電解槽電流效率下降的原因和應(yīng)對(duì)措施探討

譚廷忠 胡志彪

摘 要：電流效率的高低將會(huì)對(duì)電解槽其產(chǎn)量還有運(yùn)行的成本造成直接的影響。利用鋁電解槽其實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)還有各種操作的控制來當(dāng)做依照，對(duì)過程其中電解一系列生產(chǎn)簡(jiǎn)介、工藝技術(shù)條件保持情況、質(zhì)量效益情況、影響電效原因分析、下一步工作計(jì)劃進(jìn)行了詳細(xì)的分析，而且還指出在生產(chǎn)過程當(dāng)中其精細(xì)化的操作會(huì)成為將電流效率得到提升必要的條件。

關(guān)鍵詞：電解槽；電流效率；原因分析；應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TF822 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）20-0228-02

1 引 言

鋁電解作為高能耗的領(lǐng)域，其節(jié)能減排的任務(wù)非常繁重。目前，該鋁電解向著大容量以及高效節(jié)能其預(yù)焙槽的鋁電解工藝方向發(fā)展，目的是獲得將投資降低、節(jié)能與環(huán)保以及控制自動(dòng)化多個(gè)方面綜合的效果。其中低溫電解為電解鋁的生產(chǎn)當(dāng)中對(duì)節(jié)能降耗較為有效的途徑，經(jīng)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(xiàn)有的電解工藝其基礎(chǔ)之上使得電解溫度降低為漸進(jìn)的過程。

對(duì)鋁電解槽其運(yùn)行的過程之中各個(gè)因素對(duì)于電流效率方面的影響進(jìn)行相關(guān)的了解，對(duì)于日常的生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)的的把控，使得鋁電解的成本降低下來將會(huì)顯得非常的關(guān)鍵。依照法拉第的定律表明，鋁電解槽的電流效率其實(shí)應(yīng)該為100%，但是在實(shí)際生產(chǎn)之中我們所做到電流的效率最大只可以到達(dá)92%左右，假如有稍微的控制不恰當(dāng)還將會(huì)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(dǎo)致的，本文對(duì)其中主要的原因加以剖析。

2 生產(chǎn)情況簡(jiǎn)介

2018年，電解一系列在線運(yùn)行槽276臺(tái)，停槽4臺(tái)，表1為2018年1～4月份電解一系列各項(xiàng)主要指標(biāo)。

3 工藝技術(shù)條件保持情況

與年初相比：①設(shè)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(wěn)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(shì)；③分子比穩(wěn)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(zhì)穩(wěn)定在17.6cm范圍。下面就各技術(shù)條件的保持進(jìn)行具體分析。

3.1 電壓方面

系列設(shè)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(wěn)；效應(yīng)系數(shù)從0.1233升高至0.1915，是導(dǎo)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(xiàn)最低點(diǎn)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(dá)到最高的2.56；同時(shí)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(duì)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(xù)降低的趨勢(shì)。

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(duì)應(yīng)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(dǎo)致3月份槽溫開始從952～954℃，開始出現(xiàn)分子比正常，槽溫高情況；隨后及時(shí)將氟鹽加大至45kg，槽溫穩(wěn)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(qū)間，但受設(shè)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(shì)。

4 質(zhì)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(dǎo)致電耗直線上升；效應(yīng)系數(shù)每月升高0.02；鐵硅含量控制較為穩(wěn)定，鐵含量較1月份下降130個(gè)數(shù)，如表2。

5 電效下降原因分析

5.1 技術(shù)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(dá)到23.7cm，槽溫分子比氟鹽三者匹配關(guān)系良好。

結(jié)論：①電效<90.5%槽占比29.71%，該類槽技術(shù)條件不匹配是造成系列電效低下的重要原因，需及時(shí)調(diào)整技術(shù)參數(shù)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(wú)法裝新極槽占系列在線槽的28%，1～3月份，因伸腿肥大導(dǎo)致提升機(jī)頂槽共計(jì)8臺(tái)，因此電解一系列針對(duì)鋁水平偏低的伸腿肥大槽按“回鋁、抬電壓，保持適當(dāng)分子”的原則進(jìn)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(jīng)過2～3月份的集中處理，進(jìn)入4月份，電解一系列伸腿明顯好轉(zhuǎn)（如表3所示），再無(wú)提升機(jī)構(gòu)頂壞事件發(fā)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(jīng)過四月份的校正，氧化鋁濃度有逐步下行趨勢(shì)。

6 下一步工作計(jì)劃

現(xiàn)場(chǎng)管理配合：

現(xiàn)場(chǎng)管理配合需要做到以下幾條：①及時(shí)檢查下料異常情況確保氧化鋁與氟鹽下料正常；②嚴(yán)抓換極與出鋁質(zhì)量；③杜絕長(zhǎng)效應(yīng)；④確保爐面整形質(zhì)量防止角部伸腿反彈。

7 結(jié)束語(yǔ)

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(biāo)，就一定要對(duì)各個(gè)操作做到嚴(yán)格遵守以及對(duì)要求的組織生產(chǎn)進(jìn)行相關(guān)的把控。

（1）電解槽相應(yīng)會(huì)有著一個(gè)最佳電解的溫度，就是目標(biāo)的電解溫度。于目標(biāo)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(biāo)的電解溫度就會(huì)使得電解的生產(chǎn)效率下降。

（2）要想得到目標(biāo)的電解溫度及還有最佳的電流效率，其電解質(zhì)體系分子比與氧化鋁的濃度以及添加劑都應(yīng)當(dāng)控制在適當(dāng)?shù)谋壤?/p>

（3）在熱槽發(fā)生的時(shí)候依照情況要及時(shí)進(jìn)行相關(guān)的處理調(diào)整，在必要的時(shí)候采用人工來進(jìn)行浮渣的打撈，從而將熱槽的現(xiàn)象盡快的消除掉。

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收稿日期：2018-5-21

作者簡(jiǎn)介：譚廷忠（1976-），男，工程師，本科，主要從事鋁電解生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理及技術(shù)研發(fā)管理工作。

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