低電壓管理在電解鋁生產中的實踐與分析

李喜元

【摘 要】在鋁電解的生產過程中，要想降低生產能耗，建設生產成本，就可以在電流恒定的情況下進行電解鋁的低電壓管理。本文就針對這一問題進行了討論，首先介紹了電壓偏差的基本概念，其次對這一問題出現的原因進行了分析，最后結合具體的生產實踐分析了電解鋁生產過程中低電壓管理要點。

【關鍵詞】低電壓管理;電解鋁生產;實踐分析

【中圖分類號】TE821 ?【文獻標識碼】B

在電解鋁的生產過程中加強低電壓管理可以幫助生產企業提高電流效率，降低生產成本，提高生產效能。在目前的生產過程中，電解鋁的電流利用效率已經達到了90%以上，如果想進一步提高電流效率就需要采取科學合理的節能技術，實現低電壓管理。本文就針對電解鋁生產過程中的低電壓管理要點展開了分析。

1.電壓偏差

在電解鋁的生產過程中，生產管理者應該注意電壓偏差問題。首先應該考慮電解槽的實際運用情況，電解槽的各部分進行降壓管理，設立合理的電壓，確保其處在一個穩定的運行狀態。之后，管理者可以根據預先設定好的電壓，利用計算機進行演算，確定電解槽的實際電壓。在一般情況下，電解槽的設定電壓與實際電壓之間可能會存在一定的差異，這就被稱為電壓偏差，電壓偏差是體現電解槽穩定性的重要因素，電壓偏差越大，電解槽的穩定性越差，反之，穩定性越強。

2.電壓偏差原因分析

2.1電解槽保溫性差。出現電壓偏差的主要原因就是因為電解槽的保溫性相對比較弱。在電解鋁的低電壓生產過程中，由于電解槽保溫性能較差，其溫度也會隨之降低，在這一情況下電解質就會出現收縮的情況，進而導致其流動性變差，黏度大大增加，最終出現電壓偏差。在電解槽中任何一個部分出現問題都會導致其保溫性能的減弱。要想實現電解槽熱量的平衡就必須提高工作電壓，為其正常工作的開展補充熱量。

2.2技術條件不合理。電解槽的電壓降低時就會導致熱量不足，為了減少這一情況的出現需要避免電解槽在熱平衡過程中熱量散失，需要提高技術水平。但是如果電解鋁技術的水平相對較低，就會使得電解槽的熱量大量散失，降低電解槽的溫度。這時，電解槽需要利用自動控制系統來適當的調整電壓，最終出現電壓偏差的情況。

2.3換極、出鋁等作業質量差。在電解槽的運行過程中需要進行加保溫料、換陽線等操作環節，這些工作需要采用人工操作的方式，在這些工作開展的過程中必然會影響電解鋁的工作效率。如果在操作過程中出現失誤就會導致電壓增加，加大電壓偏差。

3.低電壓技術

在電解鋁的生產過程中低電壓技術主要有三種，即異型陰極節能技術、阻流塊節能技術以及雙陰極鋼棒節能技術。這三種技術的具體含義如下。

異型陰極節能技術主要應用在電解槽的維修管理過程中，在這一及時中利用帶有凸臺的異型陰極來對電解鋁生產過程中的鋁液流動起到阻礙作用，這一技術可以減緩鋁液的流動速度，進而實現低電壓管理。而阻流塊節能技術的工作原理與異型陰極節能技術大體相似。主要指的是在電解槽中加入阻流塊，降低鋁液的流動速度，進而達到降低電壓的目的。而雙陰極鋼棒節能技術則是指在陰極鋼棒的位置加一個貫穿槽，在槽中加入絕緣材料，增加槽中部陰極鋼棒與炭塊的接觸面積，這樣就會造成槽中部向陰極鋼棒導電增多，進而達到降低磁場的作用。

4.電壓的管理措施

4.1降低極化電壓。要想在電解鋁的生產過程中實現低電壓管理首先就需要降低極化電壓。鋁在電解生產的過程中可以利用極化電壓來進行輔助，另外還可以利用氧化鋁的分解作用來提高額外的電壓。要想在這一情況下來降低極化電壓就需要在生產過程中提高氧化鋁的濃度。

4.2減小陽極壓降。鋼爪-炭塊之間的接觸點電壓降又可以被稱為預焙陽極電壓降，通過增加鑄鐵與炭塊之間的接觸面積，同時改善生鐵成分，能夠有效降低電壓降。在鋁電解生產過程中，在鋼爪-炭塊的接觸部位，可以覆蓋氧化鋁，同時提升Fe-C接觸點溫度，以此減少電壓降。

4.3減小電解質電壓降。在電解鋁的生產過程中應該適當減少電解質的電壓降，而減少電解質的電壓降就需要提高電解質得到綜合水平，減少電流密度與極距，最大程度上提高電解質的導電性能，進而減少電壓偏差。

4.4降低陰極電壓降。減低陰極的電壓降也是減少電壓偏差的主要方法，可以通過以下幾種方式來實現這一目的。首先應該對電解槽的結構進行改進，提高電解槽的穩定性與抗腐蝕性，其次需要應用質量相對比較高的石墨質炭塊，減少電解槽底部的沉淀量。最后還需要適當對陰極的結構底邊進行加寬，在這一情況下需要增加接觸面積，最大程度上減少電流的導程，減少電壓偏差。

4.5降低槽內外母線電壓降。最后，在電解鋁的生產過程中還需要注意降低電解槽內部與外部的母線電壓降。在電解槽的設計過程中需要充分考慮這一因素，對母線進行一個比較合理的配置。在目前的發展形勢下，電解槽的種類相對比較多，金屬導體之間的接觸點也越來越多，進而導致電能的消耗量過大。在這一情況下需要改善導體的接觸點，減低內外母線的電壓降。

5.電解鋁生產中的低電壓管理實施

5.1槽控制系統升級。在電解鋁的生產過程中，電解槽的控制體系具有十分重要的作用。如果在實際的生產過程中如果槽電壓降低就會導致整個電解槽的穩定性降低，因此需要保證控制系統的穩定與安全，只有這樣才能滿足低電壓管理的基本要求。反之，如果電解槽的控制系統不能達到生產要求，就需要及時進行改進，保證在低電壓情況下也能實現電解槽的正常運轉。

5.2改進生產條件。在生產過程中，如果電解槽的電壓降低，其溫度也會隨之降低，這會導致電解質的粘性增加，影響電解槽的穩定運行。因此在電解鋁的生產過程中需要嚴格控制電解槽的運行狀況，不斷改進生產條件，減少外界環境的不良影響，只有這樣才能進一步保證電解槽的穩定運行，提高電解鋁的生產運行狀況。

5.3采用炭碗間開槽陽極。影響陽極炭塊與鋼爪之間的接觸壓降的因素有很多種，例如澆筑技術、炭塊的接觸面積或磷生鐵的成分等等。如果在電解鋁的生產郭晨中澆筑技術相對穩定并且磷生鐵的成分較好，就可以在碳碗之間開槽，從而降低陽極壓降。

5.4改進電解槽保溫性能。電解槽的保溫性能十分重要，在電解槽的生產過程中伴隨著槽電壓的進一步降低，其內部的熱量輸出量就會逐漸降低，這時需要對其進行保溫管理，減少電解槽內部熱量的流失。

5.5保證系列電流能量平衡。在電解鋁的生產裹層中需要注意電流能量的平衡，另外還需要注意觀察電解槽內部電壓的變化情況，如果槽電壓降低，就需要及時提高電流量，保證電解槽內部能量的平衡。

6.結語

總而言之，在電解鋁的生產過程中，任何操作失誤都會導致電壓偏差的出現，進而影響生產過程的穩定性，最終對生產效果產生較大的影響。因此，在電解鋁生產的過程中需要提高低電壓管理技術，確保在電解槽穩定運行的同時提高生產效率，提高電流效率，改進生產條件，在條件允許的情況下還可以提高經濟效益與社會效益，達到良好的節能效果。

【參考文獻】

[1]張佐邦.電解鋁中低電壓生產的探究[J].青?？萍迹?011，18（2）：141-144.

[2]陳才榮，趙瑞敏，車立志，等.鋁電解槽節能技術的深度剖析研究[J].云南冶金，2016，45（6）：66-74.

[3]張立擘，魏世湖.淺談電壓控制曲線在調整鋁電解槽技術條件中的應用[J].甘肅科技，2014，30（6）：57-59.