鋁電解技術(shù)條件對正常生產(chǎn)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(chǎn)技術(shù)條件的調(diào)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(zhì)成分等多方面因素對電流效率產(chǎn)生的影響并且根據(jù)研究得出相應(yīng)措施，進而使電流效率提高，達到節(jié)能增效的最終目的;與此同時，建立一支經(jīng)驗豐富的技術(shù)管理團隊，也同樣能在工藝制度這一方面保證生產(chǎn)的安全開展。

關(guān)鍵詞：鋁電解技術(shù);生產(chǎn)期電流;電流效率

引言：

鋁電解的技術(shù)條件早已成為了眾多鋁電解生產(chǎn)企業(yè)所關(guān)注和研究重點，原因是電解槽從投產(chǎn)至該槽的停槽大修這期間的運轉(zhuǎn)，技術(shù)條件對于生產(chǎn)、安全以及經(jīng)濟效益有直接的影響。鋁電解生產(chǎn)技術(shù)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(zhì)水平、鋁水平、效應(yīng)系數(shù)、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(shù)條件得到改善，從而實現(xiàn)高電流效率并且低能量耗損。

1影響電解生產(chǎn)的因素

（1）電解槽的工作電壓

陽極壓降發(fā)生變化是由于陽極電阻與鐵—碳接觸產(chǎn)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(zhì)量以及爐底表面的潔凈度相關(guān);Al2O3濃度的改變會使分解與極化壓降稍微變化;電解質(zhì)的壓降跟隨電解質(zhì)成分、極距、電解的溫度變化而變化;效應(yīng)分攤壓降會隨著時間的持續(xù)而升高。在正常的生產(chǎn)期間重點關(guān)注隨槽況發(fā)生變化的陰極壓降、效應(yīng)分攤壓降以及電解質(zhì)的壓降把控。母線壓降與陽極壓降是由陽極的生產(chǎn)單位與筑爐材料的生產(chǎn)單位來確保，電解槽的工作電壓是除開效應(yīng)分攤電壓以外的其他方面的總和。因而在正常的生產(chǎn)期，每個電解槽電壓都存在相對差異，主要根據(jù)工作人員測試的結(jié)果，考慮實際狀況人為設(shè)定。如果效應(yīng)分攤的電壓值大，就說明效應(yīng)持續(xù)時間長或次數(shù)頻繁，如果小就可以認為效應(yīng)遲發(fā)或者效應(yīng)次數(shù)少。當效應(yīng)系數(shù)很大且分攤的電壓小，這說明了效應(yīng)時電壓較低，電解槽運作情況不佳。在電流恒定狀態(tài)下，調(diào)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(zhì)是管理電解槽的能量平衡。通過改變預(yù)設(shè)電壓達到調(diào)節(jié)電解槽電壓的效果。電解質(zhì)的電阻同電解質(zhì)成分及其過熱度密切相關(guān)，并且電解質(zhì)的潔凈度也有影響，電解質(zhì)中存在大量碳渣以及懸浮固體Al2O3，那么電解質(zhì)的電阻就越大。雖然槽電壓恒定，但出現(xiàn)爐底和陽極電壓降增高時或者電解質(zhì)的電阻變大時，會使極距呈現(xiàn)出確定的線性對應(yīng)關(guān)系。因此，在實際應(yīng)用中應(yīng)該盡可能確保陽極壓降、陰極壓降以及電解質(zhì)的電阻趨于設(shè)計值，并穩(wěn)定這些指標。

（2）電流強度

電流強度是在企業(yè)生產(chǎn)時就已經(jīng)設(shè)定完成的，可是由于正常生產(chǎn)期致使電流強度發(fā)生變化的因素多樣，其中系統(tǒng)電壓與陽極效應(yīng)影響最大。解決手段之一是做到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，可是實際生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)電壓不是電解生產(chǎn)企業(yè)能控制與調(diào)整的;另一種方式是生產(chǎn)鋁電解的企業(yè)配置與安裝穩(wěn)流設(shè)備，可去除因系統(tǒng)電壓變化而造成的電流變化。該方法在當前鋁市場發(fā)展極其低迷的狀況下，經(jīng)濟運行效益非常差。

（3）電解溫度

電解質(zhì)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(zhì)組成成分決定。如果在生產(chǎn)時電解質(zhì)的成分確定，當它的初晶溫度比較高時，僅僅為了實現(xiàn)低電解溫度而做電解溫度的降低，不僅不能實現(xiàn)高電效目的，結(jié)果還將適得其反。原因是電解溫度如果過低，會導(dǎo)致電解質(zhì)的黏度增大，從而密度增加，使電導(dǎo)率下降，造成氧化鋁溶解度變低，鋁液同電解質(zhì)難以分離，出現(xiàn)電解質(zhì)碳渣分離困難的情況，最終導(dǎo)致鋁的損失。所以，要實現(xiàn)電解溫度較低，只能從調(diào)整電解質(zhì)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?qū)崿F(xiàn)電解質(zhì)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(zhì)水平、極上料等相關(guān)指標要做到相互調(diào)整配合，最終實現(xiàn)目標。

（4）電解質(zhì)水平和鋁水平

當電解質(zhì)水平高，電解槽熱穩(wěn)定性較大，電解溫度波動較小，就會增大陽極與電解質(zhì)的接觸面，致使槽電壓變小^【1】?？墒请娊赓|(zhì)處于較高水平時，則導(dǎo)致陽極浸入電解質(zhì)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(zhì)處于低水平時，電解槽熱穩(wěn)定性差，使氧化鋁溶解性差，極易發(fā)生沉淀，使效應(yīng)增多;溫度極低時，容易發(fā)生電解質(zhì)表面過熱或者出現(xiàn)病槽，導(dǎo)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(fā)冷，沉淀變多或者結(jié)殼，降低了電解質(zhì)水平。當鋁液水平較低時，造成電解質(zhì)過于浸入陽極，導(dǎo)致電解質(zhì)溫度升高，槽四周結(jié)殼被熔化，槽底出現(xiàn)沉淀，爐膛變大，電解質(zhì)水平提升，陽極氣體難以排出。當鋁水平較低時，鋁液穩(wěn)定性變差，十分容易發(fā)生槽電壓擺動，導(dǎo)致電流效率降低。所以，不管是電解質(zhì)水平還是鋁液水平都要及時調(diào)整，才能實現(xiàn)較高電流效率。

（5）極距

導(dǎo)致電解質(zhì)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(xiàn)擺動，表明陽極與鋁液波峰發(fā)生短路。因此，當通過降低極距而節(jié)省槽電壓時，應(yīng)當謹慎行事，否則適得其反。想要提高電流效率，在生產(chǎn)過程中務(wù)必確保換極質(zhì)量，并及時調(diào)整對陽極耗損不一的極距，與其他技術(shù)條件配合作用。

（6）陽極效應(yīng)系數(shù)

當發(fā)生陽極效應(yīng)時，會使電能大量耗費，當前鼓勵無效應(yīng)生產(chǎn)或是低效應(yīng)系數(shù)，這是減低電耗的重要途徑?？墒窃趯嶋H生產(chǎn)過程難以達到，縱然如此，還是要最大程度減少效應(yīng)的次數(shù)與效應(yīng)時間，掌握氧化鋁的投入量偏差。在最短的時間內(nèi)熄滅效應(yīng)。確定效應(yīng)系數(shù)應(yīng)當根據(jù)工藝技術(shù)參數(shù)各方面對電解過程的影響來考慮，它們存在密切關(guān)聯(lián)又互相制約的關(guān)系，應(yīng)當權(quán)衡利弊，確保電解溫度的基礎(chǔ)上發(fā)揮其整體效果，穩(wěn)定電解槽生產(chǎn)^【2】，才能獲取比較好的技術(shù)指標與經(jīng)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(chǎn)過程中，需要投放的量原則上與消耗量相等，應(yīng)依據(jù)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(zhì)里，滿足電解持續(xù)消耗量。既不可超量也不能少量，超量則發(fā)生沉淀結(jié)殼，使槽底變冷降低電效，甚至出現(xiàn)病槽，反之少量則升溫，電能出現(xiàn)空耗情況，效應(yīng)多變、消耗電能，同樣導(dǎo)致電流效率降低。

2 加強對電解鋁生產(chǎn)的措施管理

（1）落實工藝制度

除了使用技術(shù)條件的指標來調(diào)控外，在生產(chǎn)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(shù)指標得以實現(xiàn)。例如，換極時間與質(zhì)量、邊部加工與質(zhì)量、吸出偏差、卡具壓降、陽極組裝等各個指標都應(yīng)該通過工藝制度實施?？己耸枪に囍贫葓?zhí)行的關(guān)鍵，考核與利益分配相關(guān)聯(lián);量足則質(zhì)量高，應(yīng)多獲利益;少量則質(zhì)量差，應(yīng)當少得、不得或者受到處罰。通過這樣的獎懲機制，激發(fā)全體作業(yè)人員的積極性。

（2）組建過硬技術(shù)的管理團隊

職工團隊能否帶好，取決于是否有技術(shù)過硬的管理團隊。只有擁有一支技術(shù)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(fā)出的指令才能落實執(zhí)行，確保各項工作的順利進行。

結(jié)束語：

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

參考文獻

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