鋁電解技術條件對正常生產期電流效率的影響

楊啟波

摘要：本文通過研究分析鋁電解生產技術條件的調整及其管理，闡述電流強度、電解溫度、分子比電解槽的工作電壓、以及電解質成分等多方面因素對電流效率產生的影響并且根據研究得出相應措施，進而使電流效率提高，達到節能增效的最終目的;與此同時，建立一支經驗豐富的技術管理團隊，也同樣能在工藝制度這一方面保證生產的安全開展。

關鍵詞：鋁電解技術;生產期電流;電流效率

引言：

鋁電解的技術條件早已成為了眾多鋁電解生產企業所關注和研究重點，原因是電解槽從投產至該槽的停槽大修這期間的運轉，技術條件對于生產、安全以及經濟效益有直接的影響。鋁電解生產技術條件的影響因素包括：電流強度、電解溫度、槽工作的電壓、分子比、電解質水平、鋁水平、效應系數、極距、氧化鋁的濃度等多方面因素，在確保電解槽操作水平的前提下，使這些技術條件得到改善，從而實現高電流效率并且低能量耗損。

1影響電解生產的因素

（1）電解槽的工作電壓

陽極壓降發生變化是由于陽極電阻與鐵—碳接觸產生的作用;陰極壓降的變化與陰極的電阻、碳塊、鋼棒組裝的質量以及爐底表面的潔凈度相關;Al2O3濃度的改變會使分解與極化壓降稍微變化;電解質的壓降跟隨電解質成分、極距、電解的溫度變化而變化;效應分攤壓降會隨著時間的持續而升高。在正常的生產期間重點關注隨槽況發生變化的陰極壓降、效應分攤壓降以及電解質的壓降把控。母線壓降與陽極壓降是由陽極的生產單位與筑爐材料的生產單位來確保，電解槽的工作電壓是除開效應分攤電壓以外的其他方面的總和。因而在正常的生產期，每個電解槽電壓都存在相對差異，主要根據工作人員測試的結果，考慮實際狀況人為設定。如果效應分攤的電壓值大，就說明效應持續時間長或次數頻繁，如果小就可以認為效應遲發或者效應次數少。當效應系數很大且分攤的電壓小，這說明了效應時電壓較低，電解槽運作情況不佳。在電流恒定狀態下，調控電解槽能量最直接實用的方法是電壓。所以，電壓管理的本質是管理電解槽的能量平衡。通過改變預設電壓達到調節電解槽電壓的效果。電解質的電阻同電解質成分及其過熱度密切相關，并且電解質的潔凈度也有影響，電解質中存在大量碳渣以及懸浮固體Al2O3，那么電解質的電阻就越大。雖然槽電壓恒定，但出現爐底和陽極電壓降增高時或者電解質的電阻變大時，會使極距呈現出確定的線性對應關系。因此，在實際應用中應該盡可能確保陽極壓降、陰極壓降以及電解質的電阻趨于設計值，并穩定這些指標。

（2）電流強度

電流強度是在企業生產時就已經設定完成的，可是由于正常生產期致使電流強度發生變化的因素多樣，其中系統電壓與陽極效應影響最大。解決手段之一是做到穩定系統電壓，可是實際生產過程中，系統電壓不是電解生產企業能控制與調整的;另一種方式是生產鋁電解的企業配置與安裝穩流設備，可去除因系統電壓變化而造成的電流變化。該方法在當前鋁市場發展極其低迷的狀況下，經濟運行效益非常差。

（3）電解溫度

電解質初晶溫度決定了電解溫度的高與低，原因是電解溫度高出初晶溫度10到150℃，然而初晶溫度是由電解質組成成分決定。如果在生產時電解質的成分確定，當它的初晶溫度比較高時，僅僅為了實現低電解溫度而做電解溫度的降低，不僅不能實現高電效目的，結果還將適得其反。原因是電解溫度如果過低，會導致電解質的黏度增大，從而密度增加，使電導率下降，造成氧化鋁溶解度變低，鋁液同電解質難以分離，出現電解質碳渣分離困難的情況，最終導致鋁的損失。所以，要實現電解溫度較低，只能從調整電解質的成分著手。通過增添氟化鎂、氟化鋁、氟化鈣或氟化鋰等方法，能夠實現電解質初晶溫度和電解溫度的降低。此外，對于能引起電解溫度改變的電流強度、鋁水平、槽電壓、電解質水平、極上料等相關指標要做到相互調整配合，最終實現目標。

（4）電解質水平和鋁水平

當電解質水平高，電解槽熱穩定性較大，電解溫度波動較小，就會增大陽極與電解質的接觸面，致使槽電壓變小^【1】。可是電解質處于較高水平時，則導致陽極浸入電解質增多，使陽極氣體難以排除，致使電流效率降低、陽極底掌消耗不均勻或者長包。當電解質處于低水平時，電解槽熱穩定性差，使氧化鋁溶解性差，極易發生沉淀，使效應增多;溫度極低時，容易發生電解質表面過熱或者出現病槽，導致電流效率降低。鋁水平太高或者太低都會對電解過程造成影響。當鋁水平過高時，散熱量變大，致使槽底發冷，沉淀變多或者結殼，降低了電解質水平。當鋁液水平較低時，造成電解質過于浸入陽極，導致電解質溫度升高，槽四周結殼被熔化，槽底出現沉淀，爐膛變大，電解質水平提升，陽極氣體難以排出。當鋁水平較低時，鋁液穩定性變差，十分容易發生槽電壓擺動，導致電流效率降低。所以，不管是電解質水平還是鋁液水平都要及時調整，才能實現較高電流效率。

（5）極距

導致電解質波動的重要因素是鋁電解氣體的析出。當極距大時，擺動幅度小，同時槽電壓升高，降低電流效率;當極距小時，擺動幅度大，造成電流效率減低，且槽電壓出現擺動，表明陽極與鋁液波峰發生短路。因此，當通過降低極距而節省槽電壓時，應當謹慎行事，否則適得其反。想要提高電流效率，在生產過程中務必確保換極質量，并及時調整對陽極耗損不一的極距，與其他技術條件配合作用。

（6）陽極效應系數

當發生陽極效應時，會使電能大量耗費，當前鼓勵無效應生產或是低效應系數，這是減低電耗的重要途徑。可是在實際生產過程難以達到，縱然如此，還是要最大程度減少效應的次數與效應時間，掌握氧化鋁的投入量偏差。在最短的時間內熄滅效應。確定效應系數應當根據工藝技術參數各方面對電解過程的影響來考慮，它們存在密切關聯又互相制約的關系，應當權衡利弊，確保電解溫度的基礎上發揮其整體效果，穩定電解槽生產^【2】，才能獲取比較好的技術指標與經濟指標。

（7）氧化鋁濃度

氧化鋁在電解液里的含量稱之為濃度。在生產過程中，需要投放的量原則上與消耗量相等，應依據電流強度、氧化鋁單耗、電流效率來確定投入量，這樣才能使投入量充分溶解到液體電解質里，滿足電解持續消耗量。既不可超量也不能少量，超量則發生沉淀結殼，使槽底變冷降低電效，甚至出現病槽，反之少量則升溫，電能出現空耗情況，效應多變、消耗電能，同樣導致電流效率降低。

2 加強對電解鋁生產的措施管理

（1）落實工藝制度

除了使用技術條件的指標來調控外，在生產過程中還要建立與之相符的工藝制度以及管理制度加以配合，使各項技術指標得以實現。例如，換極時間與質量、邊部加工與質量、吸出偏差、卡具壓降、陽極組裝等各個指標都應該通過工藝制度實施。考核是工藝制度執行的關鍵，考核與利益分配相關聯;量足則質量高，應多獲利益;少量則質量差，應當少得、不得或者受到處罰。通過這樣的獎懲機制，激發全體作業人員的積極性。

（2）組建過硬技術的管理團隊

職工團隊能否帶好，取決于是否有技術過硬的管理團隊。只有擁有一支技術管理過硬的隊伍，工作認真大膽，不怕苦不怕累，與職工交朋友，這樣才能受到職工擁護，管理團隊發出的指令才能落實執行，確保各項工作的順利進行。

結束語：

通過分析研究鋁電解生產影響因素，在確保電解槽操作水準的基礎上，提高技術條件，促進電解槽穩當工作，實現電流效率高和能耗低。此外建立和健全考核機制，組建技術管理團隊，推動生產開展。

參考文獻

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