电解工艺的重点控制措施

电解工艺的重点控制措施
摘要：随着科技的快速发展，铝电解工艺在技术上得到了不断的进步和发展。

针对目前铝电解工艺中的高消耗、高成本、高污染等问题，对铝电解工艺技术中
的原材料、电解槽结构以及铝电解的整个过程控制进行优化，并提出未来铝电解
工艺的发展方向，以此提升铝电解工艺的稳定、高效发展。

关键词：铝电解；工艺；优化；发展
前言
在现代化的铝工业生产当中，最常见的制备方法是利用冰晶石的氧化铝融盐
电解法，主要用到的设备是铝电解槽。

制备原理是将冰晶石作为电解质，利用碳
素材料作为阴极和阳极，通过强大的直流电将电流从阳极导入，阴极倒出，中间
经过电解质和铝液层。

通入直流电的目的是为让冰晶石达到熔融的状态，同时保
证恒定不变的电解温度，另一方面，也是为了实现冰晶石的电化学反应，从而得
到铝液[1]。

在阴极上获取到的铝液会随着电解工艺的不断进行，产生大量的铝，再经过电解槽中周期性的真空抬包被吸出，并运送到铸造车间，再经过配料和进
化等工序，最终得到商品铝锭。

目前，电解铝的生产中，数量、规模、资金等方
面都存在着较大的差异，因此对于生产企业来说，其升级和改造正面临着巨大的
挑战。

同时由于生产技术管理的落后，也严重制约着电解铝的生产和发展。

1铝电解工艺技术优化的必要性
在现代铝工业生产中常见的一种方法是冰晶石氧化铝融盐电解法，其所采用
的主要设备就是铝电解槽。

这一方法是将冰晶石作为电解质，碳素材料分别作为
为其阴阳两极，再通入直流电，电流会陆续通过两极、电解质与铝液层。

为确保
冰晶石熔融，确保电解温度恒定，就要通入直流电，冰晶石在熔融的过程中会产
生电化学反应，从而产生铝液。

在阴极处产生的铝液会随着电解工艺的开展而产
生更多的铝，将其以合理的方式吸出、运输、铸造，经过一系列工序之后，就会
成为人们所需的商品铝锭。

对于生产企业而言，目前的生产技术管理比较落后，而且技术有待升级，这就需要加强对铝电解工艺技术的优化。

2我国铝电解技术发展现状
2.1发展速度快
自20世纪70年代末，我国正式引进160KA中间下料预焙槽技术后，我国的铝电解技术就开始正式进入到发展轨道之中。

我国将铝电解槽热电磁力特性、磁流体数学模型作为研究的重点，尤其在工艺、材料等方面展开了非常深入、细致的研究工作。

大型铝电解槽开发和相关工程的应用在20世纪90年代开始崭露头角，以280KA、320KA为主的特大型电解槽技术可以确保我国的铝电解技术与世界接轨。

2.2大型铝电解槽开发深度不足
我国大型铝电解槽的开发深度还不足，其在实际运行过程中的各项指标与国际指标依然存在较大的差距，主要是运行环境比较恶劣，负荷大，存在较大的安全隐患。

大容量电解槽会产生极大的用电负荷，这些负荷将集中在同一个生产系统上，一旦出现某些变化，就会对电网系统产生影响，还会影响到供电的安全性和可靠性。

我国大型电解槽通常很难达到预期的使用寿命，容易出现破损。

究其原因，普遍认为是因为阴极炭素材料质量不过关造成，此外，对电解槽的设计、筑炉材料与质量、生产与操作等一系列因素同样会影响到其使用寿命。

在对阴极破损的处理上，我国尚缺乏完善的技术，对于其破损的机理与规律掌握有限。

随着电解槽容量的不断扩大，这一问题会变得更加突出。

2.3缺乏先进的生产技术
当前，我国大型预焙铝电解槽的应用时间并不长，而且经验不足，在焙烧启动时还存在电流分布不均匀的问题，这样就会导致能源消耗不断增大。

电解槽的物理场极容易出现波动，不容易维持热平衡，电解槽的电阻值也容易受到干扰，一旦出现阳极效应，就不容易熄火。

此外，电解槽具有很大的惯性，如果出现波动或者其他不正常情况，不能在很短的时间内恢复正常运转。

3铝电解工艺技术优化措施
3.1对原材料的优化
为了进一步提高铝电解工艺，使其能够在生产过程中发挥出更加重要的作用，就要确保各项技术指标符合要求，还要加强对原材料氧化铝质量的把控，了解氧
化铝中的杂质含量，并及时把握其物理性能。

随着铝电解工艺规模的不断扩大，
铝电解槽的容量也在不断增加，采用电子计算机控制技术进行点式加料，可以有
效提高生产效率。

要想进一步提高氧化铝的物理性能，就要选择合适的方法，在
进行铝电解工艺生产时，所选择的氧化铝通常要介于砂状和粉状之间。

通常，要
保证氧化铝中杂质氧化硅和氧化铁的含量符合生产工艺的要求。

确定氧化硅含量
不超过0.05%，大于0.008%；氧化铁含量不超过0.02%，大于0.007%，就可以说
明氧化铝符合要求，可以将其品质定为一级。

如果氧化硅和氧化铁的含量不在这
一区间范围内，则将其品质定为二级。

但超出规定含量的氧化铝不能应用到铝电
解工艺生产之中。

3.2对铝电解槽结构的优化
为了保证铝电解工艺技术不断发展，就要对大容量铝电解槽的结构进行优化。

铝电解槽阳极的断面与电流的密度有关，而且密度的高低将会直接关系到铝电解
槽的生产成本。

为了减少对电能造成的浪费，一般不会选择具有较高电流密度的
阳极。

在选择阳极和阴极的碳块尺寸时，要确保其能够互相匹配，结构合理，使
铝电解槽的内部保温层厚度符合要求。

3.3延长铝电解槽的使用寿命
为了进一步延长大型铝电解槽的使用寿命，要积极开发大型电解槽寿命综合
技术。

要提高电解槽的运转效率，建立多物理场综合仿真优化系统。

要结合生产
过程中的相关数据，确定电解槽的内衬材料，并保证电解槽的功能得到进一步优化，同时还要遵循筑炉与焙烧启动的工艺规程要求施展相关技术，并加强对内衬
的保护。

3.4大型铝电解槽工艺技术优化
我国大型铝电解槽许多工艺技术还有待进一步优化，尤其是特大槽的启动到投入并不能完全遵循传统经验。

尽管我国许多企业开始采用焦粒焙烧启动技术，而且取得了一定的成效，不过依然存在许多问题。

在对大型铝电解槽工艺技术进行优化时，需要结合物理场的仿真系统所产生的相关数据和技术，及时了解铝电解槽从启动到正常运行这一系列过程中的演变规律，了解铝电解槽的运行特点，从而有效制定完善的生产工艺技术流程与规章制度。

要积极改进现有的焦粒焙烧启动工艺技术，充分结合大型铝电解槽的特点，使这一工艺技术能够得到进一步优化。

要积极完善电解槽启动后的一系列管理，保证电解槽能够及时恢复正常运转，延长电解槽的使用寿命。

4铝电解工艺的发展方向
4.1实现绿色环保生产
铝电解工艺在不断发展的过程中，要逐步迈向绿色环保生产方向，其生产条件需要满足环保的各项要求，这就需要广大铝电解企业不断加强对设备和技术的更新与改造。

近几年来，虽然关于铝电解的市场需求正在不断扩大，但现有的铝电解工艺生产还存在许多问题，不能达到绿色环保的要求。

这就需要各大企业必须要在升级技术的过程中积极将技术与环保相结合，及时淘汰落后的生产工艺技术，积极研究和开发新的工艺技术。

4.2铝电解直流电流供电质量的综合技术开发
在铝电解生产过程中，需要高度重视供电整流系统的改进。

许多铝电解企业会采用硅二极管整流技术，这样就无法保证瞬时恒定直流得到有效供给。

由于铝电解中的阳极效应和供电系统会产生难以避免的电压波动，就会导致电能消耗量不断增加。

可采用先进的智能控制，确保直流电流更加稳定，减少不必要的电能消耗。

要实现绿色用电，减少谐波带来的干扰，使供电更加安全可靠。

4.3降低电解槽无功能耗综合技术开发
为了进一步降低电解槽的无功能耗，就要加强对电解槽周围和阳极母线的焊接与压接质量进行专门的研究，积极开发新的工艺和技术，有效降低母线压接和
压降。

要加强对阳极浇注材料与工艺的研究，积极应用新型材料。

在筑炉方面，要对其材料和相关工艺进行专门的研究，并通过有效的试验了解阴极的组件是否符合要求，积极优化筑炉工艺技术。

要对新型阴极炭块、钢棒连接手段进行开发和研究。

加强对新生产工艺的研究，不断完善大型槽技术。

5结语
综上所述，我国铝电解工艺技术虽然有所进步，但依然存在许多不足，广大铝电解企业需要积极加强对工艺技术的改造和创新，在扩大生产规模的同时，使铝电解工艺技术能够发挥出更加重要的作用。

参考文献：
[1]张素芬.铝电解工艺技术优化措施及发展方向[J].中国金属通
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[2]陈少华.复杂电解质体系下铝电解工艺控制技术[J].科技创新与应
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[3]高艳军,赵亮.关于低温铝电解的工艺技术探析[J].科技资
讯,2013(19):73.
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