浅析影响铝电解温度的因素及其控制方法

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1、浅析影响铝电解温度的因素及其控制方法摘要：本文通过分析影响铝电解温度控制的一些主要因素，结合200kA系列生产过程中电解温度的变化情况，阐述了电解温度的控制要建立在稳定的热平衡基础上，要从初晶温度、过热度和电解工艺技术条件等多方面综合考虑。关键词：铝电解槽、电解温度、初晶温度、过热度、分子比、添加剂。在铝电解生产过程中，电解温度是电解槽平稳运行的一个重要工艺技术条件，电解温度直接影响了电解槽的运行状况和工艺技术条件，实践证明，电解温度的降低对于电流效率的提高是菲常有利的，但在实际操作中往往容易只考虑电解温度的变化而忽略了其他技术条件的变化，从而在控制电解温度的同时造成电

2、解槽的波动，因此，电解温度的控制方法和控制思路是很值得分析和探讨的。1.影响电解温度的主要因素电解温度宙电解质的初晶温度和过热度两部分组成，电解质的化学成分决定了其初晶温度，影响过热度的主要是电解槽的热收入和热支出，控制电解温度的关键是控制合适的初晶温度和过热度，因此，影响电解温度的主要因素是电解质成分和电解槽的热平衡。1.1电解质成分对电解温度的影响在生产过程屮，由于氟化铝的不断挥发和一些副反应的发生，电解质的成分在不断的发生变化，最显著的是分子比升高，使电解温度升高。升高的原因是由于原料中杂质的影响和电解质的挥发，电解质成分的不断变化引起电解温度的波动，电解质的初晶

3、点也是一定范围内变化，需要通过添加剂来控制初晶温度，改善熔盐电解质的一些物理性质，进而达到提高电流效率节约电耗的目的。(1)原料屮的杂质对电解温度的影响生产上所用的AI2O3、氟化盐和阳极中均含有一定量的杂质，如出0、?4迦0、SiO2>CaO、MgO.Na2SO4等，这些杂质将会分解电解质中的氟化铝和冰晶石,生成AbO?和其他氟化物，使分子比升高。因此，氟化铝中各种杂质的含量也是影响电解温度控制的一个因素。(2)添加剂对电解温度的影响工业铝电解生产中用的添加剂有：AIF3、MgFs、CaF?、LiF、NaFNa2CO3,电解质中各成分的浓度大小决定了初晶点的高低，电解

4、质在高温下和低分子比时易挥发，电解质挥发的大部分是A1F3o电解生产屮要求电解质的挥发性要小，主要是减小冰晶石的挥发损失和有害物的排放，减轻环境污染，因此，在生产过程中，常用A1F3、MgF3>6F2和LiF作为添加剂，其主要作用是补充电解质的挥发损失、降低电解初晶温度和控制分子比，据资料显示，在一定的范围内，添加剂每增加一定的浓度降低电解质初晶温度的程度不同。表1为几种常用添加剂浓度过量1%后降低初晶温度的数据表1添加剂A1F3CaF2MgF2LiF降低初晶温度程度(°C)3^42^35^67^8表2添加剂对电解质性质的影响导电度密度粘度挥发性氧化铝溶解度aif3减小

5、电解质导电度减小电解质密度减小电解质粘度增大电解质的挥发减小氧化铝的溶解度CaF2减小电解质导电度增大电解质密度增大电解质粘度降低电解质的挥发减小氧化铝的溶解度MgF2减小电解质导电度增人电解质密度增大电解质粘度降低电解质的挥发减小氧化铝的溶解度和溶解速度LiF提高电解质导电度减小电解质密度减小电解质粘度降低电解质的挥发降低氧化铝的溶解度和溶解速度从表1及表2可以看岀，几种添加剂的共同缺点是降低了氧化铝在电解质屮的溶解度，liF的降低温度的效果最佳，但昂贵的价格使其应用受到了限制。目前电解工业生产基本都是采用添加A1F3的方法来控制电解温度，A1F3的最大缺点是增大电解

6、质的挥发损失，从而恶化工人劳动条件，1.2热平衡对电解温度的影响电解温度是电解槽平稳运行的一个明显特征。电解质的本身性质影响了其初晶温度，电解质的过热度是影响电解槽热平衡的关键因素，过热度主要决定于热收入和热支出，对于工业生产来讲，热收入和热支出主要是受槽电压、两项水平、阳极工作情况和保温料厚度的影响。(1)槽电压对过热度的影响在电流恒定的情况下，槽电压是调节电解槽能量平衡最重要的因素之一，是保持电解槽平稳运行的重要因素，对过热度有着直接的彫响。槽电压的变化是通过増减极距改变电解质的电压降，从而调整热量的输入，电压过高会使电解温度升高，使A1F3的挥发增多，从而使分子比

7、升高，造成炉帮熔化，不利于生产；但电压过低会导致极距偏小，使铝的“二次反应”加剧，影响电流效率，因此，通常应避免将槽电压作为调节电解温度的手段。(2)两项水平对过热度的影响铝水平的高低对电解槽的热平衡有很大的影响，铝水是热的良导体，保持一定高度的铝水，能疏导电解槽内多余的热量和稳定磁场，能保持合适的过热度，使槽内的温度保持平衡；槽内保持一定高度的电解质，也是电解槽保持平稳的一个重要因素，电解质是进行调整也是控制电解温度的一个途径，电解质是电解槽的蓄热体，电解质过高容易使槽内的水平电流变大，电解质过低，槽内的热量变小，过热度很容易在较大范围