铝电解槽“全息”操作及控制技术与焙烧启动给华圣
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综合考虑影响电解槽技术指标的各方面因素，在时间、 空间上全方位控制与管理电解槽，使其在特定的条件下，发 挥最大的潜能。
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
输入
电解槽
输出
氧化铝单耗
电流效率
阳极单耗 其它物料消耗
直流电耗 槽寿命
－以上为直接考核 －间接考核有哪些？电解槽高效运行所需的各项参数。
3 影响电解槽技术指标的因素
影响电流效率的因素： － 电解槽设计
电解槽的绝缘；热平衡设计；电平衡设计；铝液波动；阳极 电流密度；铝液流速；液态电解质总量；阳极形状；等等。
材料
电解槽施工 和安装
焙烧
启动
早期运行
•所有过程必须都要受控。 •任何一点没有控制好，都要影响槽寿命。 •解决：全方位的控制方案。
转入正常后的 生产管理
3 影响电解槽技术指标的因素
影响氧化铝消耗的因素：
－氧化铝质量（纯度及粒度） －输送系统的维护
3 影响电解槽技术指标的因素
影响阳极消耗的因素：
－阳极质量（密度，强度，空气渗透率，空气反应性，二氧化 碳反应性、导热系数等等） －覆盖料的成分、厚度、维护等。 －阳极浇注质量 －电解质温度和过热度。
输出
残极
抓斗料及抬包料
电解质
待清理的抬包
热铝
- 数量
- 质量 - 定期化
大修槽
排放 - 进入GTC - 天窗排放 - 热量
固体废弃物 (炭渣等) 其它废物
4 铝电解槽“全息”操作及控制技术
4.2 技术路线 由于影响电解槽的指标有方方面面的因素，而并非是
传统而单一的自动控制，因此
SAMI开发了“全息”操作及控制技术，其目的在于：
电流效率
～88% ～88% 93%
93～94%
93～94% 93～95%
发展的趋势与要求：容量大、高效、节能、环保、投资低。
1 我国大型预焙槽的发展
近期大型电解槽的特点:
－电流强度越来越大，最高的达到400kA； －阳极电流密度越来越高，达到0.82A/cm2； —出于企业本身的利益、国家和行业要求，电解槽必须做 到高效、节能、环保。
出铝
电解质吸出与灌入
抬母线 槽大修 槽硬件维护 相应设备维护
• 目标 • 标准 • 定期化
背离 • 目标 • 标准 • 定期化
测量, 分析, 控制
热平衡控制
电解质水平控制
铝水平控制
氧化铝加料控制
异常槽控制
高危险槽控制
工作组织与管理 （安全等）
工作场所的 组织
按时，按标准 完成工作
停槽时间表
电解槽大修时间 组织
－改变传统，全面优化设计，为铝电解厂提供良好的基础。
－加强对大型槽的生产技术研究,为电解槽管理者提供指导。
1 我国大型预焙槽的发展 院电解铝技术专家与BHP 专家在电解铝厂调研
1 我国大型预焙槽的发展
院电解铝技术专家与奥克兰大学轻金属研究中心专家 在兰铝375kA电解槽焙烧启动现场
2 国内电解槽生产技术的发展及其现状
4 铝电解槽“全息”操作及控制技术
4.1 SAMI对电解槽控制技术的理解
输入
电解质添加
- AlF3 等等
覆盖料材料
氧化铝 - 质量
- 定期添加
阳极 - 质量
- 定期换极
电力
备用槽
压缩空气供应
技术工人
清理过的抬包 备用设备
铝电解过程控制
铝电解过程
操作及维护
关键的 工作
阳极设置及覆盖
物料输送 槽密封维护.
－ 电解槽控制参数 氧化铝浓度；氟化铝浓度；电解质温度；电解质成分；过热
度；极距；两水平；等等。
－ 电解槽运行条件 氧化铝质量（粒度及纯度）；阳极运行质量（各项参数）；
沉淀状况；炉帮条件；阳极炭渣；覆盖料维护；等等 。
3 影响电解槽技术指标的因素
影响吨铝直流电耗的因素： －电流效率（前面已经论述） －槽平均电压。 电压越低，电耗越低。 * 降低槽工作电压。 * 降低槽效应均摊电压。（控制效应次数与效应时长）
铝电解槽“全息”操作及控制技术
（含新型焙烧启动技术介绍）
中铝国际沈阳铝镁设计研究院 2008.06
目录
1 我国大型预焙槽的发展
2 国内电解槽控制技术的发展及其现状
3 影响电解槽技术指标的因素
4 铝电解槽“全息”操作及控制技术 4.1 SAMI对电解槽控制技术的理解 4.2 技术路线 4.3 技术的核心 4.4 电解槽新型焙烧启动技术专题汇报
5 总结
1 我国大型预焙槽的发展
我国大型预焙槽发展的历史：
我国大型预焙阳极铝电解槽发展的历史
时间
70年代末 80年代 1996
2000
2002
2007
电流强度（kA）
135
160 160 190/200/230
300/350 335/400
阳极电流密度 （A/cm2）
< 0.7 < 0.7 < 0.7 0.713～0.733 0.713～0.733 > 0.81
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
输入
电解槽
输出
氧化铝单耗
电流效率
阳极单耗 其它物料消耗
直流电耗 槽寿命
－以上为直接考核 －间接考核有哪些？电解槽高效运行所需的各项参数。
3 影响电解槽技术指标的因素
影响电流效率的因素： － 电解槽设计
电解槽的绝缘；热平衡设计；电平衡设计；铝液波动；阳极 电流密度；铝液流速；液态电解质总量；阳极形状；等等。
材料
电解槽施工 和安装
焙烧
启动
早期运行
•所有过程必须都要受控。 •任何一点没有控制好，都要影响槽寿命。 •解决：全方位的控制方案。
转入正常后的 生产管理
3 影响电解槽技术指标的因素
影响氧化铝消耗的因素：
－氧化铝质量（纯度及粒度） －输送系统的维护
3 影响电解槽技术指标的因素
影响阳极消耗的因素：
－阳极质量（密度，强度，空气渗透率，空气反应性，二氧化 碳反应性、导热系数等等） －覆盖料的成分、厚度、维护等。 －阳极浇注质量 －电解质温度和过热度。
输出
残极
抓斗料及抬包料
电解质
待清理的抬包
热铝
- 数量
- 质量 - 定期化
大修槽
排放 - 进入GTC - 天窗排放 - 热量
固体废弃物 (炭渣等) 其它废物
4 铝电解槽“全息”操作及控制技术
4.2 技术路线 由于影响电解槽的指标有方方面面的因素，而并非是
传统而单一的自动控制，因此
SAMI开发了“全息”操作及控制技术，其目的在于：
电流效率
～88% ～88% 93%
93～94%
93～94% 93～95%
发展的趋势与要求：容量大、高效、节能、环保、投资低。
1 我国大型预焙槽的发展
近期大型电解槽的特点:
－电流强度越来越大，最高的达到400kA； －阳极电流密度越来越高，达到0.82A/cm2； —出于企业本身的利益、国家和行业要求，电解槽必须做 到高效、节能、环保。
出铝
电解质吸出与灌入
抬母线 槽大修 槽硬件维护 相应设备维护
• 目标 • 标准 • 定期化
背离 • 目标 • 标准 • 定期化
测量, 分析, 控制
热平衡控制
电解质水平控制
铝水平控制
氧化铝加料控制
异常槽控制
高危险槽控制
工作组织与管理 （安全等）
工作场所的 组织
按时，按标准 完成工作
停槽时间表
电解槽大修时间 组织
－改变传统，全面优化设计，为铝电解厂提供良好的基础。
－加强对大型槽的生产技术研究,为电解槽管理者提供指导。
1 我国大型预焙槽的发展 院电解铝技术专家与BHP 专家在电解铝厂调研
1 我国大型预焙槽的发展
院电解铝技术专家与奥克兰大学轻金属研究中心专家 在兰铝375kA电解槽焙烧启动现场
2 国内电解槽生产技术的发展及其现状
4 铝电解槽“全息”操作及控制技术
4.1 SAMI对电解槽控制技术的理解
输入
电解质添加
- AlF3 等等
覆盖料材料
氧化铝 - 质量
- 定期添加
阳极 - 质量
- 定期换极
电力
备用槽
压缩空气供应
技术工人
清理过的抬包 备用设备
铝电解过程控制
铝电解过程
操作及维护
关键的 工作
阳极设置及覆盖
物料输送 槽密封维护.
－ 电解槽控制参数 氧化铝浓度；氟化铝浓度；电解质温度；电解质成分；过热
度；极距；两水平；等等。
－ 电解槽运行条件 氧化铝质量（粒度及纯度）；阳极运行质量（各项参数）；
沉淀状况；炉帮条件；阳极炭渣；覆盖料维护；等等 。
3 影响电解槽技术指标的因素
影响吨铝直流电耗的因素： －电流效率（前面已经论述） －槽平均电压。 电压越低，电耗越低。 * 降低槽工作电压。 * 降低槽效应均摊电压。（控制效应次数与效应时长）
铝电解槽“全息”操作及控制技术
（含新型焙烧启动技术介绍）
中铝国际沈阳铝镁设计研究院 2008.06
目录
1 我国大型预焙槽的发展
2 国内电解槽控制技术的发展及其现状
3 影响电解槽技术指标的因素
4 铝电解槽“全息”操作及控制技术 4.1 SAMI对电解槽控制技术的理解 4.2 技术路线 4.3 技术的核心 4.4 电解槽新型焙烧启动技术专题汇报
5 总结
1 我国大型预焙槽的发展
我国大型预焙槽发展的历史：
我国大型预焙阳极铝电解槽发展的历史
时间
70年代末 80年代 1996
2000
2002
2007
电流强度（kA）
135
160 160 190/200/230
300/350 335/400
阳极电流密度 （A/cm2）
< 0.7 < 0.7 < 0.7 0.713～0.733 0.713～0.733 > 0.81