浅谈关于铝电解槽电流效率提高

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1、浅谈关于铝电解槽电流效率提高　　摘要：本文对于影响电解槽电流效率的因素进行分析，，对提高电流效率的主要措施进行介绍，并结合现代铝电解工艺探讨了提高电流效率的主要途径，指出研发方向．关键词：铝电解槽；电流效率；提供中图分类号：TM835.2文献标识码：A1、前言所谓国民经济发展的基础产业，电解铝是高耗能产品．近年来电解铝发展迅速，经过技术进步，电能效率提升，每生产l7t电解铝综合交流电耗大大降低，但是能耗仍然较大．随着国家国家节能减排政策和措施的实施，铝生产应该加快了结构调整步伐，积极探索降低电耗的技术方法．近年来有色行业的科技创新活动不断发展，电

2、解铝领域的技术也正在进行研究开发，促使我国铝电解水平提升．同时由于国内出现电力紧张的现象，用电形势不容乐观．电解铝等行业实行差别电价，取消优惠电价措施，使电解铝企业必须要增强电流效率，从而完成节能降耗、节约用电成本．但是由于(1)国内电解槽的设计经验不足，对于热平衡设计不够；(2)国内的半石墨质阴极阴极材料，导致压差较低；国内电解槽电流效率与国外相差2较大，直流电耗高；(4)国内铝土矿品位低，造成电流效率较低．因此必须针对以上因素，提升电流效率、采取多种措施降低了铝电解槽单耗．2、影响铝电解槽单耗因素2．1工艺因素2．1．1电解温度铝电解温度是由

3、初晶温度决定的，因为电解质成分不同，所以初晶温度并不相同，工业上常用电解质成分为NaF6+A1F3+CaF+MgF2+A1203，组分比例不同，导致初晶点变化．在已有的研究中发现，电解温度每降低10℃，工业铝电解槽电流效率提升1．5％．而且电解铝的工艺也与温度有关．液态铝主要以4种方式存在于电解质熔体中包括物理熔解、化学熔解、置换反应以及电化学反应．随着熔体中氧化铝浓度的增加，铝的熔解度降低，而且随着熔体温度的升高铝的熔解度有所增加．当达到溶解饱和后，由于电解过程熔体中存在有CO，熔解铝会逐渐氧化，点解平衡遭受破坏，导致电流效率降低．铝的熔解主要

4、是：金属铝发生熔解反应；熔解铝扩散；熔解铝进入电解质；熔解铝被氧化．由于铝液和电解质交界面的浓度很大，因此溶解过程不可控制．而且熔解铝与CO反应速度快，影响了反应过程的控制性．温度升高时，引起铝损失增多，电流效率较低．2．1．2氧化铝浓度7有关A12O3影响电流效率的机理研究中，低A12O3电解时，悬浮的A12O3颗粒，阻碍铝溶解，电解质的CO溶解度降低，表面张力增大，再氧化机率降低，能够提高电流效率．多数研究结果表明，A12O3降低能够提高电流效率，因此在电解槽设计中，A12O3浓度为1,5％-3．5％，电流效率相对较高．2．1．3分子比分子比

5、对电解温度产生作用，从而影响电流效率．在工艺中，采用低分子能够降低初晶温度．同时采用过量A1F，能够增加电解质液和铝液界面张力，抑制电解铝损失和钠的析出．相关研究指出，电流效率随着分子比减少而升高，当分析比减少0．1时提高0．5．但是，分子比应该在适度的范围内，过低的分子会导致A1F消耗增加，而且导致槽电压提高，电解铝溶解速度下降．因此，在进行分子比设计时必须进行综合分析．比如在160kA电解槽设计时，分子比控制与槽电压设定相适应，设定电压应随着分子比每降低0．1时提高50mV．2．1．4铝水平与电解质水平7在对铝电解槽的计算机仿真技术中，铝电解

6、槽中铝水平也会对电流效率造成影响．研究中，铝水平会影响槽帮结壳，生产时保持最佳铝液，能够形成较小的铝液镜面和较规整的槽膛，且槽膛底部电流分布也较好．因此在铝电解工业生产中，应当保持19~21cm铝水平，在冬季与夏季的最佳铝水平会有所变化．在相关的研究中，铝电解槽的电解质水平每提高lcm，电流效率会增加0．3％左右．因此电解质水平的提升，能够使电解槽的稳定性提升，通过对电解温度变化进行平衡，增强电解槽的热稳定性．但是过高的电解质水平会对残极高度以及阳极气体的排除造成影响，同时电解槽水平会产生过度扰动，以及电解质的损失．因此在国内的工艺中，通常保持电

7、解质高度为20-22cm．2．1．5阳极效应系数在铝电解过程中，阳极效应期间会使电解质产生较大的扰动、温差增大、导致整体温度提升，从而使电流效率降低．但是取消阳极效应的工艺流程，则会造成铝的溶解加速，降低电流效率．因此，必须将阳极效应系数保持在较低的水平，从而提高电流效率．2．1．6极距和槽工作电压在关于铝电解槽的研究中，极距增大能够使电解质的搅动减轻，从而减少铝损失．但极距超过了一定程度时时，电流效率的影响会变小．同时在电解槽上电流效率随着极距降低有加大的减小，因此综合考虑极距的影响，工业生产中极距应该保持在4．4cm左右，一般保持不变．足量的

8、电解质液体不仅可以提高电解槽造成影响，一般电压保持在恒定值，但是当其他的工艺参数变化时，槽工作电压应该发生变化．2．2设计因素72．2．