電解鋁生產工藝的優化方式分析

徐 謀

（四川啟明星鋁業有限責任公司，四川 眉山 620010）

關于電解鋁生產工藝方式優化，在工業企業創新發展階段引起重視，但是往往會在技術方面遇到瓶頸問題，主要影響因素是電解鋁生產階段的能耗較高，在其生產方式優化階段還需注重電解鋁電壓穩定性，避免對電解槽熱吸收、產品質量等帶來影響。管控重心應放在電解鋁生產工藝控制階段，要求工作人員能對常規問題與影響因素全面性掌握，能在實際管控過程中對具體問題有效解決，從而才能實現預期發展目標。

1 電解鋁生產原理

從電解鋁生產角度分析，其運行原理主要元素角度，其中就包括工業鋁電解槽電能損耗量、平均電壓、電流效率等，要在生產前對各元素全面性分析，依據各元素之間的關系，把生產環節中所產生的信息數據代入到計算公式中，能得到精確、合理的生產結構。

其計算公式是：W=2.980U/η

W：是電能損耗量（kwh/t-AL）、U：是平均電壓（V）、η：是電流效率（%）。假設在電解鋁生產環節中要把控各項元素，才能達到節能減排效果，需工作人員能從電流效率、平均電壓兩方面探究，因兩項元素均會對電能損耗量產生一定影響，可處理的方式包括降低電壓平均值、提升電流效率、共同完成電流效率提升、平均電壓降低工作，才能保證電解鋁生產銷量與質量[1]。

對此，也有部分工業企業開展了調查工作，選擇2015-2019年全球鋁供需平衡情況探究，掌握2015年全球鋁產量4210萬噸，消費量4100萬噸，平衡101萬噸；2016年全球鋁產量4376萬噸，消費量4202萬噸，平衡174萬噸；2017年全球鋁產量4771.8萬噸，消費量4725.8萬噸，平衡46萬噸；2018年全球鋁產量5120萬噸，消費量5215萬噸，平衡-95萬噸；2019年全球鋁產量5390萬噸；消費量5585萬噸，平衡-195萬噸。

而中國在2015-2019年鋁供需平衡情況，在2015年全球鋁產量1565萬噸，消費量1569萬噸，平衡-4萬噸；在2016年全球鋁產量1806萬噸，消費量1763萬噸，平衡43萬噸；在2017年全球鋁產量1975.4萬噸，消費量2024萬噸，平衡-48.6萬噸；在2018年全球鋁產量2193.6萬噸，消費量2306萬噸，平衡-112.4萬噸；在2019年全球鋁產量2751.7萬噸，消費量2912萬噸，平衡-160.3萬噸。

2 電解鋁生產工藝的優化方式

2.1 控制電壓穩定性

因電解鋁生產環節中影響工藝質量的主要影響因素之一就包括電壓穩定性，那么在其生產方式優化階段，就需對此影響因素全面性分析，能在根源上合理化解決。其中，電壓穩定性會分攤到電壓與母線電壓中，在生產環節中要考慮整個生產工作中電壓等級，編制完善的電壓體系，而不是對單一化電壓形式開展生產工作，目的是把生產環節中的電壓進行分級處理，有效緩解各環節中電力壓力。其中，分攤電壓方式，目的是能控制電壓效應時間，能為間隔、削弱效應系數提供基礎條件。同時，還能對電壓中影響性加大的母線電壓有效處理，能保證電解槽結構穩定，從接觸面壓逐漸轉換到切入點，把重心控制在卡具、立柱母線、停槽短路口等位置，保證電壓始終低于10mV。

2.2 提升自動化技術水平

因鋁電解生產工藝基礎要求就是電流要強大，那么基礎條件滿足的同時，也會使其產生較復雜的高溫反應，因兩者之間存在密切關聯性，依然需從實際出發，要強化電解槽中高溫熔體腐蝕性，能對其生產流程合理化優化，提升高鋁操作水平。在此階段需注意高鋁操作的陽極易出現上口爐幫易化、易滾鋁、爐底易熱等現象，任何一種現象發生均會使鋁產生二次反應，整體熱能與質量均會受到一定影響[2]。對此情況，需控制各項影響因素，采用自動化技術對工藝生產環節中的含鋁量控制，目的是降低工藝生產環節中的含鋁量，以此控制磁場，能避免對電解槽帶來不利影響，從而保證工藝生產質量。

2.3 工藝處理

分析鋁電解生產階段會消耗大量的能耗，不僅會對生態環境產生一定污染，而且還需對工業企業經濟效益帶來一定影響，考慮企業自身綜合效益，也需在生產環節中注重工藝科學處理，以此為出發點，在生產階段強調能源消耗實際量，以直流電進行輔助處理，能對電能消耗量有效控制與降低，使其占整體電能消耗量的95%左右，依據其工藝生產流程，解決直流電消耗量、觸電槽效率對電流的影響情況，控制平均電流與直流耗電量呈正比。因直流電耗不受電流大小因素影響，為保證工藝生產環節中能保證綜合效益，還需把重心放在直流電耗方面。建議采用半壓殼式加工工藝，能構建穩定、規整的爐膛，在槽沿板5cm處設計工邊縫（10cm～15cm），沿壓殼工具沿陽極邊部進行下壓處理，并在一邊下壓階段對其整體面積管控，能保證其與電解質充分接觸，形成氧化鋁，覆蓋在殼面上，加工過程中其他電解質不得侵入，既能合理解決工藝加工階段的常規問題，又能保證工藝生產質量與效率，從而保證工藝處理效果良好性。

2.4 電力消耗管控

因電解鋁生產環節中需應用到相關設備，在各設備運行階段也會產生電耗，也是工藝質量主要影響之一。但此影響因素往往在生產環節中易被忽視，導致工藝生產效果不佳[3]。對此，在此方面也需嚴格管控，能在輔助設備選擇與應用階段均有重要依據，分析電耗生產工序，只有增強設備運行穩定性與安全性，才能滿足電解鋁生產要求，并對工藝質量進行全面性管控，解決其他條件所帶來的多余電力消耗問題。

2.5 溫度管控

在工藝生產環節對溫度管控，需從其各項指標方面展開探究，其中就包括溫槽智能化控制，分析分子比與過熱度變化值的合理范疇。如果在工藝生產環節中期溫度過高，就需調整分子比的下限值；相反，如果在工藝生產環節中期溫度過低，就需調整分子比的上限值。結合電解槽冷熱行程變化趨勢，適當控制氟鹽總量，使其分子比始終能在標準范圍內，才能實現預期優化目的，生產方式也有所變化，通過生產環節中的嚴格管控，保證整體生產效果。

3 電解鋁生產工藝方式優化策略

3.1 提升工藝生產電流效率

對于鋁電解的全過程生產操作必須要嚴格加以控制，確保企業技術人員可以做到明顯提升電解電流運行使用效率的目標。通常情況下，企業技術人員針對電解鋁的電流強度應當實施準確計算，上述電流強度的數值關鍵取決于電流效率與系統平均電壓[4]。在鋁電解的企業生產實踐中，企業技術人員針對系統耗電量應當著眼于靈活進行控制，通過實時監測與控制電解電流強度的專業技術手段來保證系統電流平穩性，切實杜絕頻繁出現電解電流波動的狀況。鋁電解的電能消耗比例如果要達到明顯降低的成效，那么關鍵途徑與手段應當體現在嚴格控制電流效率。

技術人員在啟動電解槽的情況下，應當結合信息化的儀器技術手段來準確監控電流強度，對于電解質本身的導電程度效果都要實施完整的判斷。電解槽的設備裝置本身具有平衡恢復能力，因此企業人員務必保證對其實施常規性的保養維護工作。

3.2 工藝生產階段的散熱處理

電解槽如果頻繁出現熱量耗散的情形，那么電解鋁的全過程熱能耗散比例將會明顯增高。由此可見，嚴格控制電解鋁的熱能損耗比例關鍵就是要彌補缺失的電解槽熱能，合理運用工藝改進的措施方法來確保電解槽的平穩高效運行。現階段的統計結論數值能夠表明，多數化工生產企業中的80%左右熱量耗散損失產生根源都是電解槽的過度散熱現象。因此，企業技術人員目前針對電解槽的安全運行使用狀況必須要準確加以監測，確保做到實施監管與控制鋁電解的全過程熱量耗散比例。

經過對比分析能夠判斷得出，上部的電解槽區域部位比較容易產生熱量耗散狀況，因此決定了企業技術人員目前應當將工藝優化完善的側重點集中于改進上部電解槽體系結構。企業技術人員通過實施細化與粉碎氧化鋁的生產工藝流程，應當可以實現明顯控制與降低電解鋁殘渣對于熱量耗散的比例數目。

3.3 合理應用工藝生產余熱

化工企業的生產余熱若能得到最大程度上的優化分配使用，那么有益于電解鋁的化工生產企業獲得預期的優良經濟技術綜合效益。在此基礎上，化工企業的技術人員針對電解塊的運行使用狀況需要保證準確進行監測，尤其是針對系統陽極部位的電解質而言。處于液態的電解質溶液比較容易受熱而產生熔化現象，客觀上決定了企業技術人員可以循環利用上述的熔化熱量，合理縮減鋁電解的操作實施環節熱量消耗比例。

由此可見，對于鋁電解的操作系統電壓應當準確進行監測，進而運用電解質成分改善、炭渣打撈、電解質電阻降低、陽極效應系數改變的工藝技術手段來循環利用化工企業余熱。

4 結語

結合上述內容分析，能了解電解鋁生產原理，要在生產環節中對各項信息數據詳細記錄，并代入到計算公式中，能準確計算出各項指標數值，為電解鋁生產工藝方式優化提供重要依據。同時，要在生產方式優化階段全面性控制電壓穩定性，使高鋁操作水平顯著提升，在工藝處理方面也能從實際出發，保證電力消耗管控合理性。在此基礎上，在工藝生產階段能注重散熱處理效果，并對工藝生產中的余熱合理化應用，既能對電解鋁生產工藝有效管控，又保證整體效果良好性。