铝电解槽“五环控制”技术简介
铝电解槽高效节能控制技术及推广应用
铝电解槽高效节能控制技术及推广应用1. 应用背景铝电解是生产金属铝的重要工艺，但其能耗较高，不利于可持续发展。
为了提高铝电解槽的能源利用率和生产效率，铝电解槽高效节能控制技术应运而生。
该技术通过引入先进的自动化控制系统和优化的操作策略，实现对铝电解槽的精确控制，从而降低能耗、提高生产效率。
2. 应用过程2.1 自动化控制系统的引入在铝电解槽中引入先进的自动化控制系统是实现高效节能的关键。
该系统包括传感器、执行器、数据采集与处理设备以及监控与调度系统等组成部分。
传感器负责采集铝电解槽内各种参数的数据，如温度、电流、电压等；执行器负责根据控制信号调整操作参数，如气体流量、液体流量等；数据采集与处理设备负责接收和处理传感器采集到的数据；监控与调度系统则负责实时监测铝电解槽的运行状态，并根据实时数据做出相应的调度决策。
2.2 优化的操作策略在铝电解槽高效节能控制技术中，优化的操作策略起到了至关重要的作用。
通过对铝电解槽内各种参数进行分析和优化，可以有效地降低能耗、提高生产效率。
具体来说，可以采取以下操作策略：•温度控制：合理控制铝电解槽内的温度，避免过高或过低造成能量浪费。
•电流控制：通过精确控制电流大小，使得铝电解反应达到最佳状态。
•电压控制：根据铝电解槽内的实时情况，调整电压以提高生产效率。
•气体流量控制：合理调整气体流量以提供足够的气体供应，并避免浪费。
•液体流量控制：根据实际需要调整液体流量，确保铝电解反应正常进行。
2.3 实施与监测在实际应用中，首先需要对铝电解槽进行改造和升级，引入自动化控制系统，并根据实际情况进行优化的操作策略的制定。
随后，通过对铝电解槽的实施和监测，可以及时发现问题，并进行相应的调整和改进。
在实施过程中，需要确保各个组成部分的正常运行，并进行相应的参数校准和调试。
同时，还需要对自动化控制系统进行数据采集与处理，并将结果反馈给监控与调度系统。
监控与调度系统可以根据实时数据做出相应的调度决策，并将控制信号发送给执行器，从而实现对铝电解槽的精确控制。
第二篇铝电解槽
孝于亲，所当执
融盐电解槽
1 概述 2 铝电解槽 2.1 铝电解的工作原理 2.2 铝电解槽的发展历史和现状 2.3 铝电解槽的构造及技术参数 2.4 未来铝电解槽的改进
10.1 概 述
金属元素的物理化学性质决定其生产方法。包括铝、镁和碱 金属及碱土金属在内的轻金属以及稀土金属都是负电性很强的 元素。 熔盐电解实际上是生产各种轻金属的主要的，有时甚至是唯 一的工业方法，熔盐电解也是制取稀土金属的主要方法。 熔盐电解槽是轻金属、稀土金属进行熔盐电解的主体设备， 其地位非常重要，融盐电解槽的设计是否合理，直接影响到被 电解金属的产量以及能耗等各项技术经济指标。
自焙阳极旁插棒式电解槽
1.基础：绝缘; 2. 阴极：保温、坚固、密封防氧化、底糊防 侵蚀、挡板防淌料、侧部炭糊筑坡; 3. 阳极: 铝箱、钢 质框架; 4. 上部金属结构：支柱、平台、AO料斗、阳极升 降机构、槽帘和排烟系统 5. 导电母线和绝缘设施
自焙阳极上插棒式电解槽
现在，自焙阳极上插棒式电 解槽在工业上也被广泛地采 用。阳极内发生的焦化作用， 基本上同旁插棒槽。在焦化 过程中，也形成了烧结锥体。 阳极棒通过上层的液体糊， 一直插到阳极锥体之内。其 主要不同是拔棒后遗留下来 的孔洞由上层的阳极糊来充 填，结果生成所谓“二次阳 极”。这对于阳极的质量有 一定的影响。
下料，集气排烟装置等。
阳 极 装 置
（2）阴极装置 由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体组成。
阴极装置
（3）母线装置 包括阴极母线，阳极母线，立柱母线和槽间母线。
槽 间 母 线
氧化铝下料装置立体图
氧化铝下料装置剖面图
10.2.3.1 不连续预焙阳极电解槽
依加料方式分：边部打壳电解槽、中部打壳电解槽 阳极炭块组：阳极导杆、钢爪、炭块。 阴极装置：阴极炭块、钢质导电棒 铝母线：阳极母线、阴极母线、立柱母线. 进电方式：一端进电、双端进电
铝电解槽大修过程中的技术控制及实践
铝电解槽大修过程中的技术控制及实践摘要：铝电解槽大修质量直接关系到电解槽的寿命，影响企业的设备大修周期，关系到企业经济效益的提高。
为了提高电解槽大修质量，达到延长槽寿命的目的，必须对电解槽大修的各个环节进行严格的技术控制。
关键词：铝电解槽；技术控制；大修；扎固前言电解槽是电解铝生产的主要设备，电解槽大修质量直接关系到电解槽使用寿命，进而影响到大修周期，与企业经济效益息息相关，目前国外电解槽寿命在3d左右，而我国仅在2000d左右，部分槽寿命达到2500d左右，这是我国电解铝成本与国外有较大差距的重要影响因素。
为了延长电解槽使用寿命，加强对电解槽大修过程中的技术控制及质量是十分必要的。
1、选择质优的原材料内衬材料（主要是阴极炭块）是组成电解槽炉膛的最基本的原材料，其性能直接关系到电解槽的寿命和生产技术指标的好坏，因此必须选择质量优良的内衬材料。
前期，我公司240KA 电解槽均使用25%石墨质炭块。
这种炭块电导率较小、电阻大，经过电解生产的长期高温焙烧后也能逐渐石墨化，但其产生的炉底压降大，随着槽寿命不断地延长电解质侵蚀也越来越严重，在炭块表面存在大小不同的腐蚀坑，寿命短，高温膨胀严重等问题。
因此为避免以上问题的产生我公司目前均使用高质量、导电性好、电阻率小的阴极炭块（即30%石墨质阴极炭块）。
2、槽壳及摇篮架的修复2.1 组装阴极炭块时必须使用钢棒糊，而不能使用周围糊，这是因为钢棒糊与周围糊有着截然相反的理化性质，为了适应电解槽由常温到正常生产温度（940℃--955℃）的转化而引起的炭块膨胀，扎固糊烧结过程中是处于收缩状态的，而由于钢棒的热胀系数很小，固钢棒糊在烧结过程中是膨胀的（膨胀率0.4%）列出铝电槽阴极内衬材料在焙烧时的膨胀率和发生的变化情况。
2.2 阴极炭块组装时的技术条件掌握。
在各种技术条件满足的情况下制作完成的炭块组要通过对其电阻进行测试，以检验工作质量。
测试的办法：①给阴极炭块通入200A电流，直接测出其压降值，该压降值一般控制在60 mv以下。
铝电解智能控制系统
包头新恒丰能源有限公司600KA电解铝工程计算机控制系统招标技术条件1.总则本技术条件使用于包头新恒丰能源有限公司600KA电解铝工程计算机控制系统。
本技术条件仅提出一些基本的要求，乙方应提供技术先进、性能完善、成熟可靠的产品以满足用户的需要。
本次招标范围：（252）台槽控机及上位机系统。
2.地理环境年平均环境温度： 4.8 °C海拔高度：1377-1401.7m最高温度：38.6 C最低温度：36.1 C电源相数：3相安装方式：壁挂式安装3.工作环境温度：-36.1~60C相对湿度：<80%磁场强度：150咼斯供电电源：隔离交流380V±10%, 50Hz士2% 二相五线制隔离交流220V+ 10%, 50Hz± 2% 二相二线制模拟电流信号：4~20mA 和0~5V一、主要技术要求铝电解槽计算机控制系统是铝电解生产的关键技术装备，是铝电解槽技术不可分割的组成部分，是铝电解槽技术经济指标能否实现的关键技术因素之一。
本电解生产系列的槽型为600KA预焙阳极铝电解槽。
根据该电解槽的技术要求，铝电解槽计算机控制系统与槽控机必须与该槽型的原则要求相适应。
控制系统应采用集散式多级分布控制和决策管理相结合的结构形式；控制系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便；本工程拟采用的铝电解槽计算机控制系统与槽控机投运后应确保本电解生产系列采用的600KA铝电解槽能达到国内领先的技术经济指标。
二、控制系统的主要技术要求2.1控制结构：2.1.1 一台槽控机控制一台电解槽，每63台槽为一个工区，每个车间分为二个工区，每个车间由一台上位机进行数据通讯。
上位机至电解厂房之间的通讯采用单模光缆为通信介质（通讯使用的光-CAN 转换（或者以太网）设备采用通用设备）。
2.1.2上位管理级由环型网络结构组成以太网，并通过交换机接入公司局域网和以太网。
铝电解整流装置在孤网中的柔性控制技术
铝电解整流装置在孤网中的柔性控制技术铝电解整流装置是用于铝生产过程中的重要设备，它能够将交流电转化为直流电，为电解槽供电，完成铝电解过程。
而在现代电力系统中，由于电能采购成本高昂和环境保护的要求，越来越多的铝电解厂选择了建立并接入孤立的电力系统，即孤网。
孤网是指将铝电解整流装置独立于公共电网，通过内部的柔性控制技术实现电能的供应和消纳。
在孤网中的柔性控制技术是指通过灵活调控电解槽的电流和电压，使得整流装置和电解槽可以根据需求进行相互平衡和适应。
柔性控制技术主要包含以下几个方面的内容：1. 电流控制：铝电解过程中，电流是一个非常重要的参数，直接影响到铝产量和能源消耗。
通过对整流装置的电流进行精确控制，可以使得电解槽中的铝离子得到较好的沉积和产生。
柔性控制技术可以实现根据铝电解的实际需求，通过调整整流装置的电压和电流大小，实现对电流的灵活控制。
2. 电压控制：铝电解槽需要一定的电压进行正常的工作，通过柔性控制技术，可以根据铝电解槽的实际工作状态和电流需求，动态地调整整流装置的电压大小，使其能够适应不同负载条件下的电解工作。
3. 功率调节：柔性控制技术可以实现根据铝电解槽的实际需求，调整整流装置的功率输出。
在某些情况下，铝电解槽需要增加或减少电解产量，此时可以通过调整整流装置的功率来满足需求。
4. 电力管理：孤网中的柔性控制技术还可以实现对电力的精细管理。
通过对整个电力系统的监测和控制，可以实时了解电力的生产和消费情况，并进行优化调度，使得电力消耗更加合理，电力的稳定性和可靠性得到保障。
铝电解整流装置在孤网中的柔性控制技术能够实现对整流装置的电流、电压和功率的灵活控制，使其能够根据实际需求进行调整，满足铝电解槽的工作要求。
这些技术的应用，不仅提高了铝电解过程的效率和稳定性，还可以减少电能的消耗，降低生产成本，并且符合环境保护的要求。
3“五高一低”和“五低一高”工艺
“五高一低”和“五低一高”工艺在预焙槽上的研究与实践电解一厂梁吉清摘要：随着铝工业的发展，电解生产管理是铝行业共同关注的课题。
通过几年来的研究与实践，总结出“五高一低”（即：高温、高分子比、高电压、高效应系数、高电解质水平、低铝水平）启动槽，“五低一高”（低温、低分子比、低氧化铝浓度、低效应系数、低铝水平、高极距）生产槽的管理经验。
关键词：电解生产管理启动槽生产槽1.电解生产的管理思路1.1 保持平稳保持平稳是电解生产过程的最基本条件。
首先是要保持合理的技术条件，少变动，不变动，即使变动也要控制变动量，使变动幅度控制在槽子自调能力所能接受的范围之内。
做到温度、电压、电流强度、氧化铝浓度、二个水平、分子比、出铝量波动要小，槽帮规整稳定。
其次是尽量减少来自操作、原料、设备带来的干扰，创造技术条件，得以平稳保持的环境。
1.2 技术条件比操作更重要要想使槽子平稳，高产，寿命长，操作质量虽也重要，但合适的技术条件更为重要。
操作质量是由操作者来实现的，而合适的技术条件是由管理者确定的。
当槽子普遍发病时，除考虑外界因素干扰外，首先要考虑技术条件是否失调，良好的操作质量无疑能促进技术条件平衡；合理的技术条件反过来又能为实现良好的操作质量减少操作频度创造良好的条件。
槽子的技术条件失调，大大增加了无效和疲于奔波的劳作。
恶化的操作环境，素质水平参差不齐的操作者，即使有保证质量的良好愿望也力不从心。
因此，技术条件考核比操作质量考核更重要。
1.3 预防为主，处理为辅在电解生产管理中，要树立“预防为主，处理为辅”的指导思想。
要做好预防工作，首先是保持合理而平稳的技术条件，其次是严格把握各项操作质量，提高氧化铝、阳极、氟化盐等主要原材料的质量。
要注意槽子状态的解析，研究槽子的运行动向，做到未雨绸缪，先发制槽，防患于未然。
1.4 注意先天期管理槽子先天期管理是电解生产管理的重中之重。
是我们赋予槽子生命和灵性阶段，也是槽子一生中内部矛盾变化最为激烈的时期。
铝电解槽高效节能控制技术及推广应用
铝电解槽高效节能控制技术及推广应用
铝电解槽是铝冶炼工业的核心设备，其能耗占整个生产链的很大
比重。
通过高效的控制技术，可以实现铝电解槽的节能与效益的提升，从而降低铝冶炼过程的能耗。
目前，常用的铝电解槽控制技术有：数字控制技术、模糊控制技术、神经网络控制技术等。
这些技术都能提高铝电解槽的控制精度和
稳定性，减少因生产操作和环境变化引起的工艺参数波动，从而提高
铝产率、降低生产成本、减少排放等方面产生的效益。
另外，还有一些新型的控制技术被应用于铝电解槽中，如基于大
数据和人工智能的控制技术。
这些技术可以通过分析海量的生产数据，建立预测模型，提前预测铝电解槽的变化趋势，从而及时调整生产参数，实现更加高效的控制。
铝电解槽高效节能控制技术的推广应用，不仅可以提高企业的生
产效益和市场竞争力，还可以降低能源消耗和环境污染，实现可持续
发展。
因此，在铝冶炼工业中，铝电解槽高效节能控制技术的应用具
有重要意义。
铝电解槽阻流节能新技术
铝电解槽阻流节能新技术
近期沈阳铝镁设计研究院发明了一种铝电解槽阻流节能新技术，该技术以现有在产电解槽为基础，不对铝电解槽进行任何结构改变，通过在铝液中放入阻挡块，降低铝液流速，抑制铝液波动，提高电解槽稳定性，调整电解槽工艺参数，从而达到降低极距，提高电流效率、降低电耗的目的，该技术首次在包头铝厂5台试验槽实验，经过一年的实验，相对试验前，实验槽平均吨铝节电700度，现中铝公司、华泽铝电等企业正在开展此项新技术实验。
应用阻流技术后的节能型电解槽，相对传统电解槽，铝液、电解质最大平均流速至少降了50％，铝液界面变形从6.2cm降低到4cm，这对降低极距，提高电效是十分有利。
阻挡块材料特性要求：阻挡块材料密度大于3g/cm3，阻挡块抗热震性好，在铝液中不腐蚀，耐高温，不污染电解质和铝液。
技术特点:可在正常生产槽上推广，投资相对小，推广应用转化快；可选择耐腐性和耐冲刷性能好的材料做调整块，克服异形阴极凸出部分耐冲涮性差而破损的缺点，并且调整块可随机调整，技术原理同异形阴极一样，只要材料选对了，比异形阴极风险小多了；可根据不同槽的槽型和槽内流场的不同状况确定放调整块的方案；不因为阴极结构的变化而增加漏槽的风险，同时由于槽内铝液流速的降低而减小了对槽侧部的冲涮，减少侧部漏槽。
该技术与异性槽相比有以下优点：能在正在生产的电解槽上应用可立即产生效益；不会象异形阴极因为焙烧产生掉台；可根据电解槽磁场分布及铝液流动情况任意安置，安多少根、根据电压摆现场调整，如以后有更好的降压方案可捞出恢复原生产，阻流块即使有少许移动，通过及时调整也不影响阻流效果；和异型槽比较，不需要在槽大修时才能进行改造。
电解铝专业卢琳。
电解槽铝水平
电解槽铝水平简介电解槽铝水平是指在铝冶炼过程中，电解槽内铝液的水平控制。
保持稳定的铝液水平对于生产高质量的铝材料至关重要。
本文将从原理、关键技术以及影响铝液水平的因素等方面进行全面探讨。
原理电解槽铝水平的控制主要依赖于电解槽内的温度、电流和电压等参数。
通过控制电解槽底部的阴极和阳极之间的电流密度差异，可以控制铝液的水平。
具体原理如下：1. 阳极端铝液水平控制阳极端是电解槽内的一个关键区域，通过控制阳极端的铝液水平，可以影响整个电解槽内的铝液水平。
一般来说，将阳极端保持稍高于阴极端的水平，可以促使铝液向阴极端流动，从而维持整个槽内的铝液水平。
2. 阳极和阴极之间的电流密度差异电解槽内，阳极和阴极之间的电流密度差异会导致铝液的流动。
通过调整阳极和阴极之间的距离以及电流密度，可以控制铝液的水平。
一般来说，增大阳极和阴极之间的距离和电流密度差异，可以促使铝液朝阳极端流动，从而保持铝液水平。
关键技术为了实现精确的铝液水平控制，需要借助一些关键技术。
以下是几个关键技术的介绍：1. 高精度测量装置铝液水平的测量是实现控制的基础。
高精度的测量装置可以准确地测量铝液的水平，并反馈给控制系统。
目前，常用的测量装置包括激光位移传感器、压电传感器等。
2. 控制算法控制算法是铝液水平控制的核心。
通过对测量数据的处理和分析，控制算法可以实时调整阳极和阴极的位置和电流密度以及调整电解槽的温度、电流、电压等参数，从而实现铝液水平的精确控制。
3. 气体喂加技术气体喂加技术可以通过向电解槽中注入惰性气体，控制气泡的数量和大小，从而影响铝液的流动和水平。
通过精确控制气体喂加量和位置，可以实现更精细的铝液水平控制。
影响因素除了以上提到的控制技术，还有一些其他因素也会对铝液水平产生影响：1. 温度电解槽的温度会影响铝液的粘度和流动性。
较高的温度会导致铝液较薄，流动性较好，使得水平控制更加容易。
反之，较低的温度会导致铝液较稠，流动性较差，水平控制更加困难。
电解槽技术
电解槽技术电解槽技术是一种利用电解原理进行物质分离和提纯的技术方法。
它广泛应用于冶金、化工、环保等领域，是现代工业生产中不可或缺的重要技术手段。
电解槽技术基本原理是利用电流通过电解质溶液，使溶液中的正离子和负离子在电场作用下迁移，从而实现物质的分离和提纯。
电解槽由电解质溶液、阳极和阴极等组成。
电解质溶液是电解槽中的重要组成部分，它能够提供离子，使电流得以传导。
阳极和阴极则是电解槽中电流进出的地方，它们起到导电和催化作用。
电解槽技术具有许多优点。
首先，它可以高效地分离和提纯物质。
通过调控电解槽中的电流和电压，可以实现对物质的有选择性分离。
其次，电解槽技术具有较高的精确度和可控性。
通过调整电流密度、电解时间等参数，可以实现对产品品质的精确控制。
此外，电解槽技术还可以实现连续生产，提高生产效率。
在冶金领域，电解槽技术广泛应用于金属提取和精炼过程中。
以铝的生产为例，铝的生产主要通过电解氧化铝溶解于熔融的氟化铝盐中实现。
在电解槽中，通过电解作用，氧化铝分解为金属铝和氧气，金属铝沉积在阴极上，而氧气则在阳极释放。
这样就实现了对铝的提取和精炼。
在化工领域，电解槽技术被广泛应用于电解水和电解盐等过程中。
电解水是指利用电解槽对水进行电解，将水分解为氢气和氧气的过程。
电解水技术可以用于氢气的制备、氧气的制备和水的电解等方面。
电解盐是指利用电解槽对盐溶液进行电解，将盐溶液分解为金属和非金属物质的过程。
电解盐技术可以用于氯碱工业、金属工业等方面。
在环保领域，电解槽技术被广泛应用于废水处理和废气净化等方面。
通过电解槽技术，可以将废水中的有害物质转化为无害物质或高价值产品，从而实现废水的治理和资源化利用。
同时，电解槽技术还可以利用电化学反应对废气中的有害气体进行吸附和转化，达到净化废气的目的。
电解槽技术是一种重要的分离和提纯技术，广泛应用于冶金、化工、环保等领域。
它具有高效、精确、可控等优点，为现代工业生产提供了重要的支持。
铝电解槽“全息”操作及控制技术与焙烧启动给华圣
3 影响电解槽技术指标的因素
典型的槽电压:
V槽 = 4.190V
E分解 = 1.222V η阳极过电压 = 0.502V η阴极过电压 = 0.032V IR电解 = 1.334V V气泡 = 0.25V I R阳极+阴极+母线 =0.85V
3 影响电解槽技术指标的因素
影响槽寿命的因素：
电解槽设计
对操作和管理者的挑战：
－电解槽的物料平衡和能量平衡越来越难控制； －电解槽的运行必须在较小的范围内受控； －给操作者管理电解槽的空间越来越小。
1 我国大型预焙槽的发展
SAMI解决问题的办法： 加强同国内、国际科研院所的合作，在设计和生产上解决大型 槽所面临的问题。
～2002－ SAMI与BHP开始合作 ～2005－ SAMI与LMRC（奥克兰大学轻金属研究中心）开始合作
国内电解槽生产技术发展：
－自焙槽，无计算机控制。 －近十年来的预焙槽，只有氧化铝浓度在进行计算机控制。 －当前，越来越多的铝电解厂注意到，不得不进行能量平衡 控制，如启明星铝厂…。 －电解槽技术指标良莠不齐，为什么？ 无统一、规范的生产操作和控制标准！！！
3 影响电解槽技术指标的因素
电解槽的技术指标覆盖料的维护
沉淀，阴极隆起 炉帮厚度，槽壳温度.
氧化铝浓度 (加料点维护)
极距，噪音 阳极电流分布
温度，过热度 化学成分, 电阻率
铝水 和电解质 高度
电解槽能量 (电压, 电流)
关键的中间过程 及输出过程记录
－事故率 - 电流效率 - 电流强度 - 吨铝直流电耗 - 电力利用率及事故率 - 吨铝成本 - 生产槽数 - 铝水纯度 - 天窗排放 - 炭素消耗 - ALF3 消耗 - 槽寿命 - 铝水的定期交付
铝电解生产技术及技术条件控制
正常生产时的槽膛内形
正常生产的电解槽的另一个重要特征 是“槽膛内形规整”。槽底应该是干净的， 即无氧化铝沉淀，或只有少量的沉淀。
正常生产的技术条件
正常生产的技术条件主要有： 系列电流强度，槽电压，电解温度，极 距，电解质组成，电解质水平，铝水平， 槽底压降以及阳极效应等。
电流
在现代铝工业生产上，采用强大的直流电流进行电解。 每一个电解槽系列有额定的电流，因而就有额定的铝产 量。 额定电流不是一成不变的，电解铝厂往往根据电力供 应及市场销售情况，调整电流。例如，电力供应有余的 季节，适当增大电流，或在电力供应不足的季节，适当 减小电流。许多电解铝厂还特意采取增大电流、强化生 产的措施，来增加单位槽面积的铝产量。 但是，电流一经确定，就应在一定时期内尽可能保持 恒定，并且不受发生阳极效应的干扰。在整流所内采取 恒定电流的调节装置可以使其实现电流相对恒定。 在现有电流之下，电解槽必须采取与电流相适应的其 他各种技术条件，以求实现正常生产并获得优异的生产 指标。
极距
所谓极距，是指明、阳两极之间的距离。 在工业电解槽上，浸在电解质里的阳极 表面部是阳极工作面，而槽底上的铝波 面实际上就是阴极工作面。为便于测量， 一般取阳极底掌到铝液镜面之间的垂直 距离作为极距，因阳极底掌不平，铝液 表面不平稳，通常只取某一点或数点的 代表值。
温度
在铝电解生产上，通常把电解温度看作 重要技术条件，所谓电解温度，是指电 解质温度而言。现代大型预焙槽的电解 温度大多是在930一950℃之间。这是 一个温度范围，大约高出电解质的初晶 点10—20℃。两者之间的差值称为 “过热度”
阳极效应系数
每日分摊到每槽的阳极效应次数称为 阳极效应系数。 阳极效应是铝电解生产中发生在阳 极上的一种特殊现象，它的发生通常 与电解质里缺乏氧化铝有着密切的关 系。当它发生时．阳极上发生火花放 电，槽电压升高到30v左右。通常在加 入氧化铝之后，可及时予以熄灭。
铝电解槽保护技术的应用分析
铝电解槽保护技术的应用分析随着工业化与城市化的迅速发展，人们对金属材料的需求不断增加，特别是对于铝材料的需求，在现在的社会中已经变得不可或缺。
铝制品在航空航天、汽车制造、建筑装饰、电子产品等各个领域都有着广泛的应用。
而提高铝材质量和降低成本的关键在于电解铝生产技术。
在铝电解槽中，由于电化学反应的原因，铝材的表面很容易受到腐蚀的影响，降低材料的质量，影响生产效率。
因此，保护铝电解槽就显得尤为重要。
一、铝电解槽及其腐蚀特点铝电解槽是一种以电解铝制品为目的的设备。
其结构主要由铝方坯、石墨阳极、铝液电解槽和电解液等组成。
铝电解槽的实际使用年限大约在3年到5年之间，这是因为电解槽的使用条件十分严苛，同时也暴露了铝电解槽的嚣的腐蚀现象。
铝电解槽的腐蚀主要表现为四种类型，即化学侵蚀、电化学侵蚀、氢氧化铝沉淀和阳极腐蚀等。
其中，化学侵蚀和电化学侵蚀是比较严重的类型。
石墨阳极的氧化会造成电解槽内CO2、SO2、H2S等严重污染物排放，在保护铝电解槽时，需要针对不同腐蚀类型采用不同的保护技术。
二、铝电解槽保护技术的应用1.阳极保护技术阳极保护是一种直接向阳极施加电流，增加阳极在表面的氧化程度，使表面形成氧化膜，以此来防止阳极的腐蚀。
在铝电解槽的保护中，阳极保护在腐蚀防护中有着广泛的应用。
阳极保护法的原理是通过在阳极表面形成一层氧化膜，以增加阳极表面的稳定性，达到防腐效果。
2.电位保护技术电位保护是一种通过施加外部电荷将受腐蚀金属产生的电位负化到一个安全的稳定的范围内，以达到防腐效果的一种技术。
该方法通过调节电极电位来保持阴极的电位，利用保护电位与受保护体金属电位之间的差异来保护铝电解槽的阳极。
3.熔盐氧化技术熔盐氧化技术是利用氧化还原反应，将石墨阳极表面的碳元素氧化成CO2，以防止石墨阳极自燃。
在铝电解槽的使用过程中，石墨阳极露出的表面会因为氧化而产生变形和裂缝。
而采用熔盐氧化技术可以有效地保护阳极的表面，在高温高压环境下，阳极表面的碳元素会被氧化生成二氧化碳，从而保护石墨阳极的表面。
科技成果——铝电解槽新型阴极结构及焙烧启动与控制技术
科技成果——铝电解槽新型阴极结构及焙烧启动与控制技术适用范围有色金属行业电解铝企业行业现状传统铝电解槽技术直流电耗13000-13500kWh/t-Al，其中2008年全国产铝1318万t，平均直流电耗13260kWh/t-Al，综合交流电耗14323kWh/t-Al，吨铝生产排放10.82tCO2，铝电解槽大修投资约80元/t-Al（依据电解槽容量大小、槽寿命长短）。
成果简介1、技术原理电解铝生产采用熔盐电解法，即将氧化铝、冰晶石、氟化铝等加入电解槽中，在直流电作用下，电解质在电解槽内发生电化学反应，在阴极上析出铝液，阳极上析出CO2和CO，铝液用真空抬包抽出铸造成铝锭，阳极逐渐消耗定期更换。
本技术的技术原理是：（1）采用其阴极表面带有凸起结构的铝电解槽新型阴极技术，将现行电解槽的阴极结构改变为新型的电解槽阴极结构和内衬结构，上限减少阴极铝液波动，提高阴极铝液面稳定性，从而提高电流效率，降低槽电压，降低电耗；（2）应用国际上通用的以电解槽阴极表面温度分布和垂直分布情况判定电解槽焙烧质量的方法，以电解槽阴极和电解质温度为控制中心，利用火焰焙烧，取代传统的铝液焙烧和焦粒焙烧，利用燃气量和风量控制火焰温度和燃烧热量，实现焙烧温度与升温速度的控制，通过合理地设置燃烧器，达到温度均匀的目的，最终得以提高电解槽的焙烧质量，节省能耗。
2、关键技术（1）新型阴极结构电解槽的关键技术是在炭阴极表面设计和构建凸起结构，这种凸起结构具有阻流和铝液波动，提高铝液的电磁流动动力学稳定性的作用。
新型阴极结构电解槽的阴极结构如图1、2、3所示，图4是由计算机根据电磁流体动力学理论计算出来的新型阴极结构电解槽与传统阴极结构电解槽的阴极铝液面波动高度的比较。
由图4可以看出，铝电解使用新型阴极结构电解槽，可使槽中铝液面波动减少2cm左右，从而实现了电解槽阴极铝液面稳定性提高，这为电解槽电流效率的提高和极距与槽电压的降低提供了技术保障，这也是新型阴极结构电解槽的关键技术所在。
铝厂运行控制方案
铝厂运行控制方案概述铝厂作为一种重要的工业生产设施，需要制定科学的运行控制方案。
该方案主要分为生产过程控制管理和设备维护保养两个方面。
生产过程控制管理包括铝冶炼、铸造、锭化等环节，设备维护保养则是对铝厂生产设备的保养和维护。
本文将对铝厂的运行控制方案做出介绍，并针对其中的两个方面进行详细阐述。
生产过程控制管理铝冶炼铝冶炼是铝厂生产中最关键的环节之一，其控制管理需要采用科学的方法。
在铝冶炼过程中，应重点把握以下几点：1.电解槽电压控制：在铝冶炼中，电解槽的电压控制非常重要，其电压控制范围为18-27v，一旦电压超出该范围，将会导致产品质量变差、浪费能源等问题。
2.电解槽温度控制：电解槽温度控制在720-750°C左右，如果温度变化较大，将会影响产品质量和花费能源。
3.氟化物质量控制：氟化物质量对于铝的纯度以及气体排放等均有较大影响，应严格按照要求控制氟化物的质量。
4.槽液浓度控制：槽液浓度直接影响到铝的纯度，应采取相应措施对其进行控制。
铸造铸造是指将已加热的铝液注入到模具中，经冷却后形成铝件的生产过程。
其控制极为重要。
铸造的控制管理需要把握以下几点：1.铝液温度控制：铝液温度控制应该在660-680°C之间，如果铝液温度过高或过低将会导致铝件质量出现问题。
2.浇注速度控制：铸造时的浇注速度严重影响铝件质量，应根据不同灌型要求控制浇注速度。
3.模具温度控制：模具温度直接影响到铝件表面质量，应根据需要控制模具温度。
4.余热利用：在铝件铸造过程中，过量的余热会通过散热而浪费，应尽量利用余热。
锭化在铝冶炼过程中，产生的铝液需要通过锭化机器转化为铝锭进行销售。
铝锭的质量和数量决定了铝厂的收益。
为此，应根据要求制定有效的锭化控制方案。
铝锭化的控制管理需要把握以下几点：1.锭化温度控制：锭化温度应严格控制在680-700°C之间，过高或过低的温度都会对铝锭质量产生不良影响。
2.液中气体含量：液中气体含量直接影响铝锭纯度。
电解槽正常生产的主要技术参数
电解槽正常生产的主要技术参数铝电解槽经过焙烧、启动和后期管理之后进入正常生产阶段，正常生产阶段的电解槽是在规定的电流强度下进行生产的。
其特征是：电解槽的各项技术参数已达到了规定的范围建立了较稳定的电热平衡制度，阴极周围的侧壁上已牢固的形成电解质－氧化铝结壳（俗称伸腿）构成了较好的炉膛内形，另外可看到阳极不氧化、不着火、阳极周围的电解质均匀沸腾，电解质与炭渣分离较好，阳极底下没有过量的沉淀，炉面结壳完整并覆盖一定数量的氧化铝保温。
也就是说电解槽的正常生产是在一定的技术参数和常规作业制度的密切配合下实现的。
电解槽生产的技术参数是以电解槽的类型、容量和操作人员的技术水平而定。
技术参数包括：槽工作电压、极距、电解温度、电解质成份（分子比）两水平、炉底压降、效应系数。
下面我们分别来讲各项技术参数在铝电解生产中的作用：1、系列电流强度：每个电解系列都有额定的电流强度、额定的电压、与之对应有一定的产铝量。
额定的电流强度一经确定下来，尽可能保持恒定的电流强度不变，以保证整个电解系列生产的稳定性。
2、槽工作电压：电解槽的工作电压由阳极压降（约0.34V）、电解质压降（约1.57V)、阴极压降(约0.36V）、母线压降（约0.20V)、极化电压（约1.70V）、效应分摊电压（约0.10V）。
只随氧化铝浓度的变化而稍有变化。
槽工作电压随生产操作而变动，但极化电压和母线压降变化较小，只随氧化铝浓度的变化而稍有变化。
变化较大的是阳极压降、电解质压降和阴极压降这三项也是维持电解温度热量来源的电压。
其中电解质压降时刻在变化，所以平时工作电压的高低在某种意义上来说就是电解质压降的高低。
因而工作电压对电解温度有明显的影响过高或过低保持电压都会给电解槽带来变化。
1．槽电压过高保持不但浪费电能而且电解质热量收入增多，会使电解槽走向热过程，炉膛熔化、原铝质量受影响，并影响电流效率。
2．槽电压保持过低也不行，虽然最初因热收入减少可能会出现低温时的坏处，电解温度低，电解质会下缩产生沉淀的机会增多，而形成结壳会使炉底电阻增加而发热，由冷行程转为热行程。
铝电解工艺与控制讲解
铝电解生产工艺与控制指南第一部分热平衡分析与控制在霍尔-埃鲁法中，能量是以两种方式供入的，一种是是以电能的方式供入，另一种是以碳燃烧的热能方式供入。
电解槽的热平衡表达式为：Q热=W电+W碳-T△S-∑(H T-H298)电解槽热平衡各影响因素的具体分析如下：1.1 W电电能热收入主要与槽电压和系列电流密切相关，在电解生产过程的正常情况下我们应力争保持槽电压和电流平稳，并尽可能减少阳极效应次数和效应持续时间，以维持热收入基本稳定。
W电又是调节电解槽热平衡波动的最灵活，最方便的调控措施，因此生产中往往通过电流的变化来调整自然环境变化对电解槽热平衡体系的干扰，夏季适当降低部分电流，冬季适当提高部分电流以调整炉帮内外温差变化对电解槽散热能力的影响，从而保证炉帮基本稳定。
通过保温料厚度来调节季节变化不但时间滞后而且对换极作业的浓度控制提出了更高的要求。
对于原材物料的预热需求则采取短时间附加电压的方式来灵活的进行调节，这样可以提高对热平衡波动调节的针对性和及时性，个别槽的热平衡变化则通过设定电压的变更来灵活的进行调整。
因此对于电能的调整必须坚持以适应电解槽的热平衡的需要为原则，力求节约。
电流对热平衡的调整是系统的和长期的，不宜作频繁的变动，而电压对热平衡的调整则是灵活的和及时的，在其它条件不变的情况下电压对槽温的调节力度为日均电压提高10mv/天可以提高电解质和铝液温度3℃，而过热度提高必然增加热损失，电解槽热交换系数的典型值为500～1000W*m-2K-1,因此日均电压提高10mv实际只能提高1℃的槽温，但如果其它因素造成初晶温度降低或其它热损失增加则可能出现电压升高而槽温降低的异常现象。
通过设定电压来调整槽温是滞后的，而根据热平衡变化采取短时间大幅度的电压附加方式及时调整各因素对槽温的干扰更符合电解槽的热平衡波动特性。
1.2 W碳碳阳极的消耗也是电解槽热收入的重要来源，在950℃的电解生产环境下每公斤碳燃烧为CO2释放的热能约为7KWH，如果以240KA电解槽为例计算，每降低10kg/tAl的阳极尽耗，则相当于降低了22mv的日均槽电压，如果碳阳极全部生成CO则相当于降低了约7mv的日均槽电压。
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铝电解“五环”控制技术
自从1886年霍尔、埃努尔发明了熔盐电解制铝方法之后，电解铝技术已经走过了120年。
一百多年来，铝电解的基本原理没有改变，但电解槽的阳极型式、阴极型式、电流容量、筑炉材料、操作设备、直流供电装置、控制技术经历了前所未有的提升。
近几年来，采用新型结构电解槽技术以来，国内铝电解槽电耗大幅度降低，但国家《十二五》发展规划对铝电解重大节能技术要求是直流电耗达到12500kwh/t-al以下。
从现有电解铝发展水平来看，要实现这一目标，必须解决两个核心技术：一是铝电解槽的“静态平衡”系统设计的改进技术，二是提高能量利用率的铝电解生产过程计算机控制技术。
铝电解生产过程中的“静态平衡”、“动态平衡”、“炉膛类型”、“过热度”和“电流效率”五个支撑环节（简称“五环”），它们既相互独立又互相制约，欲用低的能耗获取高的“电流效率”，“静态平衡”和“炉膛类型”的建立是基础，“动态平衡”和“过热度”的控制是保障和桥梁。
从控制的角度来看，由于在现有硬件条件下不可实现在线检测铝电解槽的“五环”的信息反馈，故难以进行闭环控制。
随着计算机控制技术的不断提高，根据铝电解槽电阻与AL2O3的“U”曲线关系，已成功实现了AL2O3浓度的在线控制，铝电解“三度寻优”控制技术，根据电解槽控制中自产生的数据进行解析并与测量数据结合，间接地识别“过热度”的变化，实现了ALF3过剩量的实时跟踪与控制。
在建立铝电解槽“静态平衡”和“电流效率”的基
础关系上，通过直接测量数据和计算机自解析而产生的数据作为控制的反馈，实现“动态平衡”、“炉膛类型”和“过热度”实时监测与控制，才能利用低的能耗获取高的能量利用率。
目前，我院在某企业的240KA电解槽、186KA电解槽、300KA 电解槽上进行了铝电解槽“五环”控制技术的应用，分别取得了94～95%的电流效率，铝锭综合交流电耗控制在13100kwh～13400kwh的良好指标。
一．技术描述
铝电解生产过程中的“静态平衡”、“动态平衡”、“炉膛类型”、，“过热度”和“电流效率”五个支撑环节（以下简称“五环”），它们既相互独立又互相制约，欲用低的能耗获取高的“电流效率”，“静态平衡”和“炉膛类型”的建立是基础，“动态平衡”和“过热度”的控制是保障和桥梁。
从控制的角度来看，由于在现有硬件条件下不可实现在线检测铝电解槽的“五环”的信息反馈，故难以进行闭环控制。
随着计算机控制技术的不断提高，根据铝电解槽电阻与AL2O3的“U”曲线关系，已成功实现了AL2O3浓度的在线控制，铝电解“三度寻优”控制技术，根据电解槽控制中自产生的数据进行解析并与测量数据结合，间接地识别“过热度”的变化，实现了ALF3过剩量的实时跟踪与控制。
在建立铝电解槽“静态平衡”和“电流效率”的基础关系上，通过直接测量数据和计算机自解析而产生的数据作为控制的反馈，实现“动态平衡”、“炉膛类型”和“过热度”实时监测与控制，才能利用低的能耗获取高的能量利用率。
下图为铝电解槽“五环”
之间的相互关系。
铝电解槽“五环”之间关系
铝电解生产过程是一个复杂的多变量体系，存在两类不同的变量，一类是快变量，其特点是变化速度相对较快、作用时间短，作用强度大；另一类是慢变量，其特点是变化速度较慢，作用时间长且连续，作用强度小。
“慢变量”决定系统发展的方向，“快变量”可以影响系统发展的进度，“慢变量”通过信息反馈支配着“快变量”，支配着系统的行为，使整个系统走向稳定的有序状态。
铝电解槽“静态平衡”由电流强度、阳极电流密度、电压平衡确定的工作电压等多参数确定，获取高的电流效率需要“炉膛类型”支持，这样就决定了系统的性能；控制好“动态平衡”的诸参数（氧化铝浓度、氟化铝过剩量、电压平衡），才能维持电解槽的“静态平衡”，“过热度”是电解槽的“静态平衡”和“动态平衡”之间的桥梁。
二、技术路线
1、“两高双低”工艺路线：高极距、高效率、低电压、低电耗;
2、“静态平衡”和“电流效率”：当电解槽在高的“电流效率”状态时，不能实现稳定、有序的运行，说明“静态平衡”出现技术偏离，不可持续发展，以“电流效率”为核心调整电解槽的“静态平衡”适应效率型“炉膛类型”非常必要;
3、在确立了电解槽的“静态平衡”前提下，“动态平衡”和“过热度”的控制显得尤为重要，控制的好坏制约着电解槽多参数的良好匹配，稳定、健康运行;
4、物料、能量的循环利用：通过烟气净化、氧化铝储运和电解循环系统的改进，实现氟化物及电解生产多余能量的循环利用。
三、主要工作内容
1、“动态平衡”控制软件
●双轨迹氧化铝加料控制
●多模式氟化铝加料控制
●多级噪声控制
●电压平衡自调节控制
●“过热度”识别
●出铝量指示
●出铝数据反馈
●ALF3指示量推导
2、管控一体化系统
●硬件系统平台建立
●开发电解生产综合监视系统
●整合企业底层生产过程控制信息
●建立电解片区综合生产信息库
●开发电解综合数据挖掘系统
●导出宏观分析数据，参与系统调控
3、建立炉膛变化仿真系统仿真系统开发平台
●炉膛类型库
●炉膛类型识别
●“炉膛类型”分析及推导
4、精确检测装置的开发应用
●槽上料位计
●高精度回转计数器
●智能出铝装置
●氧化铝均匀加料（反吹系统）
5、双循环系统的建立
●单槽能量循环系统
●系统循环
●载氟循环系统建立
三、实现目标
（1）、电流效率：93%±0.05%
（2）、直流电耗：12600±200kwh/t·AL
（3）、阳极毛耗：480k g±10kg/t·AL
（4）、氟化铝单耗：15kg±2kg/t·AL
（5）、效应系数：0.05±0.02
（6）、氟化氢排放：小于3mg/Nm3
四、生产工艺要求：
1、电解槽基本技术规范：
（1）、铝液高度：（出铝后）
（2）、电解质高度：19cm
（3）、电解温度：
（4）、分子比：
2、“静态平衡”测试及寻优
（1）、电解质体系规范；
（2）、电压平衡关系建立；
（3）、稳定、有序关系确定；
（4）、技术规范建立；
3、多参数的规范化测量
（1）、NB间隔设定规范；
（2）、电压设定规范；
（3）、两水平测量规范；
（4）、电解温度测量；
（5）、分子比检测规范；
2012年4月5日
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