500kA铝电解槽炭阳极理论压降及影响因素
影响铝电解阳极压降因素分析及改进
２ 降低铁碳压降主要技术措施
不同电解铝企业的管理模式、操作质量和原材
料指标、不尽相同，预培阳极的爆炸焊压降、钢爪压 降、钢一炭压降和炭块压降会有差距。铝电解企业 间阳极压降的差异，主要是爆炸焊块压降、钢爪自身 压降和炭块自身压降的差异，其共同难题是钢一炭 压降集体偏高，且有较大的下降空间。各个企业都 采取了相应的技术措施以达到降低阳极钢炭压降的 目的，主要技术措施有：非同径腿安全节能型阳极钢 爪应用、助熔剂熔池保护全截面熔铸再制造钢爪腿 技术应用、夹持式阳极组装工艺应用、阳极炭块炭碗 连通技术应用以及钢壳铝芯横梁阳极钢爪技术应用 等。 ２．１非同径腿安全节能型阳极钢爪应用
作者简介：胡宗喜，现任山西华泽铝电有限公司质检计控中心质量管理科主管，轻金属冶炼高级工程师职称，主要从事电解铝工艺技术质检质 量管理工作。
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炭阳极质量不稳定对电解生产的影响与对策
2.6 影响原铝质量。由于掉块、裂缝，甚至整块阳极脱落，电
解质冲涮阳极钢爪造成原铝质量掉级下滑。
某车间 20018 年 4 月份阳极质量不好，从下表可看出，各项经
济技术指标均比 5 月份差。
炭粒基本不影响电解质电阻，达到 0.2~0.5% 时开始增加电解质电
阻，达到 0um 的炭渣微粒，由于界面电位梯度的影响，几乎不导电。
2.2 增大阳极电流密度，炭阳极发热。由于掉渣掉块，不仅缩
小了阳极的导电面积，而且在内部由于孔度增大，也减小了阳极的
导电面积，使电极电阻升高，导致阳极发热发红。某车间 70# 槽
铝电解生产中阳极效应原因分析、危害性以及解决措施
铝电解生产中阳极效应原因分析、危害性以及解决措施阳极效应是熔盐电解特有的现象，而以电解铝生产表现优为明显。
生产中当阳极效应发生时，电解槽电压急剧升高，达到20～50V，有时甚至更高。
它的发生对整个电解系列产生很大影响，使电流效率降低，影响电解各个技术指标，且使铝的产量和质量降低，破坏了整个电解系列的平稳供电。
在处理的方法上，不外乎有两种：用效应棒（木棒）熄灭，或降低阳极，增加氧化铝的下料量。
达到熄灭阳极效应的目的。
到目前还未发现有更好的处理方法。
当今社会，特别是西方国家，对铝电解生产中阳极效应的控制极为严格。
目前已从若干年的氟化物转向温室气体PFCs=CF4＋C2F6在阳极效应的发生量（USEPA）。
[4]著名国际铝专家Haupin提出的"瞄准零效应"的管理思路，值得我们思考，Haupin认为，根据铝工业发展的现状，"零效应"管理最为理想。
为此笔者认为：在环保日益重要的今天，铝电解生产中特别是在大型预焙槽生产中应严格控制阳极效应，只要电解槽槽况正常，就不必来效应。
"零效应"管理是铝电解生产今后发展的方向。
1.阳极效应发生的机理到目前关于阳极效应发生的机理众说纷纭，但是较好地解释阳极效应的发生机理的是"阳极过程改变学说"这种观点认为[1]：阳极效应的发生是由于随着电解过程的进行，电解质中含氧离子逐渐减少，当达到一定程度后，则有氟析出且与阳极炭作用生成炭的氟化物，炭的氟化物在分解时又析出细微的炭粒，这些炭粒附在阳极表面上，阻止了电解质与阳极的接触，使电解质不能很好地湿润阳极，就像水不能湿润涂油的表面一样，使电解质-阳极间形成一层导电不良的气膜，阳极过电压增大，引起阳极效应。
当加入新的氧化铝后，在阳极上又析出氧，氧与炭粉反应，逐渐使阳极表面清静，电阻减小，电解过程又趋于正常。
阳极效应的机理是[4]：Zc=RT/Fin{ic/ic－I}式中Nc-产生阳极效应的浓度过电压；R-气体常数；T-温度，0K；F-法拉第常数；Ic--临界电流密度；i--任一阳极上的最大电流密度；Nc--0.00004308Tin{ ic/ic－I } 临界电流密度是溶解氧化铝浓度的函数；然而也受电解质流动，电解质温度，阳极尺寸（包括消耗后阳极的界面变化）和槽膛体积的影响。
阳极组装过程中降低铁炭压降的讨论
阳极组装过程中降低铁炭压降的讨论摘要:通过分析阳极组装过程中影响铁炭压降的因素,提出降低铁炭压降的可行性改进方案。
关键词:铝电解阳极铁炭压降磷生铁1 降低铁碳压降的重要性目前,全球经济放缓,铝库库存快速增加,原铝生产供大于求,铝价下跌,大部分铝厂面临亏损。
如何能降低成本,摆脱困境成为国内大部分铝厂首要考虑的问题。
在电解铝生产中,电能的消耗已超过总成本的30%,通过改进工艺降低电耗会相当可观的降低成本,大大提高企业市场竞争力。
但是随着电解技术的进步和电解槽的大型化发展,电流效率显著提高,电解节能降耗的空间越来越小,降低阳极铁炭压降成了电解铝行业节能的重要突破点。
特别在大型预焙铝电解槽的生产实践中,电流强度普遍较大,阳极铁碳压降既使很小,累计下来就是很大的数字。
2 阳极的结构及磷生铁的使用性能。
在电解铝厂的生产中,阳极被誉为“电解的心脏”,阳极组在电解槽中起着导电和参与电化学反应的作用。
阳极由铝导杆,爆炸焊块,钢爪,阳极炭块组成。
磷生铁的作用是将阳极炭块和钢爪连接在一起,连接部位是导杆组下部的钢爪和炭块上部的炭碗之间的间隙。
磷生铁需具有以下使用性能:(1)对钢爪和炭块均有良好的机械强度,避免在运输及电解过程中阳极脱落;(2)磷生铁要具备合适的收缩率,收缩率过小,浇铸后的钢爪的膨胀可以使磷铁环膨裂;收缩率过大,易造成“脱块”。
(3)磷生铁要具备良好的导电性,若电阻过高,易出现炭碗部分电耗大,甚至钢爪发红、脱块。
(4)磷生铁要具备一定的脆性,便于破碎回收。
我们在寻求降低阳极铁炭压降的方法的同时,需要顾及其它使用性能的要求,不可盲目追求降低铁炭压降,导致阳极脱落等事故发生,造成更大的损失。
3 影响铁炭压降的因素主要元素配比的影响。
对磷生铁影响较大的元素主要为:C、Si、Mn、P、S,五大元素,由于磷生铁为循环使用材料,元素的烧损比较严重,引起各元素配比失调。
C含量偏低引起铁水熔炼温度升高,磷生铁导电性变差,磷生铁收缩率大,引起磷生铁与炭碗间松动,接触压降增大,甚至引起脱块;Si含量偏低也会引起磷生铁收缩率大,造成磷生铁与炭块之间有间隙;Mn含量偏低会造成脱硫效果差,偏高会增加铸铁收缩,造成炭碗与磷生铁的孔隙;P含量过低会造成铁水流动性变差,脆性变差,不易于破碎回收;S含量偏高会造成流动性变差,导电性变差,热裂等。
铝用炭阳极净耗的计算及影响因素
Ｂ ［ ］ Ｔ ℃ Ｃ Ｒ ［ Ｒ ％］
电解 槽 温度
９ ５ ８ ４ —９ ０ ０ ５ ． ． —５ ０ ３ ０ ． ． —６ ０
Ｃ ２ Ｏ 反应 残极 率 ７ ５—９ ０
ＡＰ ［Ｐ 空气 渗透率 ｎ ｍ］ ＴＣ ［ ｒｋ 热导率 ｗ／ｎ ］ Ａ ＲＲ ［ ％］
维普资讯
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４ － ４
铝 镁
通
讯
２０ ０ ６年 Ｎ４ ｏ
铝用炭 阳极净耗的计算及影 响因素
黄 华
（ 中国铝业 郑州研 宛 院 ，河南 郑 州 ４ ０ ４ ） ５ ０ １
摘
耍 ：本文主要氟逑 了计算铝 用炭 阳极净耗的经验套 式噩其影响 因素。
目前 ， 国内外 各 铝业 公 司 和炭 素 厂 都把 炭 阳极
的Ｃ ２ Ｏ 反应 性 及 空 气 反应 性 作 为 炭 阳极 的 质 量 指
般情 况 下 炭 阳 极 的 Ｃ ２反 应 性 其 残 极 率 在 ０
６ ％ 一９ ％之 间 ， ５ ５ 多数 在 ７ ％ 一９ ％之 间 。它 在 阳 ５ ０
的。除受 炭 阳极 的氧 化 性 能 ， 即炭 阳极 与 二 氧化 碳 的反 应性 及炭 阳极 与 空 气 的 反 应 性 影 响外 ， 与很 还 多很 多 因素有关 。下 图解 析 了电解 过程 中炭 阳极消 耗 的几个 组成 部分 。
电 流效率 一般在 ０ ８ ．２—０ ９ ％， 净 耗 的影 响 ．５ 对 还是 比 较 大 的 ， 流 效 率 的 多 少 最 大 可 引 起 净 耗 电
２０ ０ ６年 Ｎ４ Ｑ
铝 镁
通 讯
・４ ・ ５
的微粉 脱 落及 较 大炭 颗粒 的脱 落 。因此 测定 阳极 的
铝用炭阳极消耗的机理和影响因素
铝用炭阳极消耗的机理和影响因素路忠胜(东北大学,辽宁沈阳110004)摘 要:综述了铝用炭阳极消耗机理、影响炭阳极消耗的因素和降低阳极净消耗提高铝厂经济效益的途径和方法。
关键词:铝电解;阳极消耗中图分类号:TF821;TQ127.1+1 文献标识码:A 文章编号:100123741(2002)032003823THE CONSUMPTION MECHANISM OF CARBON ANODE FOR AL UMINUM E L ECTROLYSIS AN DITS INFL UENCING FACTORSL U Zhong 2sheng(Northeastern University ,Liaoning Shenyang 110004,China )Abstract :This paper reviews the consumption mechanism of carbon anode in aluminum electrolysis and the factors in 2fluencing the consumption of carbon anodes.To im prove the economic benefits of aluminum plants ,the methods for reducing the net consumption of carbon anodes are explored in detail.K ey w ords :Aluminum electrolysis ;anode consumption 铝电解用(简称铝用)消耗性炭阳极(简称阳极)的作用是:导电,参加电化学反应和化学反应。
阳极的理论消耗为334kg/t ,阳极的实际消耗或称净阳极消耗一般为390～480kg/t 。
净阳极消耗与阳极理论消耗之差称为阳极过量消耗。
降低阳极净消耗或阳极过量消耗,就会降低铝生产成本,因而了解阳极消耗方面的理论是有意义的。
500kA电解铝系列成功降低阳极碳耗实践
500kA电解铝系列成功降低阳极碳耗实践张虎;姜玉敬【摘要】通过铝电解过程中对阳极换极周期进行理论计算并结合生产试验,得出最佳换极周期,另外,通过对阳极炭块部分理化指标的优化,使用加厚炭块延长换极周期,减小残极率,确保电解生产达到降低阳极毛耗、减少工作量的目的,效益非常可观.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】3页(P4-6)【关键词】铝电解;阳极消耗;换极周期;残极率【作者】张虎;姜玉敬【作者单位】新疆嘉润资源控股有限公司,新疆玛纳斯 832200;新疆嘉润资源控股有限公司,新疆玛纳斯 832200【正文语种】中文【中图分类】TF821炭阳极是铝电解生产的主要原料之一。
炭阳极各项质量指标直接影响到电解槽的正常生产和原铝的产量、质量、碳耗、和电耗等各项经济指标。
电解槽阳极几何形状、尺寸以及电解生产中的阳极管理、阳极电流密度、电解生产技术操作条件、电流效率等诸多因素皆与阳极消耗有关。
炭阳极的过量消耗，不仅会增加铝的生产成本，严重的会影响电解槽正常工作参数，甚至造成病槽。
优质的阳极可使电解过程稳定，取得较好的技术经济指标。
降低炭阳极的消耗，可延长阳极的使用天数，有助于提高电解槽集气效率，对提高劳动生产率以及改善环境起到了积极作用[1]。
大型铝电解预焙阳极电解槽阳极碳耗问题一直是铝电解生产管理重点，随着2017年环保督查趋严，炭块市场价格已接近5000元/t，已占铝锭生产成本的19%左右，因此，对阳极消耗进行技术挖潜增效极为重要，尤其是对于没有配套碳素的电解铝企业。
针对本公司系列电流、设定电压运行实际情况，从阳极尺寸、工艺技术条件、换极周期、操作标准等方面逐项优化匹配，最终达到大幅降低阳极毛耗的目的。
1 阳极消耗的机理[2]1.1 阳极反应过程炭阳极电解中化学方程式如下：反应式（1）为假定电流效率为100%时，生产1mol的铝能生成3/4mol的CO2，这相当于生产1吨铝在阳极气体中100%为CO2气，其排放量为1.22吨，同时消耗333kg的炭阳极。
500kA预焙阳极铝电解槽炭阳极导电性能研究
500kA预焙阳极铝电解槽炭阳极导电性能研究炭阳极是预焙阳极铝电解槽非常重要的“导电和反应部件”。
目前国内外使用的炭阳极，一般由铝导杆、钢——铝爆炸焊块、阳极钢爪、磷生铁环及阳极炭块组成。
其中，阳极铝导杆和钢——铝爆炸焊块、钢——铝爆炸焊块与阳极钢爪一般通过直流氩弧焊连接；阳极钢爪与阳极炭块通过浇铸形成的磷生铁环连接。
受阳极铝导杆化学成分和表面质量、钢——铝爆炸焊块焊接质量、阳极钢爪导电性能、磷生铁浇铸饱满程度及阳极炭块性能等多重因素影响，国内各企业生产的炭阳极综合导电性能即电压降存在非常大的差异。
因此，有必要对降低炭阳极导电性的途径开展研究。
本文立足某500kA铝电解槽炭阳极的组成，对其理论和实测压降数据及影响炭阳极压降的因素展开讨论，并结合数据，提出降低压降的途径，供企业参考借鉴。
一、500kA铝电解槽炭阳极组成500kA铝电解槽使用单块炭阳极，由铝导杆、钢——铝爆炸焊块、铸钢阳极钢爪、磷生铁环及阳极炭块组成。
其各组成部分的化学成分和连接要求见下表1。
表1 炭阳极各组成部分的化学成分和连接要求铝导杆中Al元素含量93～95%,Fe元素含量3～5%,Mg、Cu元素含量＜4%；铝导杆与钢——铝爆炸焊块采用四面45°坡口、直流氩弧焊方式焊接。
焊接前，要求铝导杆底部与钢——铝爆炸焊块铝面无缝隙。
焊接后，焊缝宽度＞30mm；钢——铝爆炸焊块钢面与铸钢钢爪上部焊接时，为了提高焊接效率，不开坡口，沿四面接触缝隙，采用CO2气体保护焊焊接。
为了保证焊接强度，在阳极钢爪钢梁两侧，分别焊两个加强筋（兼具导电作用）；铸钢钢爪的4个爪腿在蘸取煤油——石墨混合液后，通过机械辅助，与阳极炭块炭碗形成间隙配合，间隙之中注入液态磷生铁；磷生铁通过中频感应炉熔炼。
其中C元素含量控制在2.7～3.5%，P元素含量控制在0.8～1.2%，S元素含量＜0.2%。
二、500kA铝电解槽炭阳极理论压降及影响因素铝导杆压降500kA铝电解槽，水平母线均匀分布48组炭阳极。
电解铝碳素阳极消耗评述
电解铝碳素阳极消耗评述刘海军包头希望铝业铝厂阳极车间摘要：电解铝过程中，碳素阳极的实际消耗远高于其理论消耗，直接影响原铝的生产。
本文在分析铝用碳素阳极消耗机理的基础上，评述了电解铝生产中的诸多因素对碳素阳极消耗的影响，这些因素包括：阳极电流密度、电解槽操作温度、添加剂、炭渣消耗、阳极保护措施等。
关键词：铝电解炭阳极净消耗电流密度布达反应炭阳极是铝电解槽的心脏。
炭阳极在铝电解过程中的消耗与其性能或质量有关，也与铝电解工艺条件有关。
降低炭阳极净消耗可提高电流效率，增加铝产量、降低铝电解电耗和电解质温度以及延长炭阳极转换周期，从而提高铝厂的经济效益。
⒈炭阳极消耗机理炭阳极消耗机理可分为三类：电化学消耗；化学消耗；炭渣或粉尘消耗。
⒈1电化学消耗阳极炭耗中大部分是由电解过程电化学反应直接消耗的，在电解铝过程中，含氧络合离子在阳极的表面放电，和炽热的炭反应并放出CO2，CO2以气泡的形式离开电极，电解还原铝的总过程可以用下面的反应式来代表：Al2O3+3/2C=3/2CO2+2Al (1)在电解的过程中阳极反应也有可能产生CO,反应式如下：Al2O3+3C=3CO+2Al （2）如果反应（2）发生，阳极炭耗将是反应（1）的两倍。
然而，一般认为反应（2）只有在很低的电流密度下才会发生，工业电流密度下，阳极反应生成按（1）进行，生成CO2阳极气体。
⒈2化学消耗化学消耗包括炭阳极空气氧化反应消耗、炭阳极与CO2布达反应消耗和铝电解副反应消耗。
⒈⒉1空气氧化反应消耗炭阳极发生空气氧化反应的部位有两处：炭阳极的顶部表面；电解质界面以上暴露的阳极侧部表面。
炭阳极中炭与空气中氧发生下列氧化反应：Ｃ＋Ｏ２＝ＣＯ２ (3) ２Ｃ＋Ｏ２＝２ＣＯ (4) 研究表明：当温度低于727℃时，式（3）占主导地位；温度高于727℃时，式（4）占主导地位。
在正常铝电解条件下，炭阳极上表面温度约小于427℃，炭阳极发生空气氧化反应主要生成ＣＯ２.除温度外，炭阳极中的某些杂质对炭阳极空气氧化反应也起催化作用。
降低电解铝阳极钢炭压降的途径与措施
降低电解铝阳极钢炭压降的途径与措施[摘要] 通过对铝电解用阳极的钢炭电压降进行跟踪检测和研究，从磷生铁水配方、浇铸操作等方面详细分析了影响阳极钢炭压降的因素，对改善阳极钢炭压降的措施进行了总结和探索，阐述了降低阳极钢炭压降的途径和措施。
[关键词] 电解铝；阳极；钢炭压降; 磷生铁; 浇铸1.前言电解铝是高耗能、高碳排放行业，我国电解铝的生产成本中电力成本占到总成本的30～40%，在“碳中和”、“碳达峰”的背景下，电解铝行业要持续、健康发展，提高市场竞争力，节能降碳非常重要。
随着电解技术的不断进步和电解槽的大型化发展，电流效率的显著提升，电解节能降耗的空间越来越小，降低阳极钢炭压降成了电解铝行业节能的重要手段。
本文结合某电解铝公司阳极组装生产，通过分析阳极组装各生产工艺流程中影响阳极钢炭压降的因素，阐述了降低电解铝阳极钢炭压降的的途径和措施。
1 阳极结构及阳极组装工艺铝电解阳极主要由铝导杆、钢爪和预焙阳极炭块三部分构成，结构示意图如图1所示。
图1 阳极结构示意图阳极组装核心是用熔融的磷生铁将导钢爪与预焙阳极炭块以浇铸的形式连接在一起，组成合格的阳极组，送电解槽使用。
电解消耗完炭块后又返回组装工序，经过电解质清理、残阳极压脱、磷铁环压、导杆及钢爪校直等工序后，将合格的导杆钢爪送至浇铸，磷铁环经过筛选、清理后进入中频炉继续生使用，残极炭块返回炭素生产使用。
2 影响阳极钢炭压降的因素分析2.1磷生铁铁水质量的影响磷生铁的作用是将钢爪和阳极炭块连接在一起，是电解铝阳极组装时必不可少的材料，其主要成分是C、Si、Mn、P、S五大元素。
磷生铁水对电压降的影响主要有以下几方面：一是五大元素的配比。
磷铁中的C以石墨形式存在，是强烈的石墨化元素，用于调整铁水温度，它能提高铁水的流动性，减小磷生铁冷却后的收缩，从而保证浇铸后的磷铁环不易松动，有利于导电性能。
当C含量偏低会引起铁水熔炼温度升高，使铁水流动性变差，收缩率大，会导致浇铸后的磷生铁环炸裂，增大磷铁环与炭块之间的电阻，导致磷生铁导电性变差，并会引起磷生铁环与炭碗间松动，导致脱块；Si可促进磷生铁石墨化，提高铁水的流动性，具有抗收缩性能，减小磷生铁的收缩，其含量偏高，会造成铁水熔炼困难，使磷生铁机械性能及浇铸性能变差，增加磷生铁电阻。
500kA铝电解槽阳极效应“趋零化”控制技术
500kA铝电解槽阳极效应“趋零化”控制技术电解槽发生阳极效应时，槽电压和电解温度升高，电化学反应几乎停止，铝液局部发生氧化反应而燃烧，电流效率低下，电能、氟化盐等消耗增加，炉帮熔化变薄，致使槽内衬侵蚀几率增加而影响槽寿命，温室气体碳氟化合物（CF4和C2F6）排放量增多，系列电流波动等，对电解槽长寿高效运行、企业节能减排和职工的职业健康造成一定的不良影响。
因此，各电解铝企业非常重视阳极效应的控制。
本文介绍了山西中润阳极效应“趋零化”控制技术的研究以及在实践中取得的效果。
關键词：500kA铝电解槽;阳极效应;“趋零化”;控制技术1 SY500电解槽的特点山西中润使用的是沈阳铝镁设计研究院有限公司研究设计的SY500电解槽。
由于在设计时充分考虑了相邻列槽、周围槽及槽壳的屏蔽作用，运用优化的电磁场与流动场模型的模拟，SY500电解槽采用大面六点进电非对称配置母线，很好的解决了电解槽磁流体稳定性问题，使电解槽的铝液-电解质界面变形小，铝液流速低。
并且利用成熟的三维电热场耦合计算模型，很好地解决了电解槽本体内衬的等温线分布和热平衡问题，使电解槽在生产中可以保持规整的炉帮形状和合理的炉帮厚度。
打壳下料装置包括打壳机构和定容下料器组成，在设计时对该装置进行了改进，打壳气缸和定容下料器采用6个独立的耐强磁控制阀体控制，使该系统实现了单点打壳、单点下料控制，对于超大容量铝电解槽，更利于均化槽内的氧化铝浓度分布，防止局部效应。
计算机（槽控机）根据工艺状况，自动控制实现氧化铝和氟化铝的下料量，即控制氧化铝浓度和电解质分子比，实现“按需加料”，使氧化铝浓度保持在2～3%范围内，保持槽内电解质中氧化铝浓度的恒定，以获得较高的电流效率。
这些先进的设计技术显著提高了电解槽的稳定性，阳极效应系数设计值为0.03次/（槽·日）。
2 技术条件优化匹配技术优化生产中的技术条件是持续降低阳极效应系数和持续时间以达到阳极效应“趋零化”的关键环节。
降低500kA铝电解槽炭阳极消耗的生产实践
第41卷第3期2019年6月甘肃冶金GANSU METALLURGYVol.41No.3Jun.,2019文章编号：1672-4461( 2019)03-0033-05降低500kA铝电解槽炭阳极消耗的生产实践曹国强(中国铝业股份有限公司连城分公司，甘肃永登730335)摘要:炭素阳极和氧化铝一样，作为铝电解工业生产的基本原材料之一。
降低炭耗也是降低电解铝生产成本的主要途径之一。
当电流效率为94%理论计算炭耗为354kg/t-Al,而实际生产中，预焙槽的实际炭耗量远大于理论炭耗量，两者之间的差值约在100kg/t-Al左右。
减少空气氧化烧损和阳极掉渣，提高阳极质量和操作水平，设置恰如其分的换极周期，合适的电流密度，采用低温、低效应系数、低过热度电解工艺，可以有效降低炭素阳极消耗。
关键词：降低;炭素阳极;消耗中图分类号:TQ151文献标识码：AProduction Practice of Reducing Carbon Anode Consumptionin500kA Aluminum Electrolysis CellCAO Guo-qiang(Liancheng Branch of China Aluminum Industry Co.Ltd.,Yongdeng730335,China)Abstract:Carbon anode,like alumina,is one of the basic materials for the industrial production of aluminium electrolysis.Reducing carbon consumption is also one of the main ways to reduce the production cost of electrolytic aluminium.When the current efficiency is94%,the theoretical carbon consumption is354kg/t-Al,but in actual production,the actual carbon consumption of the prebaked cell is much larger than the theoretical carbon consumption,the difference between the two is about100kg/t-Al.The consumption of carbon anode can be effectively reduced by reducing air oxidation burnout and slag drop,improving the quality and operation level of the anode,setting proper cycle of changing the anode,appropriate current density,adopting low temperature,low coefficient of effect and low superheat electrolysis process.Key Words:reduce；carbon anode；consume1引言现代电解铝工业追求高效率、低能耗、低成本、无严重污染的生产工艺。
炭阳极质量对铝电解生产经济技术指标的影响1
炭阳极质量对铝电解生产经济技术指标的影响炭阳极作为铝电解槽的心脏，其质量和工作状况对铝电解生产是否正常及电流效率、电能消耗、产品等级等经济技术指标影响十分巨大。
工业电解槽，优者电流效率在95％以上，直流电单耗每1t铝在13000kW·h以下；劣者电流效率在85％以下，直流电单耗每吨铝达20000kW·h以上。
劣质电解槽的特征主要表现为阳极本体及其周围的工作状况不佳，一般是电解质及阳极发热，出现以阳极为中心的各类故障，阳极工作状况不好等。
阳极故障电解槽故障中有70％发生在阳极。
电解槽经常出现的阳极故障（病状）有：阳极局部过热、电流分布不均、阳极掉块、阳极“长包”、阳极裂纹断层、预焙阳极块脱落、大量炭渣落入电解质使电解质含碳、阳极四周氧化燃烧、阳极倾斜等。
这些故障，主要由阳极质量问题及电解作业不当引起。
故障发生，破坏了电解槽正常生产技术条件使电解槽出现紊乱状况：电压摆动、电压升高、铝水滚动、电解质表面不结壳、电解槽局部不导电、不工作、引起电流效率急剧下降、直流电单耗及原材料单耗急剧上升、电解操作困难、铝品位下降等恶劣后果，甚至导致停槽。
预焙阳极常见的故障有阳极掉块（脱钩）、阳极长包、阳极裂纹分层等，是预焙阳极不定期更换的主要原因。
（1）阳极掉块（脱钩），预焙阳极炭块因磷生铁浇铸不牢或阳极炭碗缺陷，当在电解槽上使用时，其受热膨胀，会发生阳极炭块与钢爪脱离的现象。
发生此情况需从电解槽中捞出炭块，更换新的预焙阳极。
阳极炭块出现大裂纹，也会裂开掉块。
（2）阳极长包，由于炭块内部质量不均匀，在电解槽上使用过程中，电解消耗速度不一，造成炭块下表面局部突出的现象，称为阳极长包。
预焙阳极有时也会发生阳极长包。
发生此情况需取出阳极，砸掉阳极炭块下面的长包后，该阳极炭块可继续上槽使用。
电解槽工作不正常，炭渣多也会造成“长包”。
（3）阳极裂纹，预焙阳极炭块因成型或焙烧等原因，有时会有横向或纵向裂纹。
一般说来，阳极浇铸前发现的有裂纹的阳极炭块，都不浇铸；在电解槽上使用过程中发现了，需取出更换新的预焙阳极。
500kA预焙铝电解槽炉膛管理探究
500kA预焙铝电解槽炉膛管理探究摘要：在各项科学技术不断创新发展的时代背景下，电解铝技术也进入到快速发展期，其中500kA预焙铝电解槽因其优势特点而成为当下电解铝生产的主力槽型。
进而通过分析并明确500kA预焙铝电解槽炉膛管理的重要意义，确定500kA预焙铝电解槽炉膛管理的主要内容，如槽电压、阳极效应、电解质成分、作业质量等管理内容，并制定可行的管理方案，进而可以保障电解槽工作质量。
本文就500kA预焙铝电解槽炉膛管理意义与内容展开探究。
关键词：500kA预焙铝；电解槽；炉膛；管理前言500kA预焙铝电解槽是目前我国电解铝生产的主要槽型，其具有高产、环保与节能等优点。
因此电解槽热容量大，在接通电源后产生的电流密度高，并且电磁场对电解槽内部液体的影响巨大，导致电解槽的经济使用寿命受到影响。
并且，通过研究发现，若使用规整的电解槽炉膛，一来可以使电解槽内的铝液波动降低；二来可使电流空耗情况减少；三来可使电解槽的内衬得到有效保护从而延伸经济使用寿命。
基于以上分析，应该做好500kA预焙铝电解槽炉膛管理工作。
一、500kA预焙铝电解槽炉膛管理的重要意义500kA预焙铝电解槽炉膛管理的重要意义可以从以下几个方面体现：首先，进行必要的电解槽炉膛管理，积极做好电解槽温度调节工作。
一、可使电解槽一直处于恒定温度状态；二、可将电解槽的热能损耗有效降低；三、可避免能量的不必要输出；四、可将电压稳步降低，避免因侧部水平电流的走向而导致电流出现空耗问题。
其次，进行必要的电解槽炉膛管理，可有效延长电解槽的经济使用寿命。
而规整的炉膛可以控制并预防溶解后的电解质侵蚀电解槽内部侧面的炭块。
并且，进行必要的电解槽炉膛管理，可以提高电流效率。
同时，规整的炉膛可以使电流都集中且垂直的流入到电解槽底部，从而使电解槽内部铝液的镜面面积有效收缩，也可以使阴极电流密度增大，进而可以为电流提供更大的活动空间，增加电流密度，达到提高电流效率的目的。
浅谈铝电解槽掉电压原因及处理措施
浅谈铝电解槽掉电压原因及处理措施摘要：本文通过对铝电解槽掉电压的原因进行分析，指出掉电压对电解槽的危害，并提出了掉电压问题的处理方法和预防措施，对维护电解槽稳定高效生产，有较大的促进作用。
关键词：铝电解槽掉电压炉膛处理前言掉电压又称“电压下滑”，从理论上讲在磁场的作用下，由于铝电解槽槽内溶体在内外作用力的影响下，使电解质和铝液界面形状发生改变，造成极距发生变化，电流分布不均匀而引起电解槽监测电阻或电压时发生周期性波动的一种不稳定现象。
1 掉电压原因1.1 工艺控制不当导致的掉电压（1）由于槽电压偏低、电流强度低、铝水平过高、分子比过低，长期炉底偏凉,炉底沉淀结壳多，伸腿长，铝水运动受阻翻滚到电解质上面直接阳极底掌接触短路，造成电压下滑。
（2）由于炉膛上涨严重炉膛畸形，槽底结壳分布不均匀，炉帮空，造成铝液中纵向电流增多，水平磁场与纵向电流相互作用，产生一种向上的电磁力使局部的铝液向上翻滚接触阳极底掌短路，造成电压下滑。
（3）由于分子比调整过快，电解质含炭，局部氧化铝浓度高。
分子比调整过快，会使电解质过热度偏大而熔化炉帮，侧部散热增大，炉底发凉结壳而形成水平电流。
表现形式往往为槽温下降过快而产生电压摆。
另外炉底沉淀过多，伸腿涨的过大，阴极压降升高致使水平电流增加，形成畸形炉膛，并产生电压摆。
以下是某铝厂300kA系列112号槽分子比上一个周期2.58，经过调整后降至2.3，下降过快导致掉电压。
图1 工艺控制不当导致的掉电压1.2 压槽极距不够导致的掉电压（1）换极、收边、出铝、堵料等操作过程落入电解槽内物料过多导致局部炉底沉淀过厚，电解槽浓度过大，电阻增大槽电压升高，人为或槽控机强制降电压导致的压极距，造成掉电压。
（2）阳极滑落入铝水短路导致的掉电压。
阳极掉块使阳极电流密度增大，由于掉渣掉块，缩小了阳极的导电面积，电极电阻升高，炭渣累积，电解质电阻增大，在阳极在阳极侧部，使炉帮融化，造成掉电压。
以下是某铝厂300kA系列135号槽由于阳极掉块引起掉电压。
电解槽内炭渣对铝电解生产过程造成的影响
M etallurgical smelting冶金冶炼电解槽内炭渣对铝电解生产过程造成的影响杨建平摘要：在铝工业生产过程中，通常采用电解的方式来生产高纯度的铝，铝电解生产过程需要控制生产环境，然而，在铝电解生产过程中，电解槽内部经常会受到各种影响产生大量炭渣，从而阻碍了生产进程。
本文详细分析了电解槽内部产生碳渣的主要原因，并进一步探讨了炭渣对铝电解生产的负面影响，同时结合理论与实践，提出了相应的改进策略。
关键词：电解槽；炭渣；铝电解生产随着我国工业技术的快速发展，化学工业为人们的生活和社会生产带来了实际的好处。
其中，铝电解法在工业生产过程中被广泛采用，通过氧化铝的电解操作可以有效地获取高纯度的铝，进一步推动了工业的发展。
在铝电解生产过程中，电解槽内部的熔剂通常是冰晶石，溶质主要是氧化铝，而阴极和阳极则采用炭块作为电极材料。
虽然使用炭块具有许多优势，但也容易产生炭渣。
电解槽内的炭渣经常出现，其产生原因多种多样，对铝电解生产的不同阶段都会造成不同程度的影响。
因此，操作人员应详细分析电解槽内的炭渣含量，并针对性地调整操作方案，推动铝电解生产过程的改进，持续提高生产质量。
1 电解槽内炭渣生成的原因1.1 原材料质量不达标铝电解生产过程中使用的原材料包括沥青、石油焦等，这些工业材料往往容易掺入杂质，如煤粉、砂石等。
不同浓度的杂质掺入铝电解原材料会导致性能差异，使得铝电解生产过程中所使用的原材料质量参差不齐。
当前使用的石油胶中含有的杂质越高，杂质成分种类也越多，可能会刺激材料产生更大的负面影响。
很多杂质中含有P、V、S等元素，这些微量元素会极大地降低阳极的抗氧化性能，在高温焙烧作用下，使得杂质化合物进入阳极，导致阳极掉落炭渣的情况。
1.2 阳极质量有问题在大多数电解生产过程中，阳极制品通常由炭素材料加工而成。
然而，在制造过程中存在许多客观制约因素，这些因素会影响阳极的质量，导致其无法达到相应的标准，从而在后续的铝电解过程中表现出不足之处。
降低阳极铁碳压降方法
降低阳极铁碳压降方法在电解铝厂的生产中，阳极被誉为“电解的心脏”，而作为阳极组装质量的主要指标，铁—碳压降的高低，在一定程度上决定着吨铝电耗的高低。
特别在大型预焙铝电解槽的生产实践中，电流强度普遍较大，每处压降（既使很小）长时间累计下来就是很大的数字。
如何降低铁—碳压降，可以说是直接关系到铝电解生产成本的大问题之一。
采用各种具体措施降低铁—碳压降，收效甚好。
一般来讲，促使阳极铁—碳压降升高的原因主要有以下几个方面：1、钢爪砂洗除锈不到位，高度不够，不洁净，有铁锈、杂质等附着在上面，形成隔离层，影响导电，从而使压降升高。
2、磷生铁中粉尘和碳粒处理不达标，在浇注过程中产生杂质气泡夹杂，增大磷生铁的电阻，使压降升高。
铁水中的气体和非金属夹杂物含量不仅影响强度和致密度，而且还与磷铁形成气孔、裂纹等缺陷有关，还直接降低导电性能。
3、浇注前对碳碗的吸灰、清理不干净，会影响铁水的流动，或者混入铁水，造成铁水与碳碗接触不紧密，铁水本身夹杂。
吸灰不干净，也可导致浇注后磷铁环与碳碗之间有明显的缝隙，导杆可以轻微的晃动。
在浇注过程中，钢爪上粘结的氧化铝粉或面壳块会落入碳碗，影响浇注质量。
4、爪头上抹的铅粉、石墨涂料不到位，不均匀，不能起到良好导电作用，反而使压降升高。
铅粉、石墨中的水分挥发不出去，会使铁水在浇注中起泡或翻腾，严重时还会发生放炮现象，影响浇注质量。
5、浇注中因碳块潮湿，不得不进行二次浇注（先在碳碗中注入少量铁水，对碳块进行预热，然后再进行浇注，从回收到车间的残磷铁碗上，可以很清楚的看到二者有一道明显界限），浇注铁水流速不均匀或流速过快，都会使铁水收缩不合理，形成磷铁环断裂缝，即炸裂缝（有的有两处以上断裂纹）。
二次浇注会使铁水上下翻腾，夹杂气泡，两次浇注磷铁间出现断层，增大电阻，在电解生产中产生热量，严重的会造成阳极碳块整个脱落。
6、钢爪、阳极碳块本身质量有问题，杂质过多。
钢爪中有气孔、夹渣，会影响钢爪的导电性能。
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500kA铝电解槽炭阳极理论压降及影响因素
一、钢——铝爆炸焊块压降
500kA铝电解槽使用的爆炸焊块规格一般有两种：用于钢爪、铝导杆连接的爆炸焊块规格为235mm×215mm×52mm；复合层中铝的厚度约为20mm。
高温、腐蚀环境和强电流冲击因素会使钢——铝爆炸焊块压降增大。
研究表明，钢——铝爆炸焊块压降的设计经验值约为10mV。
二、阳极钢爪的压降
500kA铝电解槽与其它电流等级槽型一样，采用消失模工艺生产的ZG230-450阳极钢爪。
国内部分企业为了提高钢爪的铸造、力学性能和导电能力，还在钢液中添加了稀土元素。
但是，实践证明，铸钢阳极钢爪在使用过程中，存在内部夹杂、气孔等缺陷，严重时刚爪甚至发生断裂问题，且钢爪在使用过程中的表面氧化、脱层问题也尤为严重。
通常，规格为890mm×150mm×80mm铸钢钢爪设计压降为27mV。
某500kA铝电解系列铸钢阳极钢爪理论设计压降约为60mV。
三、铁——炭压降
阳极钢爪与阳极炭块之间的铁——炭压降，与钢爪表面质量、磷生铁化学成分、浇铸质量等因素有关，尤其是C、S、P元素含量对其流动性和石墨化度存在明显影响。
在较理想状态下，磷生铁应该有好的流动性，冷却时收缩率要小，尤其是不应在与钢爪表面接触位置形成较大的收缩缝或塌陷。
以某500kA铝电解系列使用的磷生铁为例，其C元素含量为2.6%左右，S元素含量为0.28%,磷元素含量1.21%,3项数据均低于预期指标，浇铸出的磷铁环存在不饱满、易裂纹等问题。
某500kA铝电解系列实测出的铁——炭压降理论设计值约为112mV。
四、阳极炭块压降
阳极炭块以电煅石油焦为骨料，沥青为粘结剂，经混捏、挤压和焙烧成型。
阳极炭块本身的压降与化学成分、致密程度、厚度等有关。
在实践过程中，普遍认为阳极炭块的灰分应保持在较低水平，且气孔率不能过大。
某500kA铝电解槽使用的阳极炭块，厚度为620mm,阳极电流密度接近0.804A/mm2,且在400~900℃温度区间内，阳极炭块的电阻系数为55×10-4Ω·cm。
通过计算，其阳极炭块压降V炭为：
V炭＝d·ρ·h
＝1.0502·A·cm²·55×10-4 Ω·cm·33.25cm ＝192mV ρ：阳极炭块电阻系数(单位：Ω·cm)
d：阳极炭块平均电流密度(单位：A/mm²)
h：阳极炭块有效导电高度(单位：Ω·cm)
综上，炭阳极不同的组成部位其压降的影响因素不同，高温、腐蚀环境及强电流冲击因素会使钢——铝爆炸焊块压降增大；钢爪表面质量、磷生铁化学成分、浇铸质量等关系着铁——炭压降；而阳极炭块本身的压降又与化学成分、致密程度及厚度有关。