高铝水平对提高电流效率的作用和影响
提高铝电解电流效率的生产实践研究
总607期第3期2017年3月河南科技Henan Science and Technology提高铝电解电流效率的生产实践研究刘炎森王宏伟刘极锋（河南永登铝业有限公司阳城分公司，河南登封452477）摘要：随着国内外电解铝产能的剧增和我国节能减排政策的实施，如何提高电流效率，降低电耗，降低成本，提高产品市场竞争力，已成为电解厂的首要任务。
本文借助铝工业研究对电流效率降低的内部机理进行剖析，全面分析影响电流效率的因素，结合生产实际突出论证科学摆布生产技术条件对提高电流效率的重要性，并归纳总结出提高电流效率的方法和途径。
关键词：铝电解；电流效率；技术条件；科学管理中图分类号：TF821文献标识码：A文章编号：1003-5168（2017）03-0131-03 Production Practice of Improving Current Efficiency ofAluminum ElectrolysisLiu Yansen Wang Hongwei Liu Jifeng（Yangcheng Branch of Henan Yongdeng Aluminum Co.Ltd.，Dengfeng Henan452477）Abstract:With the increase of electrolytic aluminum production capacity at home and abroad and the implementa⁃tion of energy conservation and emission reduction policy in China,how to improve the current efficiency,reduce power consumption,reduce the cost,improve the market competitiveness of the products,has become the primary task of the electrolysis plant.This paper analyzed the internal mechanism of aluminum industry to reduce the current efficiency,comprehensive analyzed the factors affecting the current efficiency,proved the importance of technical conditions of scientific production of mercy to improve the current efficiency combined with the actual production,al⁃so summarized the methods and ways of improving the current efficiency.Keywords:aluminum electrolysis；current efficiency；technical condition；scientific management电解技术参数对电流效率影响很大，尤其是电解质温度、电解质成分、极距、电流密度以及铝水平和电解质水平等［1］。
电解生产工艺参数选择利弊分析
电解生产主要工艺参数利弊分析通过以上分析，铝电解生产的核心首先是氧化铝浓度，其次是过热度。
其中氧化铝浓度的益处可以计+6分，弊端计-1分。
低氧化铝浓度生产的附带条件有三：一是需要保持低浓度的稳定性，通过改善操作和管理可以实现；需要补充适量AlF3来调节过剩的F-浓度，也很容易实现；三是需要提高电解质内部氧化铝浓度的均匀性，该条件需要从工艺上提高电解质的流动性，与组织低过热度生产有冲突，但有利于氧化铝溶解，需要牺牲部分电流效率弥补。
低氧化铝浓度的优越性非常明显，最最主要的是解决了低温、低过热度对氧化铝溶解的制约，是电解技术进步的核心环节。
电解质过热度在提高电流效率生产安全方面的优越性是非常突出的，但其不利于氧化铝浓度的均匀，不利于电解质导电，更主要的是不利于氧化铝溶解，甚至造成打壳下料不畅通。
过热度的选择必须以保持电解质的流动性和打壳下料的可靠性作为依据。
在保证流动性和下料可靠性的条件下，降低电解质过热度的优越性也是非常突出的。
分子比高低的利弊是相互的，降低分子比在提高电流效率的同时提高了电解质压降，并降低了电解质对氧化铝的溶解性。
因此，分子比的选择只是电解质对氧化铝溶解能力的调节因素。
更具体的分析是对电解质温度、电解质过热度、F-浓度和Al2OF84-浓度的调节手段，从而控制电解质对氧化铝和铝的溶解能力，追求合理的经济技术指标。
分子比的调节非常灵活，但原则是F-浓度与AlF4-浓度的摩尔比必须小于2。
主要措施是：1.当电解质初晶温度较高时，电解质对氧化铝和铝的溶解能力过剩，应降低分子比以提高电流效率。
2.当电解质初晶温度较低时，电解质对氧化铝和铝的溶解能力不足，应提高分子比以追求较低的槽电压和能耗。
3.为了保持电解质的流动性或者操作空间，当过热度适当偏高的时候，应降电解质低分子比，以为氧化铝和铝保持适宜的溶解性，追求电解生产综合效益。
4.在电解质的流动性过剩的条件下，应努力降低过热度，增厚电解槽炉帮，并提高分子比调节氧化铝和铝的溶解能力，在维持氧化铝和铝的溶解能力不变的环境下，也因为炉帮增厚，电解质内部离子扩散强度降低而有利于提高电流效率。
大型铝电解槽强化电流资料
4.1 换极周期缩短
以320KA电解槽为例:
不强化电流前,阳极高度 550mm，换极周期为30天。 电流强化到330KA时，换 极周期只能维持29天.
对于一个282台槽的系列 来说，平均每天多换12组 阳极，工作量增加3%。
4.2 不稳定操作增加
对于各项指标已不断创高的如今，要想得到进一 步提高，减少干扰性操作是一项重要措施。
电解槽的干扰性操作主要包括:换极、出铝、抬母 线，干扰较大的是换极工作.
换极周期从30天缩短到29天，平均每台槽每天换 极次数增加0.02次.
4.3 阳极电流密度增大对电流效率的 影响
阳极电流密度过大会降低电流效率的原因: 阳极气体析出量增大，电解质的搅拌强度增加，
电压增加30mv左右，电解质电压增加45mv左右。
电压管理需采取的两种不同措施
保持极距不变，电压在原基础上增加75mv。 按电流效率不变计算，直流电耗将增加 235kwh/Al-t。
保持电压不变，极距缩小2mm左右。
6 强化电流后的热平衡
电解槽热平衡体系划分：以阳极上保温料层的上 表面与槽壳形成的体系。
强化后 325 0.818 225 0.83
电流效率 95.78 %
95.2 %
5 强化电流后的电压平衡
金属导体部分随着电流密度增大，温度升高，电 阻增大，电压降有明显增加。
炭块及Fe-C连接处，随着电流密度增大，温度升 高，电阻下降，电压有所下降，但量较小。
极距间的电解质电压降有明显增加。 例：320KA电解槽电流强化到330KA时，一类导体
国内大面积进行强化电流生产,将推动我国 大型铝电解槽发展.
铝电解生产中影响电流效率因素的研究
The Research to the Factors that affect the Current Efficiency in Aluminum Electrolysis
Abstract
Current efficiency is a very importantTechnical Indexin Aluminum electrolysis. To some extent, it reflects thelevelof technical and controlin Aluminum electrolysis. Consequently, high efficiency and low energy consumption has always been the important goal in the Aluminum electrolysis. According to themechanism of the reduction of current efficiency and the factors lead to low efficiency.And then propose several methods which include technical and management to enhance the current efficiency.
在铝电解生产中，如何提高电流效率，降低能耗一直是电解生产中的重中之重。电流效率的高低不仅可以反映出电解生产质量的好坏，而且它还直接影响着企业的经济效益。
提高电流效率是电解生产追求的一个主要目标，因为电流效率的提高意味着产量的增加和消耗的降低。理论和实践均证明，降低电解温度可以提高电流效率。目前降低电解温度的方法主要有两个：一是采用钾盐电解质；一是采用低分子比电解质。低分子比电解质在国外大型预焙槽上得到成功地应用，电流效率达到95％左右。锂盐电解质在一些自焙槽上也有成功应用的范例，电流效率达到90％以上。我国不同厂家对以上两种方法也进行过试验，有的取得了效果，有的则以失败告终。在采取降低槽温措施的电解槽上，需要领导的重视和工程技术人员、管理人员以及生产操作工人相互密切配合，共同摸索出一套适合自己槽子特点的技术条件，才能使节能措施发挥应有的作用。
高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施
高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施摘要：近年来，电解铝生产氟化铝中含有高浓度锂盐，导致电解质中氟化锂含量远高于正常水平，且浓度不断上升，最高可达9～10%。
若电解质含有高浓度锂，则造成电解生产槽温度低于正常值，无法达到氧化铝溶解温度。
大量沉积物沉积在电解槽炉中，增加了电解过程操作难度，铝电解槽稳定性低，现有技术条件无法很好保持其稳定性，这对生产及能耗大为不利。
关键词：高锂电解质；铝电解；影响；改善措施随着冶金业发展，氧化铝与电解铝产能迅速释放，优质铝土矿已不能完全满足生产需求，越来越多低品位铝土矿被开发利用。
虽然低品位铝土矿可满足其生产能力，但其产品中氧化铝杂质含量高，影响铝电解生产。
在一些地区，铝土矿生产氧化铝锂含量高，过度使用会造成锂盐在铝电解体系中富集，影响铝电解槽正常稳定运行，不利于提高铝电解操作及经济性能。
如何改善铝电解中高锂电解体系，减少对生产影响，已成为铝电解业一个普遍问题，企业也在这方面付出了巨大努力。
一、电解质体系中氟化锂的来源及富集投入电解铝生产系统的材料包括氧化铝、氟化铝、电解质粉等，产出物料为铝液和废气，所获得铝原料溶液实际上不含锂，并且预培的阳极也不含锂。
根据物料守恒原理，电解系统中锂不可避免地来自于原料氧化铝。
锂是一种高活性金属元素，它进入熔融电解质的氧化状态，并通过晶体或氟化铝生成氟化锂。
此外，在对电解质大修后，大多数公司会选择使用电解质粉装炉来降低生产成本，这将导致电解质中重新引入原来富集的氟化锂。
铝电解通过向电解系统中连续添加含有少量锂的氧化铝来持续生产，形成铝液。
少量锂通过化学反应形成氟化锂并残留在电解质中，在随后的高锂电解质体系中逐渐富集。
二、高锂电解质对铝电解生产的影响1、高锂电解质对电解质温度的影响。
电解质生产中，氟化锂对电解生产有很大影响，因氟化锂在电解生产中的性质明显。
其中，氟化锂大幅降低了初晶中电解质温度，其初晶温度变化影响电解质流动性与挥发性，以及铝液分离，这对电解温度产生了深远影响。
三元正极材料铝元素的作用
三元正极材料铝元素的作用铝元素在三元正极材料中的作用引言：三元正极材料是锂离子电池中的关键部分，其中包含了锂离子嵌入和脱嵌的活性材料。
铝元素作为三元正极材料中的重要成分之一，具有多种作用。
本文将从提高电池容量、改善电池性能、增加电池寿命等方面，探讨铝元素在三元正极材料中的具体作用。
一、提高电池容量铝元素的加入可以提高三元正极材料的电池容量。
铝元素具有较高的比容量，其嵌入和脱嵌锂离子的能力较强。
在充放电过程中，铝元素可以与锂离子发生反应形成锂铝合金化合物，从而实现锂离子的储存和释放。
相比于其他元素，铝元素具有较高的电化学活性，可以提供更多的嵌锂位点，因此可以增加电池的储能容量。
二、改善电池性能铝元素在三元正极材料中还可以改善电池的性能。
首先，铝元素的加入可以降低电池的内阻，提高电池的导电性能，从而减小电池的内部损耗，提高电池的效率。
其次，铝元素的加入可以改善电池的循环稳定性和倍率性能。
铝元素的存在可以减缓电池的容量衰减速度，延长电池的循环寿命。
同时，铝元素还可以提高电池的充放电倍率，使得电池在高倍率下仍然能够保持较高的容量和较低的内阻。
三、增加电池寿命铝元素在三元正极材料中的加入可以增加电池的寿命。
首先，铝元素的加入可以降低电池的自放电速率，减少电池在闲置状态下的容量损失，提高电池的长期储存性能。
其次，铝元素的存在可以减少电池的容量衰减速度，延长电池的使用寿命。
铝元素可以提高电池的结构稳定性，减少电池在循环过程中的结构破坏和材料损耗，从而延缓电池的衰减速度，提高电池的循环寿命。
四、其他作用除了上述作用之外，铝元素在三元正极材料中还具有其他作用。
铝元素可以提高电池的热稳定性，降低电池在高温下的容量衰减速度，提高电池的安全性能。
此外，铝元素的加入还可以改善电池的结构稳定性，减少电池在循环过程中的体积变化，提高电池的循环稳定性和机械稳定性。
结论：铝元素在三元正极材料中起着重要的作用。
其加入可以提高电池的容量、改善电池的性能、增加电池的寿命。
铝材应用于电力与能源设备
铝材应用于电力与能源设备在当今的电力与能源领域，铝材正发挥着越来越重要的作用。
从发电到输电，再到能源存储和转换，铝材的身影无处不在。
其独特的性能使得它成为了推动电力与能源行业发展的关键材料之一。
铝材之所以在电力与能源设备中得到广泛应用，首先在于它出色的导电性。
与许多其他常见金属相比，铝具有相对较高的导电率，这意味着在电能传输过程中，电能的损耗能够有效降低。
特别是在长距离输电线路中，铝材的这一优势尤为明显。
通过使用铝质导线，可以减少电能在传输过程中的热量散失，提高输电效率，从而为能源的高效利用做出贡献。
其次，铝材具有较轻的重量。
在一些对设备重量有严格要求的场景中，如移动能源设备或架空输电线路，较轻的铝材能够减轻整体结构的负担，降低支撑和悬挂系统的成本。
想象一下，在高耸的输电塔上，如果使用过重的材料，不仅会增加塔体的负荷，还会大幅提高建设和维护的成本。
而铝材的轻盈特性，在不牺牲性能的前提下，很好地解决了这些问题。
此外，铝材还展现出良好的耐腐蚀性。
在电力与能源设备所处的复杂环境中，往往会面临各种恶劣的气候条件和化学物质的侵蚀。
铝材表面能够形成一层致密的氧化膜，这层氧化膜有效地阻止了内部铝材与外界环境的进一步反应，从而延长了设备的使用寿命，减少了维护和更换的频率，降低了总体运营成本。
在发电领域，铝材也有其用武之地。
例如，在风力发电设备中，叶片和部分结构部件常常采用铝材制造。
叶片需要在不断变化的风力条件下保持高效运转，铝材的高强度和良好的韧性能够满足这一要求，同时其较轻的重量有助于减轻整个风机的负荷，提高发电效率。
在太阳能光伏发电领域，铝材常用于制造光伏支架。
这些支架需要长期暴露在户外环境中，承受阳光、雨水、风雪等的考验。
铝材的耐腐蚀性使得支架能够在恶劣条件下保持稳定，为太阳能电池板提供可靠的支撑。
而在能源存储方面，铝离子电池是一个备受关注的研究方向。
与传统的锂离子电池相比，铝离子电池具有更高的安全性、更低的成本和更长的循环寿命。
铝电解生产中影响电流效率因素的研究
4.2 电解质水平对电流效率的影响
保持适宜的电解质高度可以: 保持适宜的电解质高度可以: 较好地溶解Al 保持Al 较好地溶解Al2O3，保持Al2O3浓度相对稳 减少阳极效应; 定, 减少阳极效应; 减少炉底沉淀,减少炉底压降; 减少炉底沉淀,减少炉底压降; 增加对阳极的湿润性,有利于电压稳定。 增加对阳极的湿润性,有利于电压稳定。
3.2 阴极电流密度
阴极电流密度的变化也存在两种情况： 阴极电流密度的变化也存在两种情况： 一是系列电流强度不变， 一是系列电流强度不变 ， 阴极面积改 使阴极电流密度增大或减少。 变，使阴极电流密度增大或减少。 二是阴极面积不变，系列电流强化， 二是阴极面积不变，系列电流强化， 阴极电流密度增大或减少。 阴极电流密度增大或减少。 总的趋势是电流效率随着阴极电流密度 的增大而提高。 的增大而提高。
4. 其它损失
电解 2H2↑+O2 水的电解： 2H2O↑ →
高 温
碳化铝的生成：4Al（溶）+3C（固）=Al4C3（固） （
其他损失
二. 铝电解生产中影响电流效率 的因素
1. 温度对电流效率的影响
电解温度对铝在电解质中的熔解度 有很大影响，特别是铝的扩散速度。 有很大影响，特别是铝的扩散速度。 电解温度升高， 电解温度升高，铝的二次反应加 剧，电流效率降低。 电流效率降低。
5. 极距对电流效率的影响
提高极距 铝的氧化 损失减少 电流效率提高
当极距提高到一定 程度再提高 电明 解显 温提 度高 铝 槽增 熔增 电 解大 压大 度
电流效率降低
6. 阳极效应对电流效率的影响
阳极效应是铝电解生产中一种特殊的 现象，它对电解稳定性生产破坏性极强， 现象，它对电解稳定性生产破坏性极强， 一个效应增加吨铝电耗300kWh左右， 一个效应增加吨铝电耗300kWh左右，效应 300kWh左右 后电解质温度要1 小时才能恢复正常， 后电解质温度要1-2小时才能恢复正常， 这段时间内电流效率将受到影响。 这段时间内电流效率将受到影响。
高铝水平对提高电流效率的重要性及其负作用的克服[邓发权]
![高铝水平对提高电流效率的重要性及其负作用的克服[邓发权]](https://img.taocdn.com/s3/m/f050c34469eae009581bec65.png)
高铝水平对提高电流效率的重要性及其负作用的克服邓发权(福建南平铝业电解分厂)摘要：在生产中，通过对低铝水平生产和高铝水平生产的长期比较，证明了高铝水平对电流效率的提高具有非常重要的作用；采用高铝水平、中分子比、中温、低电压的生产模式并加强角部保温，完全可以克服高铝水平所带来的负面影响。
关键词：高铝水平；电流效率；伸腿；中分子比；低电压；角部保温铝电解生产追求的是平稳、高效，提高电流效率、降低电耗、延长槽寿命是追求的最终目的。
无论是以效应控制为中心的生产模式，还是以温度控制为中心的生产模式，也不管是低电压生产模式抑或是“四低一高”工艺管理模式等，虽然各有各的优点，在某些方面也具有科学和合理的成份，但对于提高电流效率、降低电耗及延长槽寿命方面，均有明显的局限性，要想取得更大的突破，难度较大。
经过多年的槽况分析，笔者发现：“铝水平”这个技术参数在提高电流效率、降低电耗及延长槽寿命中，发挥着极其重要的作用。
1 较高铝水平对电解生产的主要作用⑴由于大型预焙铝电解槽的热容量较大，其磁场平衡的能力也相对较差，较高的铝水平其主要作用就是为了稳定磁场。
它填平了槽底上高洼不平之处，使电流比较均匀地通过槽底，水平电流大大减小，降低了针振和电压摆发生的机率与幅度，并减少对阴极的侵蚀等。
⑵较高的铝水平具有良好的导电性能，具有使阳极电流和阴极电流分布比较均衡的功能。
⑶由于铝的导热性好，使电解槽内温度分布比较均匀，因此保持较高的铝水平使阳极底部热量能够及时地散发出去，有利于调节、降低槽温，减弱二次反应。
⑷槽温的波动其实就是过热度的波动，槽温的大起或大落，不仅降低了电流效率，而且容易熔化槽帮，既降低了铝水品位又极易危及到电解槽的安全运行。
较高的铝水平能储存较大的热容量，因此使得电解槽有较大的热稳定性。
在偶然发生的阳极效应、槽电压升高和电流增大时，可使电解槽内产生的大量多余热量储入铝水中，而不至于使电解槽温度上升得过高，不会给电解槽的热稳定性带来很大的影响，这对改进和提高电解槽的电流效率是有好处的。
浅谈影响电解铝电流效率的因素及影响程度
浅谈影响电解铝电流效率的因素及影响程度摘要：电解过程反应机理复杂。
影响因素很多，参照上述分析，同时结合我厂生产的实际经验，在保持较高电流密度、低氧化铝浓度、适中的电解温度及适当偏高的铝水平的条件下，可以有效的提高电流效率。
针对铝电解槽的物理场仿真和优化技术逐步精确，开发大容量槽、低电压技术是当今铝电解工业的发展趋势。
关键词：电解铝；电流效率；影响程度；降低电解槽电耗的一个重要研究课题方向就是改善铝电流效率，电流效率和槽电压能够直接影响吨铝直流电耗，吨铝直流电耗数值高低标志着电解槽是否运行良好。
一、概述电流效率是电解铝生产过程中的一项非常重要的技术经济指标，它在一定程度上反映着电解铝生产的技术和管理水平。
一定的生产条件下，电流效率的高低取决于实际产铝量。
因为在电解过程中。
一方面金属铝在阴极析出，另一方面又以各种原因损失掉，所以电流效率总是不能达到100％，即实际铝产量总是要比理论铝产量低。
目前，国内先进铝电解技术的电流效率一般可达92％～94％，而国外的电流效率已高达95％。
因此，加强铝电解工艺技术的研究，优化生产技术条件，减少铝的损失，是提高电流效率与经济效益的根本途径。
在实际电解铝生产过程中，槽内部的阴极析出金属铝和由于各种原因所导致铝损失掉一部分是时刻同时发生，实际上产出的铝量总会低于理论量，故电流效率总是低于100%。
通过淘汰老旧技术、引进新技术，可减小铝的额外损失，能够有效提升电解的电流效率。
通过研究分析发现，有多种因素会影响铝电解槽电流效率，如氧化铝浓度、温度、电解质水平、极距、阴极电流密度、炉底压降、电解焙烧等。
二、影响电解铝电流效率的因素及影响程度1.影响电解铝电流效率的因素。
一是电解槽工作电压的高低可以通过极距的高低来定性确定，虽然在一定的极距范围内，电解槽电流效率和极距成正比，但当极距超过一定值后，因极距增加而产生的焦耳热量将明显增加，电解温度提升，粘度也明显变小，加快了对流循环，促使铝的二次返溶增大，故电流效率几乎不再提高，电流效率随极距的增加变化不显著。
浅析关于铝电解槽电流效率的提高
浅析关于铝电解槽电流效率的提高摘要：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1、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l t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在对铝电解槽的计算机仿真技术中，铝电解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2．2．1电流强度根据公认的电流强度的理论关系式中，当单位阴极面积的金属损失量得到有效控制时，电流强度增大会使得电流效率随着提高，反之则降低．这也是铝电解大型化的理论依据之一．2．2．2母线配置与槽壳尺寸母线配置方式对电解槽的磁场产生关键性影响，因此铝液的稳定性会发生变化．电解槽加工距离同样会对对侧部散热产生影响，并影响铝液镜面的大小，因此母线配置方式以及槽壳尺寸大小都会对铝电解槽的电流效率产生影响3、提高电流效率的途径（1）降低电解温度因为电解温度主要对电解铝的熔解度以及扩散速度造成影响，因此降低点解温度能够有效的提升电解效率．采用生产控制降低电解温度，降低电解质分子比和使用添加剂来降低初晶温度，从而降低电解温度．（2）选择合适的电解质成分低分子比电解质有利提高电流效率，因此选择合适的电解质成本，适当的调低分子比和A1F的成分，能够提升电流效率．（3）控制氧化铝的浓度氧化铝有利于稳定生产，适当提高浓度能够提高电流效率．（4）降低阳极效应系数阳极效应系数与电解槽中槽况以及氧化铝的浓度有直接的关系，直接反映了控制技术水平的高低，因此应该降低阳极效应系数，从而提高电解槽电流效率．（5）优化极距选择极距过大或过小都是不适宜的，根据其他参数设定极距，并且对参数进行优化．（6）控制好两液水平控制好铝水平和电解液水平，使整体工艺保持在良好运行的情况下，适当的提升两液水平，能够使电流效率提高．（7）加强操作管理电解生产过程应该进行严格控制，采用科学化操作，尽可能保持槽自调能力范围内，对相关的参数进行调节．电解槽管理主要采用现代智能化控制，因此需要对操作员的操作能力、控制水平以及风险处理能力进行有效的培训，避免控制系统误判，保持电解槽顺利进行，提升电流效率．4、结论本文从铝电解槽的电流效率的影响因素出发，探讨了能够有效的提升电流效率的方法．在实际成山过程中，保持合理的温度，防止出现冷槽的同时，提升电解槽的电流效率；对于铝水平以及电解质水平进行严格控制，在避免病槽的情况下适当提升铝水平与电解液水平，保持在一定范围内；同时对于其他的相关参数进行设计．通过在保持铝电解槽正常运行的前提下，对于相关的工艺参数进行设计计算，从而进行有效的控制，保证提升电解槽电流效率，增加用电质量，降低生产成本．5、参考文献：[1] 邱竹贤．铝电解原理与应用[M]．北京：中国矿业大学出版社，1998．[2]丁吉林，田永，杨叶伟，等．大型铝电解槽添加锂盐工业试验及应用[J]．有色金属，2006(2)：27—28．[3] 边友康，等．大型预焙铝电解槽现代工艺技术条件的选择与实现[J]．轻金属，2000，(11)：34-38．[4] 梁芳慧，等．利用槽膛形状的计算机仿真技术确定，160kA预焙槽最佳铝液高度[J]．轻金属，2000，(1)：33-36。
提高铝电解电流效率研究的开题报告
提高铝电解电流效率研究的开题报告
一、选题背景及意义
铝电解工业是目前占据电力消耗量最大的行业之一。
铝电解过程中，电解槽内的电流效率是影响产铝效率和生产成本的重要因素之一。
在电解槽中，电流流经电解质
和铝液，其中电解液会发生一定程度的还原反应，导致电流效率下降，而这种反应产
生的气体还会堵塞电解槽电极，增加生产成本。
因此，提高铝电解电流效率，是加速
产业绿色发展和节能减排的非常重要的研究方向。
二、研究内容和方法
本文通过综合文献研究和实际案例分析，将从以下几个方面展开研究。
（1）电解质对电流效率的影响。
电解质的种类和浓度等因素都会影响电解过程
中的反应和电流效率。
本研究将对几种常用电解质的反应特点和溶解度等参数进行研究，以寻找最适合铝电解工业的电解质组合。
（2）电解设备设计和运行优化。
除了电解质的影响外，电解槽内的电极大小、
间距、电流密度等因素也会影响电流效率。
本研究将通过设计和优化电解槽结构，探
究如何减少还原反应和气体堵塞。
（3）电解制氧技术的应用。
电解制氧是利用电流在电解液中发生氧化还原反应，将空气中的氧气提取出来的技术。
本研究计划将电解制氧技术与铝电解工业相结合，
尝试在电解过程中同时提取氧气，达到节能减排的目的。
三、预期成果及意义
通过本研究，预计可以找到具有较小还原反应的电解质配方和优化的电解槽结构，并且成功探究了将电解制氧技术应用于铝电解工业中的可行性。
这些成果将可以在铝
产业中推广应用，提高铝电解设备的生产效率和降低生产成本，同时也有助于减少对
环境的影响，促进产业的可持续发展。
高铝水平对提高电流效率的作用和影响
中图 分 类 号 ： Ｆ ０ ． ７ Ｔ ８ ３２
ＦＵＮＣＴｏＮ ＡＮＤ ＥＦＦＥＣＴ ｏＦ ＧＨ ＨＩ ＡＬＵＭ Ｉ ＮＵＭ ＬＥＶＥＬ ｏＮ
对于 提高 电流效率 、 降低 电耗及 提高槽 寿命方 面 ， 均
有 明显的局 限性 ， 想取 得 更 大 的 突破 ， 要 难度 较 大 。
这 对改 进和 提高 电解 槽 的电流效 率是有好 处 的 。事 实证 明 ， 电解槽 容 量越 大 ， 电解 质 和铝 水 越 多 ， 电解 槽 的这 种热稳 定性 就 越好 ， 能 承 受诸 如 换 极作 业 越
ｌｖ ｌｗａ ｅ ｍ ｐ ｒａ ｔｔ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅｅ ｔｉ ｕ ｒ ｎ ｆ ｃ ｅ ｃ ． Ｔｈ ｒ ｄ ｔｏ ｄ ｔ ｉｈ ａｕ ｉ ｅ ｅ ｓｖ ｒ ｉ ｏｔ ｎ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｌ ｃｒｃ ｃ ｒｅ ｔｅ ｙ ｉ ｉｎ ｙ ｅ ｐ ｏ ｕｃｉｎ ｍｏ ｅｗｉ ｈ ｇ ｌ ｍ － ｈ ｈ ｍ ｅ ｅ ，ｇ ｎ ｒ ｌｍ ｏｅ ｕ ａ ａｉ ｕ ｌ ｖ ｌ ｅ ｅ ａ ｌ ｃ ｌ ｒｒ ｔ ｏ，ｌｗ ｌ ｃｒｃ ｖ ｌａ ｅ ａ ｄ ｓｒ ｎｇｈ ｎｉｇ ｃ ｒ ｅ ｎ ｕ ａ ｉｎ ｃ ｕ ｄ ｏ ｅ － ｏ ｅｅ ｔｉ ｏｔｇ ｎ ｔｅ ｔ ｅ ｎ ｏ ｎ ｒ ｉ ｓ ｌｔｏ ｏ ｌ ｖ ｒ ｃ ｍｅ ｔｅ ｎ ｇ ｔｖ ｎ ｅ ｃ ｈ ｔｈｉｈ ａ ｕ ｎ ｍ ｅ ｅ ｒ ｕ ｈｔｃ ｍ ｐｅ ｅｙ ｏ ｈ ｅ ａｉｅ ｉｆ ｎ ｅ ｔａ ｇ ｌ ｍｉ ｕ ｌｖ ｌｂ ｏ ｇ ｏ ｌｔｌ ． ｌ Ｋ ｅ ｏ ｄ ｈ ｇ ｌ ｍ ｉｕ ｌｖ ｌ ｅｅ ｔｉ ｕ ｒ ｎ ｆ ｃｅ ｃ ｓｒ ｔ ｈ ｌｇ； ｅ ｅ ａ ｌｃ ｌ ｒｒ ｔｏ；ｏ ｅ ｙｗ ｒ ｓ ｉ ｈ ａｕ ｎ ｍ ｅ ｅ ； ｌｃｒｃ ｃ ｒｅ ｔｅ ｉ ｉｎ ｙ； ｔｅｃ ｅ ｇ ｎ ｒ ｌｍｏｅ ｕ ａ ａｉ ｌｗ － ｌｃ ｒｃ ｖ ｌ ｇ ｃ ｍ ｅ ｎ ｕｌｔ ｎ ｅ ｔｉ ｏ ｔ ｅ： ｏ ａ ｒｉ ｓ ａ ｉ ｏ
电解槽高铝水平管理探索
取 了调 高 铝水 平 高度 等 一系 列 的措施 ， 用最 短时
定 生产 工艺 ， 另一方 面 ， 持 较高 的铝 水平 ， 加 保 增 侧部 的散热 ， 有利于 形成规 整 的炉膛 ， 同时减 少 电
间最有效的方法来对这３ 台试验槽进行调整 ， ３ 以
达 到规整 槽膛 ， 高 电流效率 的 目的 。 提
我们对 电流效率和各项指标进行了统计 ， 可
以看 出低铝 水平 对槽 子 的影响 ， 如表 １ 。
＼
目
四月 五月
电效 ％ 流 率
９ ． １１ ９ ． ０５
三测铝 点定
电摆 压
异 电 常压
月份 ＼ ＼ ＼
六月
七月
水 （） 平ｃ ｒ ａ
１ ． ８１ １ ． ７９
２ 一 ２
《 阳煤 科 技 》
伸 腿 肥 大 ， 其 是 角 部 极更 为严 重 ， 成 畸 形 槽 尤 形
２． 保 持 较 高 的铝 水 平 １
２０年第４ ０７ 期
膛， 水平电流增大 。 我们在 比较严重的槽子角部添 加了纯碱， 但没有任何效果。 槽子侧部出现红炉帮
现象 ， 对此 采取 了边部 加工 的方 法 ， 也没 有达到 预 期 的效果 。 为了扭 转这种 被动状 态 ， 我们 被迫 停止 了试 验 ， 根据 电解 三 区的高铝水 平生产 的经验 ， 采
关键词 电解 槽 高铝 水平 ． 中图分 类号 ＴＦ ２ ８１
电解 槽 在历 经 焙烧 、 启动 后 即进 入 后 期管理
槽逐渐建立起了规整的侧部炉帮和伸腿， 电流效 率有了很大的提高 ， ０６ 月份 电流效率 已达 到２０年４
到９ ． ％。 ２５
阶段， 如果管理得法 ， 电解槽就能顺利进入正常生 产， 否则会带来先天不足 ， 终身病态 ， 而且对 电解 槽寿命也产生巨大影响。 山西兆丰铝冶有限公司
高锂钾电解质体系中铝电解作业条件与电流效率的关系研究
当 电解槽 温 度低 于 ９ ４ ５ ℃时 ，电流效 率 也 随 电 解 槽 温 随度 的升高 而 降低 ，但 变 化 幅 度 明显 减小 。
然而 ，电解温度过低 ， 槽底极易产生大量沉淀 ， 槽
膛 不 规整 ，氧化 铝 溶解 速 度 降低 ，极 距 降低 ，效应 系数 增 加 ，铝损 失 增 大 ，电流 效率 必 然 降低 ｆ ２ １ 。因
此， 这就意味着 电解槽的温度降低不会永远使电解
槽 的 电流效 率 提 高 。 现代 预 焙槽 的操作 实 践 表 明 ， 电解 槽 电解 温 度
提高后 ， 也具备其有利的一面 ， 那就是提高电解质 温度就意味着提高电解质 的导电性能 ， 并使 阳极和
阴极 炭 质导 电体 的 电阻 降低 。因此 ， 在 桶 间 的槽 电
从图１ 可知 ， 当电解温度在 ９ ４ ５ — ９ ６ ０ ￣ Ｃ 之间时 ， 电流效率随温度 的变化较明显 ， 电解温度越高 ， 电
流 效 率 降低 越 明显 。
・
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铝
镁
通
讯
２ ０ １ ７ 年Ｎ ｏ ２
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从上 图可 以看 出 ，当过 热 度在 ８ — １ ３ 之 间时 ，
佳、 电流效率不高等 ， 严重影 响了铝 电解企业 的经
济效益ｎ １ 。 针对上述问题 ，本文系统研究 了电解 质温度 、
过 热度 、槽 电压 、 分 子 比 、电解 质成 分 、 炉 帮 厚度 、
铝水平等 电解作业条件与 电流效率的关 系， 为在高 锂钾 电解质体 系中电解 获得 良好 效益提高理论基 础 ，为我国铝工业 的可持续发展提供保障 。
Ｈ ４
中高压铝箔给电剂的作用与用途
中高压铝箔给电剂的作用与用途Aluminum foil is commonly used in the electrical industry as a medium and high voltage electrical conductor due to its excellent conductivity and flexibility. 铝箔因其优异的导电性和柔软性而常被用于电工行业作为中高压电导体。
It plays a crucial role in providing a reliable electrical connection between different components in electrical circuits. 它在电路中的不同组件之间提供可靠的电连接起着至关重要的作用。
One of the primary purposes of using aluminum foil in electrical applications is to ensure efficient transmission of electric current. 使用铝箔在电气应用中的主要目的之一是确保电流的高效传输。
Its high electrical conductivity allows for minimal resistance, which in turn leads to reduced power losses and improved energy efficiency. 其高导电性使其具有较小的电阻，进而导致减少功率损失和提高能源效率。
This is especially important in high voltage applications where power transfer needs to be optimized to avoid overheating and electrical failures. 这在高压应用中尤为重要，其中电力传输需要优化以避免过热和电气故障。
浅析影响电解铝电流效率的因素及影响程度
浅析影响电解铝电流效率的因素及影响程度摘要：在进行电解的过程中实际形成的铝的产量与同样环境下铝的理论产量之间形成的比值被称为电流效率，在特定的生产环境下，电流的效率在一定程度上将直接决定了铝的实际产量。
电解铝在生产的过程中，电流效率属于其中一项非常重要的参考指标，并且在一定程度上直接体现出了电解铝生产的效率以及水平。
主要是因为在进行点解的过程中，金属铝需要在阴极条件下才能形成，同时其金属铝的完整性可能还会受到很多外界因素的影响，这就导致电流效率很难实现较高的比值，通常情况下，实际的生产总量一直要低于理论产量。
目前，国外一些发达国家所采用的铝电解技术的电流效率可以达到93%~95%之间，由此可以看出，要想有效提高电解铝的电流效率，相关人员就必须加强对点解工艺的研究力度。
本文结合电解铝实际的成产过程中，然后对影响电解铝电流效率的因素以及影响的程度进行了分析，并针对其中存在的问题提出了有效提升电流效率的解决措施，希望能为相关的工作人员提供一定的参考依据。
关键词：电解；电流效率；影响因素；分析；控制1影响电流效率的主要因素在进行电解的过程中，影响电解铝电流效率的主要因素主要包括了以下几个方面:一是铝的溶解与再氧化性受到了一定的损失;二是铝在一定程度上存在不完全放电性;三是会受到外界离子放电的影响;四是水的电解影响。
在实际的产出过程中除了机械的安全性会受到一定的影响之外，铝的损失与电解条件之间有着分不开的关系，比如电解时的温度、电解质组成元素、极柜、铝液以及电流的密度等，这样电解条件在一定程度上将直接关系到电解铝的产出状况。
1.1电解温度对电流效率产生的影响电解铝在生产的过程中，除了直流电在经过回路的过程中会对电能造成一定的影响之外，还存在一部分补充电解在成产的过程中因为散热而造成一定的损失。
剩余的部分可以使熔体中的ALF4-离子产生一定的还原反应，其反应为ALF4-+3e=AL+4F-。
在实际的电解铝成产过程中，在相同的电解环境中，除了以上的氧化还原反应之外，在同一时间进行的还有以下几种反应:正是因为发生的这些反应，导致电流效率一直得不到有效的提升，并且在温度比较高的环境下，这些反应会变得更加的剧烈，这就说明高温不利于电流效率的有效提升。
功率器件中铝的作用
功率器件中铝的作用功率器件是现代电子设备中不可或缺的重要组成部分，它可以将电能转化为其他形式的能量，实现各种电力控制和驱动功能。
而铝作为一种常见的金属材料，在功率器件中起着重要的作用。
铝具有良好的导电性能。
在功率器件中，电流是必不可少的，而铝具有较高的电导率，能够有效地传导电流。
相比于其他金属材料，铝的导电性能较好，可以减少电流的损耗，提高功率器件的效率。
此外，铝的导电性能还使得功率器件能够承受较大的电流，从而更好地满足高功率设备的需求。
铝具有良好的散热性能。
在功率器件的工作过程中，会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致器件温度升高，甚至损坏。
而铝具有良好的导热性能，可以快速将热量传导到周围环境中，有效降低器件温度。
此外，铝还具有较大的热容量，可以吸收更多的热量，延缓器件温度的上升速度，提高器件的稳定性和可靠性。
铝还具有较低的密度和良好的加工性能。
因为功率器件通常需要在电子设备中进行集成，所以重量和体积的限制是非常重要的。
铝具有较低的密度，可以减轻器件的重量，提高设备的便携性。
同时，铝具有良好的可塑性和可加工性，可以进行各种形状的加工和制造，满足不同器件的设计需求。
铝还具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
在一些特殊环境下，如高温、湿度等恶劣条件下，器件可能会遭受腐蚀和磨损，从而影响其性能和寿命。
而铝具有较好的抗腐蚀性和耐磨性，可以有效地保护器件的表面，延长器件的使用寿命。
总结起来，铝在功率器件中的作用主要体现在以下几个方面：良好的导电性能、优异的散热性能、较低的密度和良好的加工性能、以及良好的耐腐蚀性和耐磨性。
这些特性使得铝成为功率器件中常用的材料之一，为功率器件的高效工作和稳定性能提供了有力的支持。
随着科技的进步和电子设备的不断更新，功率器件的需求也在不断增加。
在未来的发展中，铝作为一种重要的材料，将继续发挥其独特的优势，在功率器件中发挥更大的作用。
同时，我们也可以期待更多新材料的涌现，为功率器件的发展带来更多可能性。
浅谈高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施
浅谈高锂电解质对铝电解生产的影响及改善措施摘要：如何改善铝电解高锂电解质体系，降低高锂电解质对生产的影响已成为铝电解行业共同面临的难题，各企业为此也做了大量的努力和工作。
基于此，本文以某企业为例，对电解质中氟化锂(以下简称LiF）的来源及富集进行了阐述，分析了高锂电解质对铝电解生产的影响，继而提出改善高锂电解质生产的措施。
关键词：铝电解;电解质;氟化锂;生产;措施一、电解质体系中Li F的来源及富集铝电解生产系统投入的物料主要有氧化铝、氟化铝、阳极以及开槽时的装炉料冰晶石、电解质粉等，产出的物料主要是原铝液及废气，其生产的基本物料过程可简单描述为：Al2O3（溶解）+1.5C（固）→2Al（液）+1.5CO2（气），产出的原铝液几乎不含锂元素、投入的预培阳极是不含锂元素的，根据物料守恒的原则，电解系统中的锂元素必然由原料氧化铝带入，某电解铝厂的氧化铝质检报告单显示，Al2O3的质量百分数为98.5%，锂元素的质量百分数为0.028%，这也证实了原料氧化铝中含有微量锂元素。
锂是非常活跃的金属元素，其以氧化态进入高温熔融电解质后与冰晶石或者氟化铝反应生成Li F，反应方程式为Na3ALF6+Li2O→Li F+Na F+Al2O3或Li2O+ALF3→Li F+Al2O3。
前述是铝电解正常生产时电解质中Li F的来源，另外在电解槽大修后，大部分企业会选择使用电解质粉装炉来降低生产成本，这样会使原来富集在电解质中的Li F重新进入生产系统。
铝电解生产持续进行着，含微量锂元素的氧化铝被源源不断的送入电解系统电解成铝液，微量的锂通过化学反应生成Li F并滞留在电解质中，逐渐富集成后期的高锂电解质体系。
以某电解系列为例，该系列采用的是某一地区生产的氧化铝，该地区氧化铝锂盐含量较高，电解质中的锂因长期使用而不断富集。
自2014年至2017年该厂对其电解质样进行了分析(见表1)，由表可见，电解质中Li F的含量会随着投料周期的延长不断富集。
电解铝基础知简答断题
电解铝基础知识五、简答题1、保持适当的铝水平有什么作用？答：保持适当铝水平的作用是：1)它保护着阴极碳块，减少生成炭化铝；2)它使阳极底掌中央部位多余的热量通过这层良导体传输到阳极四周，使槽内各部分温度趋于均匀；3)它填充了槽底上高洼不平之处，使电流比较均匀地通过槽底；4)高铝液层能够削弱磁场产生的作用力。
2、什么叫做阳极效应系数？阳极效应对电解生产有什么利弊?答：阳极效应系数是指每台槽每天发生的阳极效应次数。
优点：1）可调整电解槽的热平衡，当槽子出现冷态时，发生效应产生的大量热量作为临时补充，使热平衡很快恢复到正常；2）可作为Al2O3投入量的校正依据；3）可洁净电解质，清理阳极底掌，规整炉膛；4）效应期间产生的高热量，可使局部突出的伸腿熔化使炉膛规整。
缺点：1）由于发生效应时，电压较高，耗费较多电能；2）发生效应时，电解温度瞬时提高，造成氟化盐挥发损失加大；3）发生效应后的一段时间内，槽温较高，电流效率会下降；4）多槽同时来效应，会对系列电流造成一定影响；5）恶化工作环境，使工人劳动强度加大。
3、简述换极质量会对电解生产造成哪些影响？如何确保换极作业质量？答：换极质量对生产的影响：1）换极时捞块不干净或划线不准，导致电解槽电压摆；扒料不干净造成氧化铝沉淀增加，严重影响电解生产；3）换极时不与计算站联系，造成电解槽无附加电压，从而可能导致电解槽走向冷行程；4）换极和封极速度较慢时，造成电解槽的突发效应增加，电解槽趋向冷行程。
确保换极质量必须做到：1）兜尺划线准确；2）必须与计算机联系；3）扒料和捞块要干净；4）封极时不能掉入大块；5）尽量缩短换极时间，减少散热。
4、铝电解生产过程中，铝液水平过高或过低对生产有哪些负面影响？答：1）铝液水平过高，散热量大，会使槽底发冷，电解质水平不易控制，易产生大量沉淀和炉底结壳，伸腿过大给正常生产带来许多困难，更不便于机械化和自动化操作。
2）铝水平过低，阳极浸入电解质中过深，使阳极底下和周边温差过大，加剧电解质循环，增加铝损失。
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1 前言
铝电解的生产过程要保持平稳、 高效 , 提高电流 效率、 降低电耗, 提高槽寿命是其追求的最终目的。 无论是以效应控制为中心的生产模式, 还是以 温度控制为中心的生产模式 ; 也不管是低电压生产 模式或是 四低一高 工艺管理模式等 , 虽然各有各 的优点 , 在某些方面也都具有合理和科学的成份, 但 对于提高电流效率、 降低电耗及提高槽寿命方面, 均 有明显的局限性 , 要想取得更大的突破 , 难度较大。 经过多年的槽况分析 , 我们发现 : 铝水平 这个技 术参数在提高电流效率、 降低电耗、 提高槽寿命中 , 发挥着极其重要的作用。
由于铝的导热性好 , 使电解槽内温度分布比较均匀, 因此保持较高的铝水平使阳极底部热量能够及时地 散发出去 , 有利于调节、 降低槽温, 减弱二 次反应。 较高的铝水平能储存较大的热容量 , 因此使得电解 槽有较大的热稳定性。在偶然发生的阳极效应、 槽 电压升高和电流增大时, 可使电解槽内产生的大量 多余热量储入铝水中 , 而不至于使电解槽温度上升 得过高, 不会给电解槽的热稳定性带来很大的影响, 这对改进和提高电解槽的电流效率是有好处的。事 实证明, 电解槽容量越大, 电解质和铝水越多, 电解 槽的这种热稳定性就越好, 越能承受诸如换极作业 等对电解槽的干扰。铝具有良好的导电性能, 具有 使阳极电流和阴极电流分布比较均衡的功能。较高 的铝水平能使电解槽周围形成规整、 稳固的槽帮 , 收 缩铝液镜面, 提高阴极电流密度, 这些因素均有利于 提高电流效率、 降低电耗、 提高电解槽寿命。 低铝水平 , 对电解槽的平稳、 高效和安全生产均
数值 237 . 8 1782 .0 93 . 04 13 290 20 . 0 2 . 37 4 . 150 21 954 3 393 37 . 5 9 . 6 3 . 6 0 . 30 0 . 082 5 0 . 082 5 99 . 74
3 . 2 综合效益的改善 ( 1 ) 电 流 效率 从 2005 年的 93 . 04 % 提高到 2006 年的 94 . 57 % ; 设定电压从 4 . 15V 降为 4 . 11V; 效应系数明显减小 , 从 0 . 30 降为 0 . 22 ; 直流电耗从 原来的 13 290k W h / t降为 13 100k Wh/, t 带来了高效 和低耗。 ( 2) 整体槽况比以往运行得更加平稳, 特别是 电解槽出铝端钢板发红和 槽壳侧部钢板发 红的现 象, 要比去年明显少得多 , 这种极其危险的现象目前 已经得到了有效的控制。扎边部、 吹风冷却等非常 规的应急作业也大大地减少了, 工人的劳动强度有 明显的降低, 疲于奔命的现象得到了很大的缓和 , 心 理压力因此大为改观。 ( 3) 2006 年 1~ 9 月, 温度波 动较大的问题基 本上得到解决 , 单槽日温差较去年已有明显缩小 , 铝 水品位也有所提高。 ( 4) 给电解管理人员提 供了一个提高 电流效 率、 降低电耗、 提高槽寿命的新思路、 新方法和新模 式。
第 4期
总第 170期
冶
金
丛
刊
Sum. 170
N o. 4
2 0 0 7 年 8 月
M ETALLURG ICAL COLLECT I ON S
A ugust 2 0 0 7
高铝水平对提高电流效率的作用和影响
邓发权
( 福建南平铝业有限公司 )
摘 要 通过对低铝水 平生产和高铝水平生产的长期比较 , 证明了高铝水平 对电流效率的提 高具有非 常重要的作 高铝水平 ; 电流效率 ; 伸 腿 ; 中分子比 ; 低电压 ; 角部保温 文献标识码 : A 文章编号 : 1671- 3818( 2007) 04- 0018- 04
表 1 2005 年的相关技术、 经济指标的全年平均值
指标名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 电流 / kA 出铝量 / kg 电流效率 /% 直流电耗 / k W 铝水平 / cm 分子比 设定电压 /V 电解质水平 / cm 槽温 / A l2 O 3 下料量 / kg A lF3 下料量 / kg 针振 /mV 电压摆 /mV AE 系数 Fe 含量 /% S i含量 /% 铝9 月的相 关技术、 经济指标的平均值
指标名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 电流 / kA 出铝量 / kg 电流效率 /% 直流电耗 / k W 铝水平 / c m 分子比 设定电压 /V 电解质水平 / cm 槽温 / A l2 O 3 下料量 / kg A lF3 下料量 /kg 针振 /mV 电压摆 /mV A E 系数 Fe含量 /% S i含量 /% 铝水品位 /% h t- 1 数值 239. 85 1 826. 9 94. 57 13 200 23. 0 2. 42 4. 135 20. 8 954. 3 3 478 36. 3 10. 0 5. 6 0. 25 0. 104 0. 063 99. 76
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4 高铝水平的生产模式所带来的负面 影响及其改进
4 . 1 高铝水平所带来的负面影响 不可否认 , 高铝水平的生产模式, 在实际生产运 行中具有一定的负面影响: ( 1) 高铝水平散热量大, 个别电解槽的槽底偏 冷, 氧化铝的溶解能力变得更弱, 容易导致槽底生成 沉淀并结壳等 , 阴极压降也较以往变得更大。 ( 2) 增加了槽帮和伸腿的长度。个别电解槽的
3 高铝水平对生产中的技术、 经济指 标的作用
经过近几年的探索和实验槽的多种实验、 工艺 优化, 以及从 2006 年年初以来就开始的、 持之以恒 的槽况分析和高效槽、 低效槽的技术指标的分析比 较 , 总结得出 : 受限于目前使用的设备和原材料的情 况下, 要想提高电流效率、 降低电耗、 提高槽寿命, 维 持高铝水平生产是必要的。目前, 本厂的铝水平已 经保持在 24~ 26c m, 中点为 25cm。对于槽膛规整、 槽底洁净、 槽底压降不高的电解槽, 采用高铝水平的 生产模式可取得更佳的效果。 3 . 1 有利于取得较好的技术、 经济指标 2006年 1 ~ 9 月 , 本 厂 电解 一、 二 厂 ( 101 ~ 141 , 201 ~ 241 ) 均取得了较高的电流效率和较低 的直流电耗 , 从技术、 经济指标上看有了进一步的改 善 , 见表 2 。 采用较高铝水平生产的电解槽 , 可以克服原先 电解槽存在的针振频繁, 槽帮、 伸腿形成差的现象 , 槽膛形成更为规整。 但是槽温、 分子比、 电解质水平、 设定电压等, 由 于与其它的工艺技术参数有内在的匹配关系 , 在不 同的能量平衡和物料平衡中 , 其对电流效率的影响 每个月都会有所反复, 并没有绝对的、 必然的关系 , 见表 3 。
Deng F aquan
( Fu jian N anp ing A lum in u m Industry Co . , L td . ) Abstract Com pared bet w een low and h ig h alum inum level productio n , it is proved tha t h ig h a lum inum level w as very i m portant to i m prove the electric current effic ie ncy. The product ion m ode w ith high a lum i nu m leve,l general m o lecular ratio , low e le ctric vo ltage and strengthen ing corner insulat ion cou ld over com e the negat iv e inflence that h ig h a lum in u m leve l brought com pletely . K ey w ord s h ig h a lum inu m leve; l e le ctric current eff iciency ; stretch leg; genera l m olecu la r ratio ; low e lectric vo ltage ; co rner in sulat io n
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冶金丛刊 表 3 高效槽和低效槽的相关技术、 经济指标平均 值比较分析
名次 1 2 3 4 5 35 36 37 38 39 平均 高 效 槽 1 2 3 4 5 35 36 37 38 39 平均 高 效 槽 1 2 3 4 5 235 236 238 237 230 226 209 217 201 241 133 131 130 135 138 141 129 139 140 137 135 138 130 137 132 141 133 134 139 136 222 221 218 229 236 237 239 228 216 203 槽号 212 233 221 232 231 206 216 214 237 209 效率 /% 95. 28 95. 12 94. 94. 94. 95. 93. 93. 92. 92. 92. 93. 95. 95. 93 89 88 02 44 41 93 89 50 04 97 86 出铝量 /kg 1 841 1 838 1 834 1 833 1 833 1 836 1 805 1 805 1 795 1 795 1 787 1 797 1 854 1 852 1 850 1 850 1 849 1 851 1 799 1 791 1 790 1 790 1 787 1 791 1 902 1 893 1 890 1 889 1 889 1893 1 777 1 769 1 759 1 758 1 679 1 748 1 870 1 868 1 861 1 851 1 851 1 860 1 820 1 789 1 783 1 769 1 763 1 785 1 871 1 867 1 862 1 856 1 847 1 861 1 831 1 827 1 811 1 808 1 766 1 809 总功耗 /k W h t- 1 741 078 742 818 742 073 741 153 739 829 741 390 744 523 741 733 740 424 740 962 742 732 742 075 742 228 743 140 742 516 740 019 743 504 742 281 742 132 744 839 740 413 740 837 742 424 742 129 655 201 655 542 660 516 658 065 656 519 657169 658 801 656 869 661 227 653 204 655 542 657 129 710 981 713 935 712 028 712 733 713 125 712 560 709 551 709 301 712 776 717 169 713 260 712 411 715 253 715 246 711 508 713 153 714 680 713 968 711 546 712 212 713 727 711 665 729 834 715 797 铝水平 /c m 23 .2 22 .9 23 . 23 . 23 . 23 . 22 . 22 . 22 . 22 . 22 . 22 . 23 . 23 . 1 1 1 1 4 7 5 4 2 4 1 1 电解质 / cm 20. 5 20. 4 20. 20. 20. 20. 21. 21. 21. 20. 21. 20. 21. 20. 9 8 6 7 0 0 0 6 1 9 0 7 温度 / 952 954 953 954 956 953. 7 952 954 955 956 952 953. 6 951. 3 949. 5 948. 7 953. 6 949. 9 950. 6 954. 0 952. 1 951. 1 955. 2 953. 3 953. 1 960 959 957 961 956 958. 6 957 957 967 968 952 960. 2 958 955 954 959 955 956. 5 957 960 956 952 954 955. 6 950. 9 952. 7 954. 8 950. 8 955. 6 953. 0 954. 0 955. 4 956. 4 951. 0 953. 7 954. 1 CR 2. 35 2. 40 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 36 38 41 38 35 37 38 39 33 36 41 37