高效低耗长寿命铝电解槽的综合技术开发与应用
铝电解的节能降耗措施及节能产品的应用
智能制造数码世界 P.258铝电解的节能降耗措施及节能产品的应用张世全 黄河鑫业有限公司摘要：通过生产实践，对铝电解生产制定出工艺及动力节能降耗措施，本文主要针对工艺方面采用新技术、降低电解槽平均电压，动力方面采取有效措施控制混合炉铝液温度，从而达到节能降耗，提高企业经济效益的目的。
关键词：公路建设 机械设计 自动化1、概述电解铝是用电大户，电耗占吨铝成本的40％左右，如果做好电解工艺和动力用电方面的节能降耗工作，降低吨铝综合交流电耗可有效提高公司的经济效益。
该厂开展多种形式的节能宣传活动，以科学发展观为指导，以提高和优化能源利用率为目标，按照“减量化、再利用、资源化”的原则，实现以尽可能少的能源消耗和尽可能小的环境代价，获取尽可能大的经济和社会效益，建设资源节约型和环境友好型社会，坚持技术创新、技术改造节能与技术管理节能并重的原则，加大技术创新、技术改造节能的投入力度，强化技术管理节能为主的节能战略。
为此该厂特成立节能规划领导小组，制定《能源标准量化管理实施细则》，强化管理，使广大员工清楚地认识到能源的重要性，抓好、管好能源的利用，以实现可持续发展为目标，创建节约型企业。
2、工艺节电措施工业铝电解槽吨铝的直流电单耗，与电解槽的平均电压和电流效率两个因素有密切关系，电流效率的提高哪怕是1％也是相当困难，因此我们主要从降低平均电压进行挖潜来降低电解生产过程中的电能消耗，我们目前主要采取的措施是通过保持合理的工艺技术条件，使槽况平稳，加强日常操作质量，同时优化改进电解槽计算机控制参数。
继续加强节能降耗工作，要做好工艺节电工作，主要是降低电解槽平均电压，应从以下几个方面挖掘潜力，寻求可节电的空间：2.1降低线路压降（1）提高操作质量，严肃工艺纪律，降低卡具压降、端头压降、短路口压降和炉底压降。
使用导杆清洗剂，降低导杆和阳极垫板接触压降；使用阳极钢爪保护炭环，降低阳极钢－炭接触压降。
卡具压降≤8mv；垫板压降≤4mv；短路口压降≤30mv；端头压降A 侧≤18mv、B 侧≤5mv。
全石墨化阴极铝电解槽生产技术及实践
热冲击（冲击电压控制要求＜ 3.5V），因此做好电解槽装槽
物料的匹配就显得非常重要。
表 2 某企业采取的电解槽焙烧启动装炉材料表
项目 冰晶石 碳酸钠 破碎覆盖料 氟化钙 电解质粉 液体电解质
单位 T T T T T T
装炉 8 3 — 0.5 20 —
交流电 万度 —
焦粒料 石墨碎 阳极组
T 0.8-1.0
阳极吊装合格后，需要进行物料装炉。某企业采区“半 空心混合料装炉法”，也是作者提倡的做法。即阳极挂好后， 首先在阳极中缝铺设 100mm~150mm 冰晶石，同时将装槽 用 0.5t 氟化钙均匀铺撒在电解槽周围伸腿表面。再就是利用 电解质块在阳极间缝上表面和外立面砌筑堰墙，用 50mm 厚的硅钙板封堵阳极中缝上表面，在阳极上表面和槽周边填 充电解质和碳酸钠混合料至阳极上表面 100mm 处。根据情 况可继续在混合料上添加 3~5t 电解质粉作保温料保温。这 种“半空心混合料装炉法”，一是避免电解槽阴极在焙烧过 程中由于中间空而高温氧化 ；二是确保启动时灌入液体电 解质很快充满炉膛 ；三是在阳极间缝、中缝、阴极表面形成 热流通空间，保证焙烧温度均匀 ；四是整个阳极和阴极在混 合物料的保温空间内，均匀受热而防止了阳极和阴极表面氧 化及热损失。 2.4 两端分流技术
阴极及配套内衬技术，具有高稳定性、低能耗、长健康槽寿 命的技术特点，其技术优势主要在于低炉底压降、低水平电 流、高磁流体性能和合理的热平衡分布，提供了电解槽长期 低能耗稳定运行的基础平台。 1.1 全石墨化阴极组
某公司石墨化阴极组电解槽技术采用新式石墨化浇铸 复合阴极技术优化阴极组结构，使用生铁浇铸替换传统的炭 糊扎固连接形式，同时优化钢棒及钢棒槽截面（见图 1），降 低铝液中水平电流和炉底压降，提高电解槽磁流体稳定性， 从而降低电解槽运行压降，达到节能降耗的目的。
铝电解槽生产技术条件与工艺技术应用研究
铝电解槽生产技术条件与工艺技术应用研究摘要：本论文对铝电解槽生产技术条件与工艺技术应用进行深入研究。
首先介绍铝电解槽的工作原理和重要性，随后探讨铝电解槽生产中的关键技术条件，包括温度、电流密度、电解质、搅拌等。
接着，重点分析铝电解槽的工艺技术应用，包括自动化控制、新型电解质材料、节能减排技术等。
最后，总结现有研究成果，并展望未来铝电解槽技术的发展方向。
关键词：铝电解槽；生产技术条件；工艺技术应用；引言：铝电解槽作为铝生产的关键装置，在现代工业中占据着至关重要的地位。
铝是一种广泛应用的轻质金属，具有良好的导电性和导热性，被广泛用于建筑、汽车、航空航天、电子等领域。
而铝电解槽作为铝电解生产的核心设备，其稳定运行和高效生产对于保障工业供应、提高铝产量和质量至关重要。
一、铝电解槽工作原理铝电解槽是铝电解生产的核心设备，其工作原理和生产技术条件对于保障铝生产的效率和质量至关重要。
铝电解槽是一种电解池，用于从铝矿石中提取铝金属。
其基本工作原理是利用电解作用将氧化铝还原为金属铝。
在铝电解槽中，一侧设有铝矿石的还原区（称为阴极区），另一侧设有氧化区（称为阳极区）。
两个区域之间通过电解液（通常为熔融的氟化铝盐）进行电解反应。
在电解过程中。
阴极区的还原反应发生如下：2Al2O3(l) + 3C(s) → 4Al(l) + 3CO2(g)。
在这个反应中，氧化铝（Al2O3）被还原为铝金属（Al），而碳（C）被氧化为二氧化碳（CO2）。
铝金属会在阴极上析出，并随着时间推移逐渐积累。
同时，二氧化碳会从电解槽中排出。
在阳极区，氧化反应发生如下：6C(s) +3CO2(g) → 3CO(g)。
在这个反应中，碳（C）被氧化为一氧化碳（CO），并以气体形式从电解槽中释放出去。
二、影响生产的关键技术条件铝电解槽的生产效率和质量受到多种技术条件的影响，以下是一些关键技术条件的详细论述。
2.1 温度控制电解过程需要在高温条件下进行，通常在700°C至1000°C之间。
延长预焙铝电解槽寿命的技术方案和对策
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命的 延长起 了关键性 作用 ２３ ２ ．３ 艺技术条件的优化保持
浅谈铝电解生产的高效节能和环保
浅谈铝电解生产的高效节能和环保当前，国内的铝电解技术其总体效果已经达到国际化水准，可是中国在电解槽内衬应力规划、热平衡规划以及电解制造管理措施方面，同国际先进水平比较，还存在较大的差距。
中国铝电解槽提高产率的潜能比较大，随着国内铝电解技术的日益发展，这个潜力将会慢慢发挥出来，变成国内原铝产能不断增长的关键途径。
标签：铝电解技术；高效；绿色；节能；措施；探析铝电解制造属于高能耗产业，伴随铝电解产业的制造技术不断完成，在当前重大预焙操，电解铝中直流电耗以减少为13000kW·h/t上下，可是相较于理论电耗依旧相差许多，能源使用率很低。
所以，节能减排依旧是当前铝工业的重要研究内容。
再加上资源和能源成本的提高，和对环保要求的日益提升，节能环保理论自然就变成了铝电解工业制造技术控制的焦点。
1.电能效率测算和减少电单耗措施能量效率=（理论电耗÷具体电耗）×100%，假定电解槽电流性能是I，平均电压是V，电流效率是r，理论最小电压是V1，电解时间是t，那么：电能效率=（V1×I×t/V×I×r）×100%=（V1/V×r）×100%由此不难发现：在特定环境下V1是固定的，电能效率和平均电压属于反比凡茜，和电流效率为正比关系。
可以看出，铝电解中电耗的决定因素是电解槽内的平均电压与电流效率。
所以，减少平均电压和提升电流效率均可以实现降低能耗的目标。
2.环保措施近些年，全球各个铝业单位均十分關注环保，采用了许多措施降低铝电解环节出现的温室、有害以及含尘气体对环境的影响，其主要措施是：（1）提升集气率；（2）减小阳极效应指标。
当前，全球先进效果已经减小到了0.01-0.04个/（槽·日），最终目标是0；（3）减少阳极效应时段。
当前全球先进效果阳极效应时段平均时间不大于10s；（4）减少换极时段，提升换极智能化水平；（5）电解槽没有效应开启。
电解槽低电压和低效应工作方案(报送稿)
兰州铝业股份有限公司降低电解槽电压和效应系数、缩短效应时间工作实施方案根据中铝公司和我公司节能降耗工作要求，进一步提高我公司电解系列的技术经济指标，降低电解槽电耗，是当前公司生产管理的一项重要工作，而目前开展降低电解槽电压和效应系数的试验具有重要意义。
电解槽工作电压的降低不是单纯地降低极距，而是通过提高电解质的导电率、阴阳极导电性和降低各部分接触压降和降低阳极效应系数和缩短效应时间来实现的，所以这是一个全公司各个工序都应提高自己工作质量的综合工程：包括阳极的质量、导杆修复质量、钢爪修复质量、磷生铁浇铸质量、焊接质量、大修筑炉质量、阴极块的质量、阴极块和阴极棒的连接质量、氧化铝的下料量、氧化铝的质量、打击头的修复、阳极换极质量、导杆与母线的压接质量、供风质量等。
一、成立公司领导小组1、由电解二厂、生产运行部、质量监督部、机修厂、炭素厂和技术中心共同组建。
任务是：计划、实施、现场测试和现场执行。
在电解二厂建立现场测试组。
2、领导小组组长：肖伟峰副组长：杜立中组员：范爱民、郭兰江、肇玉卿、刘连会、杨保仲、马永国、陆惠国、崔亚东、李兴虎、魏世湖、杨青、李美、谷文明、张扬等工程技术人员及相关部门、分厂的操作人员二、降低阳极效应系数工作的实施依据与生产过程管理1、阳极效应发生的主要原因：氧化铝供给不足（下料量偏低）；电解质溶解氧化铝能力偏差（温度低、过热度低、电解质成分不合适）；电解质传质能力不足（电解质发粘）。
2、发生阳极效应产生的不良影响：发生阳极效应时排放大量温室气体；造成电解槽温度和电解质成分的波动；降低电流效率；增加能耗和氟盐消耗。
3、当前国内阳极效应系数高的主要原因：工艺上人为等待效应；氧化铝输送及下料故障或不准确；控制模型不适应；氧化铝质量不稳定；阳极质量问题；工艺条件问题；限电或供电不足。
4、在条件许可的情况下，选用易于溶解的砂状氧化铝，并且尽量稳定控制－325目的氧化铝在一定范围内，同时提高阳极质量，对于促进氧化铝与熔盐电解质的反应效率有很大帮助，减少了阳极效应产生的几率。
铝电解槽综合节能技术的开发与应用
铝电解槽综合节能技术的开发与应用发布时间：2022-04-27T13:35:07.180Z 来源：《中国科技信息》2022年33卷第1期作者：何新光[导读] 现代铝电解槽生产热效率一般只有50%何新光新疆众和股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830013摘要：现代铝电解槽生产热效率一般只有50%，大约有50%的热量散失于周围环境和被烟气带走。
其中一部分热量是通过槽四周和阳极上部以辐射、对流的方式损失掉，并且大量的高温空气排放入大气中也是一种能源浪费和热污染。
当代铝电解技术发展的方向是向着“低极距、节能减排”的技术方向发展。
研究开发保温型铝电解槽，降低电解槽热量损失是实现电解生产节能减排的重要手段。
本文结合生产实践，对铝电解综合节能技术进行分析和探讨。
关键词：铝电解槽；节能技术；开发；应用；引言在铝电解生产过程中，碳素阳极可作为导体，将直流电导入电解槽，也可作为基本原料，参与电化学反应。
随着电化学反应的进行，阳极被不断消耗，因此需要定期更换阳极。
但是，每次更换阳极都是对电解槽的一次干扰，更换阳极后电解槽物料和能量平衡遭到破坏、电流分布发生变化，并且在操作过程中搅动铝液加速了铝的二次反应，降低电流效率;另外，如果操作不规范，壳面块打捞不干净，还会造成阳极长包甚至发生滚铝事故等。
1电解槽保温节能技术研讨开发保温型铝电解槽，减少电解槽热损失，实现铝电解槽在低电压下稳定高效运行是目前全球铝行业的发展趋向，特别是在当前电价居高不下，能源极度紧张的情况下，各企业纷纷研究开发应用各种保温技术，降低铝电解槽散热量，从而实现最大限度降低吨铝电耗，降低生产成本。
因此，加强铝电解生产保温技术的研究开发及应用，实现低耗、经济、环保生产，具有非常重要的意义。
传统散热型铝电解槽散热比例如图1所示，从图1中可以看出要减弱铝电解槽散热，提高能量利用率，必须加强铝电解槽槽上部和侧部保温。
针对400kA 大型预焙电解槽散热情况及生产工艺配置情况综合分析后，研究开发了节能型新型铝电解槽结构及新型保温型槽罩，使电解槽由“散热型”向“保温型”转变，提高了电解槽能量利用率，延长了槽寿命，改善了作业环境，降低了企业生产成本，实现铝电解槽低耗、低排、低成本及长寿运行。
降低铝电解槽电能消耗措施的探讨
降低铝电解槽电能消耗措施的探讨摘要：一直以来，工业铝电解槽的电能消耗都是与槽电压与电流效率两种因素紧密相关的，因此可通过控制槽电压的方式，逐步实现提升电流效率与控制电耗的目的。
本文首先分析了降低电解槽平均电压的有效措施和方法，继而提出了有关铝电解槽的相关节能技术。
关键词：铝电解槽；电能消耗；措施引言自进入到新世纪之后，我国的工业化进程与地方经济都处于持续性发展的状态中，并且能源的供应也日渐紧张，在此背景下，积极开展节能降耗的工作与寻求相关节能技术已经逐渐成为了电解铝企业目前与之后的首要性工作。
一、降低铝电解槽电压的措施（一）控制阳极压降的措施这一措施所涉及到的内容主要包含如下三点：首先焙烧作用，积极组装相对合格的阳极组块。
其次，在进行上卡具之前，需尽可能将导杆与阳极母线的压接处刷干净，尽可能拧紧卡具，防止卡具压降出现偏高的状况。
最后，看过你只钢炭压降，添加极上保温料，运用AI203，对钢爪-炭块的基础部位进行覆盖，促使Fe-C接触点的温度得到充分提升，极上保温料厚度18厘米左右是相对最适宜的，这对减少电解槽散热量非常有利。
（二）减少阴极电压降的措施降低阴极电压降的重要措施在于控制槽底沉淀与结壳的形成。
令技术条件稳定性得到充分保证，促使电解槽在自适应的状态下保持创建槽底热平衡，提升阴极部分的导电率，在具体生产中控制阴极电压降，从阴极材料的选择、电解槽的砌筑与电解槽的日常管理等角度作为切入点，具体要求如下：首先，选择导电性相对最佳的的阴极炭块，促使阴极电压降降低。
其次，选用半石墨化或者石墨化的阴极炭块，这对降低阴极电压降意义重大。
再其次，在正常生产进行过程中，稳定适宜的技术条件可有效保证炉底压降最低，保证炉底干净，令其不会产生沉淀或者结壳，这也是控制炉底压降的有效措施。
二、新概念节能技术应用近年来，在国内节能减排要求日益严格的环境下，随着电解铝技术的进一步深入开发，自2008年起国内各种节能型电解槽技术发展迅猛。
NEUI600kA超大容量铝电解槽技术应用与行业进步
机械加工与制造M achining and manufacturing在有色金属中，铝居首位，2017年占有色金属总产量的57%，是国民经济建设不可或缺的基础原材料。
我国原铝产量已连续多年位居世界第一，据不完全统计，2017年占全球铝产量的55%以上，特别是进入21世纪以来，年均增速超过12%，铝产量的快速增长离不开核心装备大型化技术的支撑。
众所周知，在工业生产中，主体装备大型化有利于节能、降耗、减排，更为重要的是可带来项目建设投资和运行成本的大幅降低。
因此，装备大型化一直引领着制造行业的发展方向。
对于电解铝行业而言，其装备大型化主要体现在铝电解槽容量的提升上。
我国自20世纪70年代开始铝电解槽大型化技术开发，相继开发了200kA、300kA、400kA和500kA级大型铝电解槽技术。
槽容量的历次大型化都有力推动了行业技术进步，提高了效益，加速了产能提升，奠定了我国铝工业大国地位。
为实现铝工业强国目标，引领世界铝电解技术发展方向，有必要开发更大容量的600kA级铝电解槽技术，这对我国铝工业技术实现跨越式发展具有重大意义。
1 技术瓶颈与突破然而，随着铝电解槽容量的进一步大型化所带来的磁流体稳定性、热平衡、结构稳定性和环保关键技术问题越来越突出，是一个极为复杂的系统工程。
东北大学设计研究院采用的“数值模拟+”铝电解槽大型化技术开发方式，与传统的“1：1工业试验”方式相比，开发周期短，开发成本低，并且提高了技术开发的准确性。
采用该开发方式，攻克了容量超大型化所带来的磁流体稳定区间大幅降低、比表面积散热负荷急剧增加等磁流体稳定性和热平衡方面的关键技术难题，形成如下技术创新成果：（1）超大容量铝电解槽磁流体稳定性技术：通过优化控制铝液中垂直磁场和水平电流两个关键要素，突破了600kA级超大容量铝电解槽磁流体稳定性技术瓶颈，将磁流体稳定性所需的垂直磁场绝对值平均值的临界值由3.75Gs提高至6.69Gs，大幅度拓宽了磁流体稳定性区间，为铝电解槽高效、稳定运行奠定了基础；（2）超大容量高产率铝电解槽热平衡耦合控制技术：通过对影响铝电解槽热平衡全要素的耦合优化控制，实现了铝电解槽预期的热平衡状态；（3）多阶柔性分体式管桁架梁结构技术：解决了铝电解槽大跨度上部支撑结构的稳定性问题，同时降低了工程造价，其中钢材节约10%，厂房投资节约5%；（4）铝电解槽高位分区集气结构技术：提高了槽罩内负压分布的均匀性，集气效率达到99.6%，污染物总量控制实现了超低排放，超过了国标、欧标排放要求。
电解铝行业节能降碳改造升级实施指南
电解铝行业节能降碳改造升级实施指南电解铝行业是我国重要的有色金属行业之一，也是能源消耗较大的行业之一。
为了实现节能降碳的目标，推动电解铝行业的可持续发展，需要进行改造升级。
本文将从技术、管理和政策三个方面提出电解铝行业节能降碳改造升级的实施指南。
一、技术方面1. 采用先进的电解槽技术：选择具有高效低能耗特点的电解槽技术，如静电槽、新型氧槽等，提高电解效率，减少能源消耗。
2. 推广新型电解液配方：研发新型电解液配方，减少电解液的浓度和温度，降低能源消耗，提高电解效率。
3. 引进高效节能设备：更新电解槽、电解设备等关键设备，采用高效节能设备，提高生产效率，降低能源消耗。
4. 应用智能化控制系统：引入先进的智能化控制系统，实现对生产过程的精细化控制和优化，降低能源消耗。
二、管理方面1. 建立能源管理体系：制定电解铝行业的能源管理标准和指导文件，建立能源管理体系，加强对能源消耗的监测和控制。
2. 培训提升员工意识：加强对员工的节能降碳培训，提升员工的节能意识和技能，促进能源管理的落实。
3. 加强设备维护和管理：加强对关键设备的维护和管理，定期进行设备巡检和检修，确保设备的正常运行和高效节能。
三、政策方面1. 减少能源消耗的税收政策：制定减少能源消耗的税收政策，对采用节能降碳技术的企业给予税收优惠，鼓励企业进行改造升级。
2. 建立排放减排指标制度：建立电解铝行业的排放减排指标制度，对企业进行碳排放的约束和监测，推动企业减少碳排放。
3. 资金支持政策：提供资金支持，鼓励企业进行节能降碳改造升级，推动电解铝行业的可持续发展。
电解铝行业节能降碳改造升级是实现可持续发展的必然要求。
通过技术创新、管理提升和政策支持，可以降低能源消耗，减少碳排放，推动电解铝行业向着绿色、低碳、可持续发展的方向迈进。
希望相关部门能够制定出切实可行的实施指南，引导电解铝行业做好节能降碳工作，为推动我国经济转型升级做出积极贡献。
综合控制技术
图12 219#槽电解质温度和液相线温度变化趋势曲线
从图12可以看出实验槽电解质温度和液相线温度变 化曲线比较有规则，基本上控制在设定范围内，过热度 比较恒定，说明实验槽槽况运行比较稳定。
图13 219#槽炉底压降、温度和标准偏差图
从图13可以看出平均电解质温度和平均液相线温度都 在预定范围之内，电解质温度标准偏差和液相线温度标准 偏差也在预定范围之内，基本成平行线运行，说明过热度 变化处于稳定状态，平均保持在5～6℃。
图5 试验4天开槽阳极消耗情况
图6 试验8天后阳极使用情况
2.5 氧化铝浓度控制试验结果
图7 221#槽8个小时氧化铝浓度与NB间隔变化曲线图
图8 221#槽20个小时氧化铝浓度与NB间隔变化曲线图
图9 221#槽24个小时氧化铝浓度与NB间隔变化曲线图
从图7、图8、图9可以看出221#实验槽 氧化铝浓度分别在8个小时、20个小时、24 个小时内变化幅度较小，曲线变化平稳； 同时从图中还可以看出221#实验槽NB间隔 变化较小，而且随着氧化铝浓度的变化而 变化，把氧化铝浓度始终控制在一定范围 内，从而使得电解槽运行平稳，电流效率 提高，直流电耗下降，节能效果显著。
300KA电解槽 综合控制技术应用研究
1、总论
技术背景： ：
目前，伊川铝厂已形成40万吨电解铝的生产能 力，积累了丰富的实践经验，自主开发了一系列铝 电解新技术，为中国铝电解工业做出了巨大的贡献。 但是电流效率一直在92～93%之间徘徊，和国外相差 2～3%；槽寿命预计可达到1800天以上，而国外的槽 寿命已达到2500～3000天；直流电耗为13400kwh/tAl以上，和国外的直流电耗12800kwh/t-Al相比，有 相当大的差距。正是在这种差距下，我们和沈阳铝 镁设计研究院、北方工业大学、上海贺利氏电测骑 士有限公司等进行技术合作，共同开发了“300KA 电解槽综合控制技术” 。
NEUI铝电解槽阴极铝钢直焊技术开发及应用
NEUI铝电解槽阴极铝钢直焊技术开发及应用
景伟;刘剑飞;董振;宋滨;班允刚;刘靖
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】节能降耗不仅仅是企业的经济性问题,而且是关系到企业生存和发展的关键问题。
针对铝电解槽传统焊接工艺技术压接接触压降和焊接焊口压降偏高的缺点,开发了NEUI铝电解槽阴极铝钢直焊焊接工艺技术,与传统焊接工艺技术相比,可将阴极钢棒与铝软带之间的压降降低约10mV左右,按照600kA电流计算,单槽年节约电量约为5.25×10^(4)kW·h。
该技术已在多家铝厂得到推广应用。
【总页数】3页(P7-9)
【作者】景伟;刘剑飞;董振;宋滨;班允刚;刘靖
【作者单位】云南宏合新型材料有限公司;东北大学设计研究院(有限公司)
【正文语种】中文
【中图分类】TF821
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电解铝节能技术发展及应用浅议
电解铝节能技术发展及应用浅议[摘要]本文基于电解铝生产工艺，对电解铝生产的主要能耗以及降低能耗的主要途径做了分析。
同时基于现阶段电解铝生产节能减耗的主要技术方向做了探讨，并重点对电解铝“低温低压节能技术”做了说明和应用分析。
[关键词]电解铝；节能技术；低温低压中图分类号：f279 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0050-02“十二五”（2011-2015年）是我国经济社会发展的重要战略机遇期，也是转变发展方式，加快建设资源节约型和环境友好型工业体系的关键时期。
工业化、城镇化快速发展，经济增长的能源资源和环境约束日益强化，工业作为能源消耗的主要领域，是节能工作的重点和难点，编制并实施好工业节能“十二五”规划，对于促进工业转型升级，实现工业可持续发展，确保完成节能减排约束性目标具有重要意义[1]。
电解铝工业是我国重要的基础产业，占世界的40%。
然而电解铝产业历来被称为“高耗能产业”，2012年全国总耗电量4.75万亿千瓦时，仅电解铝一个行业耗电量就占去5.4%。
所以研究和开发电解铝产业的节能技术对我国产业结构调整以及社会转型发展具有重要的价值。
一、电解铝生产工艺简介目前电解铝企业普遍采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法进行生产。
其原理是以氧化铝为原料，冰晶石等氟化盐为溶剂，炭素材料为阳极和阴极，通入直流电，在阳极和阴极间发生电化学反应，使电解质中的铝离子在阴极上得到电子而析出得到铝液，氧离子在阳极上放电生成二氧化碳和一氧化碳混合气体。
定期用真空抬包将电解槽中铝液吸出运往铸造工序铸造成铝锭。
电解铝生产的主体设备是铝电解槽，预焙阳极电解槽为当今铝工业发展的主流槽型，我国预焙电解槽槽型种类较多，槽容量包括从70ka～400ka多种槽型。
电解铝企业能源消耗，主要是电力，包括直流电、交流电两部分，电解槽生产工艺用电是直流电。
还有燃料油、煤气、天然气、蒸汽、压缩空气、煤、新水、循环水等。
铝电解槽节能技术发展历程及特点
铝电解槽节能技术发展历程及特点摘要：中国是全球最大的原铝生产国，已经连续数年电解铝产量占全球年总产量的一半以上。
电解铝工业则是有色行业中的传统耗能大户，电解铝高耗能的现状与国家提出的绿色发展以及建设资源节约型、环境友好型社会等发展理念不吻合。
因此，铝电解节能技术受到电解铝行业的高度重视并成为木行业科研工作的重点和难点。
本文将对近十几年比较重要的铝电解槽节能技术做介绍和分析，同时指出了未来铝电解节能技术发展的方向和趋势，以供铝电解技术工作者参考。
关键词：铝电解槽；节能技术；特点；发展方向节能减排是当今中国各工业领域工作的重中之重，国家高度重视节能减排工作。
电解铝工业则是有色行业中的传统耗能大户，因此加强铝电解行业的节能减排显得尤为重要［1，2］。
在节能减排、绿色发展成为当今世界经济发展主题的今天，各大铝业公司从来没有停止过在电解铝领域的研发工作，一直投入巨资开展节能技术开发研究，以占领铝电解绿色发展的制高点。
近十几年来，中国电解铝产量快速增长，从2005年778万吨，迅速发展到2018年的3430万吨，伴随着产量的快速增长，铝电解节能技术也在国内蓬勃发展，国内铝电解科技工作者在降低铝电解槽电压方而研发了多种新的节能技术［3-5］,如无效应低电压技术、异形阴极技术、双钢棒技术等，槽电压较之前有较大幅度的降低，取得了良好的节能效果，这些技术在不同的阶段对推动节能降耗均发挥了重要作用。
最新出现的新型稳流保温铝电解节能技术及更低能耗铝电解节能技术是目前铝电解节能方面最为先进的技术，使行业吨铝直流电耗大幅降低。
木文详细介绍各种节能技术, 通过对铝电解节能特点分析，为以后铝电解节能技术的研发提供一些参考，同时指出了未来铝电解节能技术发展的方向和趋势。
1铝电解节能技术现状我国的电解铝产量在国际上处于遥遥领先的地位，铝电解技术在国际上也处于领先水平，伴随着产量的不断增长，铝电解节能技术同样取得了巨大进步，形成了一系列先进技术，这些技术在节能降耗方而发挥了重要作用，下而就对这些有代表性的铝电解节能技术作较为详细的介绍和分析。
600kA级超大容量铝电解槽技术使用计划方案
600kA级超大容量铝电解槽技术使用计划方案一、实施背景随着工业化进程的不断推进，铝材的需求量也在逐年增加。
而铝材的生产离不开电解槽，电解槽的容量越大，生产效率越高。
因此，研发600kA级超大容量铝电解槽技术已成为铝工业的一个重要方向。
该技术的实施可以提高生产效率，降低生产成本，同时也能够减少对环境的污染，是一项有利于企业和社会发展的重要技术。
二、实施计划步骤1.研发阶段：通过对现有电解槽技术的分析和评估，确定研发方向，开展理论研究和实验验证，制定研发计划。
2.设计阶段：根据研发结果，确定电解槽的设计参数，制定详细的设计方案，进行模拟和优化。
3.生产阶段：根据设计方案，进行工艺流程的规划，制定生产计划，进行设备采购和制造。
4.安装调试阶段：完成设备的安装和调试，进行系统测试和验收。
5.运行维护阶段：进行设备的日常维护和管理，收集运行数据，不断优化和改进。
三、适用范围该技术适用于铝工业中的电解槽生产领域，可以广泛应用于铝材生产企业中。
四、创新要点1.采用新型电解槽结构，增加电解槽的容量和效率。
2.优化电解液的配方，提高电解液的导电性和稳定性。
3.引入智能化控制系统，实现自动化控制和远程监控。
4.采用节能环保的技术，减少能源的消耗和环境污染。
五、预期效果1.提高生产效率，降低生产成本，提高企业的竞争力。
2.减少能源的消耗和环境污染，符合国家的环保要求。
3.提高电解槽的稳定性和可靠性，减少生产事故的发生。
六、达到收益1.提高生产效率，降低生产成本，增加企业的盈利能力。
2.减少能源的消耗和环境污染，避免因环保问题而受到罚款和处罚。
3.提高电解槽的稳定性和可靠性，减少生产事故的发生，保障员工的生命安全。
七、优缺点优点：1.提高生产效率，降低生产成本。
2.减少能源的消耗和环境污染。
3.提高电解槽的稳定性和可靠性，减少生产事故的发生。
缺点：1.技术难度大，研发和实施成本高。
2.需要对现有生产流程进行改造和升级。
500 kA铝电解槽新式节能阴极结构技术的应用研究
500 kA铝电解槽新式节能阴极结构技术的应用研究侯金龙;胡红武【摘要】本研究将新式节能阴极结构技术应用于某铝厂500 kA铝电解槽,通过电解槽电热平衡仿真模拟,设计保温型内衬结构,成功减少了铝液中水平电流,并降低了电解槽阴极电压降.与传统铝电解槽相比,节能降耗效果显著.【期刊名称】《有色设备》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】4页(P19-22)【关键词】500kA铝电解槽;新式节能阴极结构技术;水平电流;阴极电压降;节能降耗【作者】侯金龙;胡红武【作者单位】沈阳铝镁设计研究院有限公司,辽宁沈阳110001;沈阳铝镁设计研究院有限公司,辽宁沈阳110001【正文语种】中文【中图分类】TF8210 前言2017年的铝行业数据显示，国内电解铝生产所需的电力消耗约占全国总电力消耗的7%。
从生产成本构成上分析，电解铝企业生产成本主要有电耗费用(30%～40%)、氧化铝费用(30%～40%)、阳极炭块费用(10%)、人工费用(15%)、氟化盐及槽内衬材料费用(5%)等。
其中氧化铝、阳极炭块、氟化盐及槽内衬材料消耗量接近常数，且费用主要由市场决定[1]。
由此可见，降低吨铝电能消耗、提高生产效率，是铝电解行业不容回避的重大课题。
在此背景下，铝冶炼工作者多年来一直在孜孜不倦地为铝电解槽节能降耗而进行不懈的努力，加速技术研发，相继开发出异型阴极技术[2]、新型阴极钢棒技术[3]、铝电解槽铝液流态(阻流)优化节能技术[4-6]和惰性可润湿阴极技术[7]等具有代表性的铝电解槽阴极技术。
其中异型阴极技术、铝电解槽铝液流态(阻流)优化节能技术和惰性可润湿阴极技术虽部分已在工业上进行了试验，但尚未系列化应用。
新型阴极钢棒技术实现了系列化应用，也取得了一定的节能效果，但时至今日，已不能满足现代低电压铝电解工艺中进一步降低阴极电压降的要求。
本研究开发出一种新式节能阴极结构技术并将其应用于某铝厂新建500 kA预焙阳极铝电解槽，通过电解槽电热平衡仿真模拟，设计保温型内衬结构，成功减少了铝液中水平电流，并且降低了电解槽阴极电压降，实现了电解槽的低能耗运行，经济效益显著。
铝电解槽控机系统的发展与应用
铝电解槽控机系统的发展与应用作者：柴鹤翔来源：《中国科技博览》2013年第29期摘要：本文对铝电解槽控机发展史作了简要介绍，描述了X企业槽控机系统的应用情况，阐释了槽控机系统对铝电解生产的重要性。
关键词：铝电解槽槽控机系统中图分类号：TU8；TU758.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-548-011.引言铝电解是电解槽通以直流电，将氧化铝电解成金属铝的生产过程，该过程的控制以大型预焙铝电解槽自动控制机（简称槽控机）作为核心设备。
而槽控机运行的稳定与否，将直接影响到铝电解控制系统运行效果的好坏，其技术条件的优化，则主要靠自控技术的不断发展和控制水平的不断提高来实施。
2.铝电解槽控机系统的发展历程由于铝电解槽是一个复杂的系统，存在非线性、滞后等因素，故很难建立精确的数学模型，用传统的控制方法难以达到好的控制效果。
槽控机系统恰好在解决这类问题中表现出了优越性，它速度快、人性化、模糊能力强等特点为铝电解槽的控制提供了有效地解决途径。
2.1七零至九零年代的初期发展我国槽控机系统在铝电解上的应用始于70年代。
从1974年沈阳铝镁设计研究院与抚顺铝厂合作的第一台“多台槽巡回检测和阳极自动调整”装置，到1975年东北工学院研制成的工业控制用计算机LSK-74系统，再到80年代初贵铝全套引进的日本轻金属株式会社160kA预焙槽控制系统，再到后期的“日轻”技术翻版、自建的沈阳铝镁设计研究院研究的青海铝厂铝电解槽计算机控制系统。
系统的演进直至投产运行，充分表明了我国已有独立开发和制造铝电解控制系统的能力。
槽控机系统发展至此，虽使铝电解生产指标有了一定提高，但系统的造价高、可靠性差、缺少灵活性、难以满足复杂实时控制的要求等一系列弊端仍普遍存在，亟需有更先进的技术来取代。
2.2九零年代后的快速发展1992年，沈阳铝镁设计研究院和抚顺铝厂开始承担中国有色总公司“八五”攻关项目“智能型铝电解槽工业试验”，仅用时两年就在抚铝135kA铝电解槽上成功推广，智能化技术实现在我国铝电解生产上的首次应用。
科技成果——低温低电压铝电解新技术
科技成果——低温低电压铝电解新技术适用范围有色金属行业电解铝生产企业行业现状我国是世界铝工业生产第一大国。
2011年全国原铝产量1806万t，产量和消费量均约占全球的40%。
目前尽管我国铝工业节能减排达到了国际先进水平，但2011年我国吨铝综合平均电耗为13913kWh，而理论上只需要6330kWh，因此仍具有较大的节能减排潜力。
目前该技术可实现节能量25万tce/a，减排约66万tCO2/a。
成果简介1、技术原理该技术主要对低极距型槽结构设计与优化、低温电解质体系及工艺、过程临界稳定控制、节能型电极材料制备等方面进行集成创新应用。
在200kA以上铝电解系列上集成推广应用该技术，实现了铝电解生产直流电耗由2011年平均13100kWh/t左右降低到12500kWh/t以下，减少碳氟化合物排放量约50%。
2、关键技术（1）低温低电压条件下铝电解槽高效稳定运行技术；（2）电解槽在低温低电压下稳定运行的槽结构与母线优化配置；（3）维持电解槽在低温低电压下稳定运行的铝电解过程优化控制技木。
3、工艺流程低温低电压铝电解技术流程见图1。
图1 低温低电压铝电解技术流程图主要技术指标1、槽电压3.70-3.88V；2、阳极效应系数≤0.02次/槽日；3、电流效率≥93.0%；4、直流电耗≤12500kWh/t-Al；5、槽寿命≥2500天。
技术水平该技术于2012年3月通过了中国有色金属工业协会组织的技术成果鉴定。
目前该技术已在云南铝业股份公司80台240kA铝电解槽上成功应用，吨铝直流电耗降低到12000kWh以下，达到国际领先水平；同时，河南中孚实业股份公司林丰铝电公司也对222台400kA铝电解槽开始进行节能技术改造。
典型案例典型用户：河南中孚实业股份有限公司林丰铝电公司、云南铝业股份有限公司典型案例建设规模：80台240kA铝电解槽。
主要技改内容：阴极改造、工艺优化与控制技术升级，主要设备包括电解槽、智能多环协同优化与控制系统。
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ＡＢ Ｓ ＴＲＡＣＴ：Ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ １ ８ ６ ｋ Ａ ａ ｎ ｄ ３ ０ ０ ｋ Ａ ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ｅ ｌ ｌ ， ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｃ ａ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ
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ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ：Ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｏｌ ｒ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ｅ ｌ ｌ ；ｃ ｅ ｌ ｌ ｌ ｉ ｆ ｅ ； ｃ ａ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ
１ 引 言
近些 年 ，电解 铝行 业为 了应 对不 断上 涨 的能源 价格 以及 愈发 沉重 的减 排压 力 ，创新 技术 开发 非常
Ｚ ＨＡ Ｏ Ｑ ｕ ｎ ， Ｔ Ｉ Ａ Ｎ Ｙ ｏ ｎ ｇ ， Ｘ Ｉ Ｅ Ｇ ａ ｎ ｇ （ １ ．Ｙ ｕ ｎ ｎ ａ ｎ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｋ ｕ ｎ ｍ ｉ ｎ ｇ ， Ｙ ｕ ｎ ｎ ａ ｎ ６ ５ ０ ２ ２ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
介 绍 了我 公 司在 延 长 槽 寿 命 方 面 应 用 过 的技 术 成 果 及 正 在 开 展 和 即 将 开展 的科 技 攻 关 内容 ，确 定 了我 公 司未 来 在
延长高效低耗铝 电解槽寿命技术攻关的 目标 ：电流效率不低于 ９ ４ ． ５ ％ 、吨铝直流 电耗低于１ ２ １ ３ ０ ０ ｋ Ｗ ・ ｈ ，电解槽
赵 群 ， 田 永 ，谢
昆明
刚
昆明 ６ ５ ０ ２ ２ ４ ； ６ ５ ０ ０ ３ １ ）
（ １ ．云南 冶 金集 团股份 有 限公 司 ，云南 ２ ． 昆 明冶金研 究 院 ，云南
摘
要 ：通 过 研 究 公 司 １ ８ ６ ｋ Ａ和 ３ ０ ０ ｋ Ａ 铝 电解 槽 寿命 与 大 修 数 据 ，系 统 分析 了 电解 槽 阴极 破损 产 生 的原 因 ，
平 均 寿命 ２ ５ ０ ０～ ２ ８ ０ ０ ｄ 。
关键词 ：铝 电解槽 ；槽寿命 ；阴极破损
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｆ １ １ １ ． ５ ２ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６ － ０ ３ ０ ８（ ２ ０ １ ３ ）０ ６ ００ － ３ １ ０３ －
Ｔｈ ｅ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎｔ ａ ｎｄ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｎ Ｈｉ ｇ ｈ Ｅｆ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｎｃ ｙ，
Ｌｏ ｗ Ｃｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ，Ｌｏ ｎ ｇ Ｌｉ ｆ ｅ Ａｌ ｕｍｉ ｎ ｍ ｕ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ展 ，延 长 电解 槽 寿命
２ ０ １ ３年 ｌ ２月
云南冶金
ＹＵＮＮＡＮ ＭＥＴ ＡＩ 上ＵＲＧＹ
Ｄｅ ｃ ．２ ０１ ３
第４ ２卷第 ６期 （ 总第 ２ ４ ３期）
Ｖ ｏ ｌ ， ４ ２ ．Ｎ ｏ ． ６（ Ｓ ｕ ｍ ２ ４ ３ ）
高 效 低 耗 长 寿命 铝 电解 槽 的综 合 技 术 开 发 与应 用
ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ．Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｓ ｔ ，ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｏ ｆ ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ ｅ － ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ｅ ｌ ｌ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｃ ｅ ｌ ｌ ｌ ｉ ｆ ｅ ｏ ｆ ｏ ｕ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ ｓ ｎ ｏ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ ９ ４ ． ５ ％ ．Ｄ． Ｃ． ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ １ ２ ０ ０ ０ｋ Ｗｈ ／ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｃ ｅ ｌ ｌ ｌ ｉ ｆ ｅ ｉ ｓ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ ｃ ｅ ｌ ｌ ｌ ｉ ｆ ｅ ｉ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ２ ５ ０ ０ ｄ ａ ｙ ｓ ａ ｎ ｄ ２ ８ ０ ０