电解生产中各工艺参数的关系

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4）.两水平
◆铝水的作用： ①作为阴极，防止铝在碳阴极表面上析出 ②传导阳极中心热量，调节热平衡 ③削弱电磁力稳定磁场
通常我们认为，适当提高铝液高度，可有效降低水平 电流，同时电解槽热容存储能力增强，可提高电解槽热稳 定性，从而提高电解槽电流效率。但是，过高的铝液水平 可能会造成槽侧部通过铝液层散热增加，易导致槽底沉淀 产生，增加槽帮结壳伸腿的厚度。
电解生产中各工艺参数的关系 及提升电流效率的措施
——培训讲师:周利智
2016年9月12日
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一、电解生产中的主要工艺参数
电流强度 电解温度（过热度+初晶温度） 槽电压（极距） 两水平 电解质成分
◆分子比
◆添加剂
◆氧化铝浓度
效应系数 槽膛内型
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二、各项工艺参数与电流效率的关系
1）.电流强度：
※强化电流对电解生产的影响※ 好处：增加产量、降低单耗、降低成本。 坏处：增加阴极电流密度，炉底热量增加，易发生阴极破 损。
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7）.槽膛内型
电解槽达到正常生产阶段，一个重要标志是槽膛内壁上 已经牢固地长着一层电解质结壳（炉帮），这层结壳均匀 地分布在电解槽的侧壁上，形成一个椭圆形槽膛内型。当 槽 膛内形使铝液镜面收缩在阳极正投影下，且在阳极边部 以下比较陡峭时，电流效率最高；当阳极下的槽帮比较平 坦或槽膛内形不能使铝液镜面收缩在阳极投影下时，电流 效率最低。规整的炉膛内型还能减小铝液的波动，有利于 磁场平衡。
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◆过热度：控制较低窄的过热度（8--15℃），是获 得较高电流效率的必要条件。如果过热度较高，铝液与电 解质液面的表面张力减小 ，铝在电解质中的溶解度增大 ， 铝的二次损失就会增加，电流效率降低；但如果过热度过 低 ， 则会导致电解质发粘 ，电解质导电率下降，极距缩 小 ，另一方面 ，氧化铝的溶解性能变差 ，电解槽发冷， 槽况变差，电流效率也会降低。
总之，添加剂对电流效率的影响实际上是对电解过程 的综合影响，一切能降低铝损失量的添加剂都有利于提高 电流效率。
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添加剂对电解质的影响如下表：
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③氧化铝浓度
氧化铝浓度也是影响电流效率的主要因素。通常情况 下，当氧化铝浓度在1.5%--3.5%时，既可使生产稳定，又 可获得较高的电流效率。我厂目前控制氧化铝浓度范围为 ≦2.5%，主要优点是：氧化铝很快溶解，熔体中无悬浮的 氧化铝固体颗粒，对熔体的黏度、导电以及防止在槽底产 生沉淀都有良好的作用，有利于稳定生产，提高电流效率。
①电解温度高增加铝在电解质中的饱和浓度。 ②电解温度高增加铝在电解质中的扩散速度，加大铝的 二次反应。 ③电解温度高，使炉帮熔化、分子比升高、氧化铝浓度 和电解质水平上升、铝水平下降、阴极电流密度降低、铝 的溶解损失增加。 有研究表明，当电解温度在930--945℃时，电流效率也 随温度的降低而降低，但幅度不明显。如果电解温度过低， 氧化铝的溶解速度减慢，槽底易产生沉淀，电解槽的稳定 性变差，同时，电解质的导电性变差，极距降低，铝损失 增大，电流效率也随之降低。
Байду номын сангаас
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3）.槽电压
在一定条件下，槽电压即可以反映极距的大小。一般 认为，电解槽在较高的工作电压下运行，容易获得较高的 电流效率，主要原因是,工作电压较高，电解槽的有效极距 增大，减少了铝的二次反应，有利于提高电流效率。但并 非电压越高，效率越高，因为槽电压增高，极距增大，热 收入增加，电耗增加，槽子转热甚至出现病槽。有研究表 明，当极距增大到7cm左右时，电流效率与极距的变化率 接近于零，意味着此时再提高极距，电流效率也不再提高。 一般情况下极距在4--5.5vm,同样极距降低1cm,电流效率 降低4%。
◆电解质的作用： ①阴、阳极之间的导体 ②电化学反应的区域 ③电解槽热稳定的基础
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5）.电解质成分
①分子比
分子比是电解质酸碱度的重要标志，是影响电解质温 度的主要因素，也是影响电流效率的主要因素之一。传统 电解质条件下，分子比降低，有利于电流效率的提高，主 要原因是分子比降低时，电解质中的初晶温度随之下降， 铝液--电解质的界面张力增大，铝的溶解度下降，Na离子 的活度降低，放电的可能性减少，因而提高电流效率。但 分子比过低，电解质粘度增加，氧化铝溶解性降低，电解 质的导电性减弱，电阻增大，降低电流效率。
②添加剂的影响 电解质的主要成分NaF和AlF3对电流效率有较大影响， 除此之外，如KF、LiF、MgF2、CaF2等，对电流效率也有 一定影响。
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KF、LiF是碱性杂质。KF含量升高能降低电解质的初晶 温度，增加氧化铝的溶解性，但是它中和了电解质中的过 剩AlF3，从而降低电流效率。LiF的添加，有利于降低电解 质的初晶温度，提高电解质的导电性能，从而释放极距， 提高电流效率。但是传统认为，当电解质中LiF含量超过 2%时，不仅中和了过剩AlF3，还会使电解质的初晶温度过 低，氧化铝的溶解性变差，从而降低电流效率。MgF2、 CaF2 均能降低电解质的熔点，也能使电解质温度降低 ， 同时还能增大铝液--电解质之间的界面张力，减少铝在电 解质中的溶解，有利于提高电流效率。
从理论上来说，强化电流增加了电解槽的产铝量，降 低了成本，却降低了电流效率，影响槽寿命。但是通过技 术条件的调整及精细的操作管理，能够将影响降到很低。 （比如：在产铝量、保温料、分子比、槽电压）
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2）.电解温度：
◆电解温度是影响电流效率的重要因素之一，它的高
低主要由电解质的初晶温度与过热度的高低所决定。电解 温度对电流效率的影响如下：
氧化铝浓度与电流效率的关系如下表：
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6）.效应系数
科学合理地利用阳极效应是保证电解槽正常生产的重要手段，同时
也能提高电流效率。利用效应可以校正氧化铝浓度，清洁电解质，清 理炉底沉淀，均衡电解槽各部位温度的，规整炉膛的作用。但效应也 对稳定生产破坏很大，效应发生时，电解温度迅速上升，炉帮熔化变 薄，增加了侧部硅砖被浸蚀的可能性，而且温度和炉帮要1小时左右才 能恢复正常值。有实验表明：当效应系数为1.0时，电流效率降低0.6---0.8%，直接增加能耗200KWH,考虑到电流效率的同时降低，一个阳 极效应（3分钟）会增加吨铝电耗300KWH。