铝电解生产工艺节能途径研究

铝电解生产工艺节能途径研究

王昌红

中国铝业青海分公司

摘要：目前，我国的电解铝工业正处于蓬勃发展的时期，它对我国的社会、经济和国家的整体实力都起着举足轻重的作用。在当前铝电解工业发展的过程中，为了可以进一步提高铝电解工业的节能减排效果，一定要充分考虑其要点和技术措施，促进企业竞争力的提高，积极研发和推广铝电解节能、减排的新技术，实现铝电解生产的高效、节能、环保的目标。基于此，本文就铝电解生产工艺节能途径进行相关分析和阐述，希望具有相应借鉴价值。

关键词：铝电解；生产工艺；节能途径

1铝电解的概述

固体氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，产生导电性较好的均匀熔体，通过炭素材料制作成阴阳两阳，在连接直流电之后，就可以在两极之处发生电化学反应，在阳极得到气态物质，阴极得到液态铝，实际反应过程为：溶解的氧化铝－－液态铝(阴极)加气态物质(阳极)，铝的工业生产全部采用活性阳极(炭阳极)，通过炭阳极进行生产的时候，在电解实际过程中进行，阳极炭在电化学反应之中，可以生成碳的化合物——二氧化碳。

1.1铝电解在铝工业之中具有推动作用

铝电解可以为市场提供更多较为丰富的铝制品，可以在多个行业领域之中进行应用，比如建筑行业、航空领域以及电力领域等等，属于保证国民经济发展可持续的主要动力之一。铝电解在铝工业之中实际生产规模较大，对铝工业整体发展具有更为积极的促进作用。尤其是当前铝电解可以为铝工业的整体发展带来更为有效的保障，使得我国成功跻身于世界铝工业大国的发展行列。

1.2铝电解在实际应用之中具有能源消耗的问题

在铝电解实际投入生产工作之中，对能源的消耗较大。当前，氧化铝电解法在行业之中进行应用的时候，其中出现的电能消耗变为铝电解成本消耗最为主要的部分。科学缓解铝电解之中出现的能源消耗问题变为有效促进经济不断发展的关键问题。

2铝电解生产工艺节能途径

2.1提高电流效率

由计算吨铝电耗的公式可知，提高电流效率可以降低铝电解生产的电能消耗。电解电流效率每提高l％，可使铝电解生产的直流电耗降低150kW·h／tAl左右。在多年铝电解生产实践中，总结出提高电流效率的主要措施是：

（1）严格电解槽技术条件的保持。对于槽温或分子比偏高(偏低)的电解槽，及时采取措施进行控制，杜绝槽温、分子比长期偏离正常值范围的现象，避免技术条件变化对槽况平稳性造成干扰。

(2)坚持电解槽日评判制度。对电解槽实行全面综合分析，实时掌握电解槽运行趋势，对电解槽异常问题做到及早采取预防措施，确保平稳正常生产。

(3)加强换极、出铝等操作质量，提高电解槽稳定性。

(4)加强对电解槽计算机报表、丁艺曲线的综合分析能力，提高班组长(作业长)对异常曲线的独立判断、处理能力，对问题做到早发现、早处理。

(5)加强净化车间均衡、平稳供料，加大电解槽打壳与下料气缸的检查维修，确保电解质氧化铝浓度的稳定和槽况的稳定。

(6)合理控制电解槽分子比、槽温，勤打捞炭渣洁净电解质，以增强电解质的导电度，促进铝的析出，减少二次损失。

(7)加强电解槽焙烧启动期间及后期管理。建立规整炉膛，为电解槽正常生产期间提高电流效率等各项技术经济指标打好基础。

(8)加强人机配合，杜绝手动次数过多对电解槽槽控机的干扰，充分发挥计算机对电解槽科学、有效的控制，以提高电解槽自平衡能力，达到多产铝、产好铝的最佳运行状态。

2.2低温生产

铝电解槽生产温度与环境温度之间的温度差越小，电解槽向外散失的热量就会越少，所以，采用酸性电解质较低初晶温度的特点，以降低电解生产温度，不失为铝电解生产节能的途径之一。某铝业公司根据其电解质体系的复杂性，尤其是高锂盐含量对初晶温度的影响。通过调整电解质成分、控制阳极效应系数和加强电解槽保温等措施，控制920～935℃较低电解温度进行生产，不仅电流效率随之提高(电解温度每降低10℃电流效率提高l％-2％)进而降低电能消耗，而且因槽温的降低，电解槽体系向外散失的热量也大大减少，大幅度地降低了槽电压进而降低了电能消耗。

2.3减少散热

铝电解槽体系任何形式的热量损失，都要由槽电压升高(补偿能量损失)来维持电解槽的能量平衡，进而才能确保生产工作的顺利、高效进行，电解槽的热损失即是电能的浪费，应越少越好。铝电槽热损失占能量空耗的76％，其中上部结构占51．09％，氧化铝壳面和炭块表面分别占13.52％和14.66％，它们的总和占上部散热损失的55％，因而降低壳面上的热损失是提高电能利用率的有效途径。严格电解槽槽盖板盖放管理，制定槽盖板管理制度，杜绝一个工区打开两台以上电解槽槽盖板同时作业的现象，加强电解槽密闭性以减少热量向外散失。提高换极作业、添加氧化铝料块、阳极保温料的作业速度，减少换极过程中电解槽温损，避免换极作业后电解槽温度下降、电解质发黏、噪声和附加电压的出现，是生产实践中行之有效的降低铝电解电能消耗的很好途径。另外，对阳极侧部钢窗(散热孔)用保温砖或石棉绝热板进行封堵，以减少电解槽侧部钢窗向外的热量传递。在电解槽大修砌筑时，可以在紧贴槽壳内壁加装20mm的复合硅酸锅镁绝热板，以减少电解槽通过槽内衬砌体材料向外散热。

2.4余热利用

铝电解槽在生产过程中，要进行阳极交换、打捞炭渣等作业，从槽内拨出的热残极以及残极上附着的氧化铝料块、炭渣都蕴含着大量的热量。槽体也在一刻不停地向外进行着热量的散失，所以，对阳极上槽前利用残极余热进行烘烤或在槽道内进行烘烤，电解质块在加之前在槽钢窗槽洞内进行预热。这种利用电解槽余热的好处是：使阳极上槽后快速进入正常工作状态而多产铝；预热后的阳极上槽可以减缓换极温损，从而基本消除换极后的噪声和附加电压；电解质块经提前预热再加入槽内后，极易熔化成液体电解质补充电解槽液体电解质而不产生沉淀，对电解槽平稳生产、节能降耗非常有用。

2.5低电压生产

按照铝电解生产的理论，如果电解槽的槽电压降低0.1V，对目前的铝电解槽而青言，直流电耗可降低320-330kw·h／tAl。电解质电压降占平均电压的主要部分约为35％-40％，故降低电解质压降应作为铝电解低电压生产降电耗工作的重心。匹配与槽况相适应的技术条件，从改善电解质成分，降低电解质电阻、打捞炭渣洁净电解质减少极间压降、规整炉膛控制阴极压降、清洗阳极导杆减小卡具压降、采用绝缘槽盖板档头减少槽盖板连电电流空耗、定期清理槽下阴极汇流母线杂物减少母线电阻热损、控制阳极效应系数等措施入手，同时结合低电压生产技术研究和攻关。

3铝电解节能技术的思考

随着我国科学技术水平的进步，我国的轻金属行业，尤其是铝行业，其发展步伐正在向世界先进发展步伐靠近，为了让我国铝行业可以增加业内的竞争优势，必须尽快展开高电流密度，低电压，低排放，高效率，低电耗的电解铝技术的研究。对于未来的电解铝节能技术来说，要尽快推广无效应低电压技术；采用新型的结构槽技术；实施低电压路线的电解槽强化电流；规范电解槽管理；研发低温电解质体系并尽快投入使用。

结束语

我国的铝业具有很大的发展空间，而在电解铝生产中，需要尽可能地降低能耗，才能保证能源的高效利用。在促进电解铝工业发展的过程中，企业应该加强对电解铝节能降耗技术的研发与应用，改变目前电解铝高耗能、高污染的现状，以达到可持续发展的目的。

参考文献：

[1]董永江.关于铝电解生产工艺节能途径的探讨[J].科学技术创新,2019(36):164-165.

[2]许明晶.试论铝电解生产工艺节能途径[J].善天下,2021(10):236-237.

[3]邓文科.铝电解生产工艺节能途径的探讨[J].建筑工程技术与设计,2021(21):2716.