降低电解铝铝液直流电耗的生产实践

降低电解铝铝液直流电耗的生产实践

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降低电解铝铝液直流电耗的

生产实践

通过对电解槽电压的组成进行了仔细的分析,针对电压的各组成部分提出了有效

的控制措施,从而降低了电解铝铝液直流电耗,取得了良好的效果.

目徐卫东李芳块

2009年5月,有色金属振兴规划指

出,有色金属产业在我国产业发展关键

支撑材料的地位没有改变,产业发展的

基本面没有改变;同时指出,到2011年,

重点骨干电解铝厂吨铝直流电耗下降到

1.25万千瓦时以下,加强对吨铝直流电

耗低于I.2万千瓦时的电解铝关键工艺

等前沿共性技术的研发.今年5月,国务

院密集出台全面清理高耗能企业的优惠

电价措施,接着发改委发文,将对能源消

耗超过国家和地方规定的单位产品能耗

限额标准的,实行惩罚性电价.

以上这些国家政策有力地说明了,

电解铝企业必须坚持走节能路线才能生存和发展.目前,电解铝企业盈利能力的严重降低加上激烈的市场竞争,企业的生存受到严峻挑战,必须通过各种途径, 大力开展节能降耗,只有降低成本提高效益,企业才能实现可持续发展.

作为高耗能的电解铝企业,电的成

本占铝锭总成本的30%～40%,有效降低电耗是降低生产成本最有效,最直接的途径.

直流电耗的组成

W=2980×Vm/n

式中:w一～铝液直流电耗

(kW’h/t?A1)

V一一电解槽平均电压(V)

n一一电流效率(%)

由上式可知,直流电耗与平均电压

成正比,与电流效率成反比;而与电流

大小,时间长短无关.因此,降低铝液直

流电耗的途径一是降低平均电压,二是提高电流效率.但由于提高电流效率需

要许多技术条件的支持与配合,而且提

高的幅度不大,所以,许多电解铝企业主

要是通过降低平均电压来降低铝液直流

电耗.槽平均电压主要是槽工作电压,阳

极效应分摊电压,公用母线分摊电压构

成,即V平均=V工作+V母线分摊+V效应舒摊.某公司主要从降低电压方面着手研究降低

铝液的直流电耗.

降低槽工作电压

槽工作电压的组成:V1l=E}Vm

+V电解鹰+V阴极+V母线’

在槽-[作电压的构成中,除电解质

压降可降低的幅度相对较大外,阳极压

降,阴极压降具有一定的降低空间,而极

化电压和母线分摊电压在目前正常运行

槽的生产控制状态下降低的幅度很小.

因此,下面从降低电解质压降,阳极压降

及阴极压降来说明.

I.降低电解质压降.在槽工作电压

的组成中,电解质电压降占相当大的部

分(35%～40%),为了节省电能,许多

电解铝企业都对这部分电压降进行过深

入的研究.电解质电压降同极距,电流密度,电解质本身的电解率,阳极浸入电解

液的深度等若干因素有关.缩短极距,减

小电流密度,增大电解质导电性,增加阳

极浸入电解液深度,都有助于减小电解

质电压降.

①提高电解质的导电率.在电解铝生

产中,由于阳极质量的影响,使电解槽内

存在一定的碳渣,导致电解质的电阻增大, 其结果造成电解质电压降的升高,增加铝电解生产的电能消耗.据有关资料报道,

当铝电解质溶液中的碳渣含量达到1%(重量)时,电解质导电率约降低l1%,由此可见,碳渣对电解质导电率的不利影响是极为显着的,碳渣的颗粒越小,对降低电解

质的导电率作用越大.因此,在生产过程中,一是尽量采用高质量的阳极,减少碳

渣的产生,保持电解质清洁,二是改变电

解质的组成或采用能增大电解质电导率的添加剂,如添加氟化镁减少电解质对炭粒的湿润性,也可以添加锂盐和氟化钠提高电解质的导电率,降低电解质压降,三是

改变阳极结构和形状以利于气体排出,进而降低极距;四是通过换极时和效应后勤捞碳渣.同时采用合理的加工制度,精心加工,尽量减少电解质中悬浮的At20,,减少槽底沉淀.

②适当缩短极距.当电解槽的极距

增大时,电解质电压降也随之增大,造

成电耗增加.据工业电解槽测定,每1

厘米极距所对应的电解质电压降为300 mV～330mV,因此,在不影响电流效

率,保持好电解槽技术条件的情况下,适68中国有色金属2010年第19期

当地缩小极距,也能降低电解质电压降.

2.降低阳极电压降.阳极压降主要

与阳极本身的导电性,铁碳接触压降,导杆母线接触压降等关系比较密切.实际生产中,通过严格控制磷生铁的成分和浇铸工艺,采用炭碗间开槽的方法增加磷生铁与炭块的接触面积,可以降低铁碳接触压降;换极和抬母线后保证阳极导杆与母线接触良好,也有利于阳极压降的降低.阳极炭块与钢爪之间的接触

压降(Fe-C压降)主要与磷生铁成分,

浇注工艺和与炭块的接触面积有关.在

稳定磷生铁成分和浇注工艺的基础上, 通过对炭碗之间开槽,使炭碗相互贯通, 可以有效增加炭块与磷生铁的接触面积, 从而降低阳极压降l0mV～20mV.另

外,提高操作质量,使用导杆清洗剂清洗阳极导杆,对弯曲,麻面等导杆及时进行修正,抛光等处理,并辅助以严格的考核制度,都有效地促使了卡具压降的降低, 从而不同程度地降低了阳极电压降.

3.降低阴极电压降.阴极压降由炭

块本身,炭块～钢棒,铝液一炭块以及阴极钢棒本身的电压降组成.典型的阴极

电压降数据为0.45V,它占槽电压的11% 以上,因此,努力提高阴极炭块的电导率是节电的重要方向.一般降低阴极电压

降的主要途径有:提高阴极炭块的质量, 应用硼化钛涂层阴极;通过适时升级控

制系统提高控制水平,合理匹配工艺技

术条件,严格控制电解槽作业质量,精确控制氧化铝下料量,设法减少槽底沉淀.