時候采用人工來進行浮渣的打撈，從而將熱槽的現象盡快的消除掉。

參考文獻

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收稿日期：2018-5-21

作者簡介：譚廷忠（1976-），男，工程師，本科，主要從事鋁電解生產經營管理及技術研發管理工作。

胡志彪（1973-），男，高級工程師，本科，主要從事鋁冶煉工藝及研發管理工作。