降低电解铝铝液直流电耗的生产实践.docx
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降低电解铝铝液直流电耗的生产实践
降低电解铝铝液直流电耗的生产实践
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降低电解铝铝液直流电耗的
生产实践
通过对电解槽电压的组成进行了仔细的分析,针对电压的各组成部分提出了有效
的控制措施,从而降低了电解铝铝液直流电耗,取得了良好的效果.
目徐卫东李芳块
2009年5月,有色金属振兴规划指
出,有色金属产业在我国产业发展关键
支撑材料的地位没有改变,产业发展的
基本面没有改变;同时指出,到2011年,
重点骨干电解铝厂吨铝直流电耗下降到
1.25万千瓦时以下,加强对吨铝直流电
耗低于I.2万千瓦时的电解铝关键工艺
等前沿共性技术的研发.今年5月,国务
院密集出台全面清理高耗能企业的优惠
电价措施,接着发改委发文,将对能源消
耗超过国家和地方规定的单位产品能耗
限额标准的,实行惩罚性电价.
以上这些国家政策有力地说明了,
电解铝企业必须坚持走节能路线才能生
存和发展.目前,电解铝企业盈利能力的
严重降低加上激烈的市场竞争,企业的
生存受到严峻挑战,必须通过各种途径,
大力开展节能降耗,只有降低成本提高
效益,企业才能实现可持续发展.
作为高耗能的电解铝企业,电的成
本占铝锭总成本的30%～40%,有效降
低电耗是降低生产成本最有效,最直接
的途径.
直流电耗的组成
W=2980×Vm/n
式中:
w一～铝液直流电耗
（kW’h/t?
A1）
V一一电解槽平均电压（V）
n一一电流效率（%）
由上式可知,直流电耗与平均电压
成正比,与电流效率成反比;而与电流
大小,时间长短无关.因此,降低铝液直
流电耗的途径一是降低平均电压,二是
提高电流效率.但由于提高电流效率需
要许多技术条件的支持与配合,而且提
高的幅度不大,所以,许多电解铝企业主
要是通过降低平均电压来降低铝液直流
电耗.槽平均电压主要是槽工作电压,阳
极效应分摊电压,公用母线分摊电压构
成,即V平均=V工作+V母线分摊+V效应舒摊.某
公司主要从降低电压方面着手研究降低
铝液的直流电耗.
降低槽工作电压
槽工作电压的组成:
V1l=E}Vm
+V电解鹰+V阴极+V母线’
在槽-[作电压的构成中,除电解质
压降可降低的幅度相对较大外,阳极压
降,阴极压降具有一定的降低空间,而极
化电压和母线分摊电压在目前正常运行
槽的生产控制状态下降低的幅度很小.
因此,下面从降低电解质压降,阳极压降
及阴极压降来说明.
I.降低电解质压降.在槽工作电压
的组成中,电解质电压降占相当大的部
分（35%～40%）,为了节省电能,许多
电解铝企业都对这部分电压降进行过深
入的研究.电解质电压降同极距,电流密
度,电解质本身的电解率,阳极浸入电解
液的深度等若干因素有关.缩短极距,减
小电流密度,增大电解质导电性,增加阳
极浸入电解液深度,都有助于减小电解
质电压降.
①提高电解质的导电率.在电解铝生
产中,由于阳极质量的影响,使电解槽内
存在一定的碳渣,导致电解质的电阻增大,
其结果造成电解质电压降的升高,增加铝
电解生产的电能消耗.据有关资料报道,
当铝电解质溶液中的碳渣含量达到1%（重
量）时,电解质导电率约降低l1%,由此可
见,碳渣对电解质导电率的不利影响是极
为显着的,碳渣的颗粒越小,对降低电解
质的导电率作用越大.因此,在生产过程
中,一是尽量采用高质量的阳极,减少碳
渣的产生,保持电解质清洁,二是改变电
解质的组成或采用能增大电解质电导率的
添加剂,如添加氟化镁减少电解质对炭粒
的湿润性,也可以添加锂盐和氟化钠提高
电解质的导电率,降低电解质压降,三是
改变阳极结构和形状以利于气体排出,进
而降低极距;四是通过换极时和效应后勤
捞碳渣.同时采用合理的加工制度,精心
加工,尽量减少电解质中悬浮的At20,,减
少槽底沉淀.
②适当缩短极距.当电解槽的极距
增大时,电解质电压降也随之增大,造
成电耗增加.据工业电解槽测定,每1
厘米极距所对应的电解质电压降为300
mV～330mV,因此,在不影响电流效
率,保持好电解槽技术条件的情况下,适
68中国有色金属2010年第19期
当地缩小极距,也能降低电解质电压降.
2.降低阳极电压降.阳极压降主要
与阳极本身的导电性,铁碳接触压降,导
杆母线接触压降等关系比较密切.实际
生产中,通过严格控制磷生铁的成分和
浇铸工艺,采用炭碗间开槽的方法增加
磷生铁与炭块的接触面积,可以降低铁
碳接触压降;换极和抬母线后保证阳极
导杆与母线接触良好,也有利于阳极压
降的降低.阳极炭块与钢爪之间的接触
压降（Fe-C压降）主要与磷生铁成分,
浇注工艺和与炭块的接触面积有关.在
稳定磷生铁成分和浇注工艺的基础上,
通过对炭碗之间开槽,使炭碗相互贯通,
可以有效增加炭块与磷生铁的接触面积,
从而降低阳极压降l0mV～20mV.另
外,提高操作质量,使用导杆清洗剂清洗
阳极导杆,对弯曲,麻面等导杆及时进行
修正,抛光等处理,并辅助以严格的考核
制度,都有效地促使了卡具压降的降低,
从而不同程度地降低了阳极电压降.
3.降低阴极电压降.阴极压降由炭
块本身,炭块～钢棒,铝液一炭块以及阴
极钢棒本身的电压降组成.典型的阴极
电压降数据为0.45V,它占槽电压的11%
以上,因此,努力提高阴极炭块的电导率
是节电的重要方向.一般降低阴极电压
降的主要途径有:
提高阴极炭块的质量,
应用硼化钛涂层阴极;通过适时升级控
制系统提高控制水平,合理匹配工艺技
术条件,严格控制电解槽作业质量,精确
控制氧化铝下料量,设法减少槽底沉淀.
降低效应分摊电压
阳极效应是熔盐电解特有的现象,
而以电解铝生产表现尤为明显.生产中
当阳极效应发生时,电解槽消耗大量的
电能,而且电解槽电压急剧升高,达到
20V～30V,有时甚至更高.它的发生对
整个电解系列产生很大影响,电解槽停止
正常电解,使电流效率降低,影响电解各
项技术指标,且使铝的产量和质量降低,
破坏了整个电解系列的平稳供电.目前,
随着电解技术的不断发展,人们对效应的
观念发生了转变,阳极效应对电解槽生产
是弊大于利,国内外许多的
电解铝企业已逐渐实现”零
效应”管理.
降低效应分摊电压,一
方面是降低阳极效应系数;
另一方面主要是降低效应持
续时间.某公司主要从以下
几方面来降低效应分摊电
压.某公司2007年～201oN5月槽工作电压及平均电压走势
某公司2007年～2010年5月槽工作电压,平均电压直流电耗年均情况
1.升级控制系统.氧化铝浓度的降
低是引起阳极效应发生的主要原因,而
稳定的氧化铝浓度需要好的控制系统来
实现.通过对控制系统进行优化升级,改
进供下料系统,系统的控制能力得到提
高,电解槽的过欠量加工幅度变小,氧化
铝浓度相对稳定在2.5%～3.O%,槽电
压的控制曲线更加平稳,有效地降低了
效应系数.
2.合理匹配与优化工艺技术条件.
合理匹配工艺技术条件,如适当提高铝
水平与分子比,有助于提高电解质的
电导率,流动性和氧化铝的溶解性,从
而降低阳极效应系数.如某公司铝水平
保持在25cm～28cm,分子比保持在
2.35～2.55,电解槽运行稳定,阳极效
应系数保持在0.1次/槽?
日以下.
3.尽量使用砂状氧化铝,完善加工
下料制度,保证电解槽下料口畅通,防止
下料不均.
4.提高阳极工作质量,规范操作标
准,提高阳极更换速度,减少对电解槽的
干扰,保持电解槽生产稳定.
5.加强现场巡视与检查,发现卡锤
头,堵料,冒料,下料器漏料和不下料等
现象时及时处理,防止对电解槽下料造
成影响.
6.阳极效应发生时,及时熄灭效应,
减少效应持续时间.
效果
某公司通过以上降低电压的生产实
践,取得了很好的效果.
从上面图表可以看出,槽工作电压,
平均电压,直流电耗呈稳步下降的趋势.
电压降低明显,直流电耗也不同程度地降
低,槽工作电压由4.12V降到了3.92V左
右,铝液直流电耗由13385kW?
h/t?
A1
降到了l3048kW?
h/t?
A1,吨铝电耗降
低了400kW?
h左右,节电效果显着.
结语
1.合理控制电解槽工作电压.减小电
解质电压降,改善导体接触点,减小阴,
阳极电压降有利于降低直流电耗.
2.优化升级电解槽智能模糊控制系
统,改进供下料系统,有利于减少效应的
发生,合理控制效应系数,减小效应持续
时间有利于降低电耗,并杜绝长重效应的
发生.
3.合理匹配工艺技术条件,提高工作
质量,规范操作标准,保持槽况的稳定有
助于降低电耗.
某公司虽然在降低电耗方面取得了一
些效果,但企业实施节能降耗的道路还是
任重而道远,还应继续探索企业节能的途
径,从而实现企业的可持续发展.口
（作者单位:
华圣铝业有限公司）
2010年第19期中国有色金属69
文化lArtWorld《中国有色金属》2010年第4期编辑?
张庆联系电话:
63971574
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70中国有色金属201o年第19期
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