降低电解铝铝液直流电耗的生产实践

1、降低电解铝铝液直流电耗的生产实践,针对电压的各组成部分,取得了良好的效果 .论坛 iForum 降低电解铝铝液直流电耗的 生产实践 通过对电解槽电压的组成进行了仔细的分析 提出了有效 的控制措施 ,从而降低了电解铝铝液直流电耗 目徐卫东李芳块2009年 5月,有色金属振兴规划指 出,有色金属产业在我国产业发展关键 支撑材料的地位没有改变 ,产业发展的 基本面没有改变 ;同时指出 ,到 2011 年, 重点骨干电解铝厂吨铝直流电耗下降到 1.25 万千瓦时以下 ,加强对吨铝直流电 耗低于 I.2 万千瓦时的电解铝关键工艺 等前沿共性技术的研发 .今年 5 月,国务 院密集出台全面清理高耗能企业的

2、优惠 电价措施 ,接着发改委发文 ,将对能源消 耗超过国家和地方规定的单位产品能耗 限额标准的 ,实行惩罚性电价 .以上这些国家政策有力地说明了 , 电解铝企业必须坚持走节能路线才能生 存和发展 .目前,电解铝企业盈利能力的 严重降低加上激烈的市场竞争 ,企业的 生存受到严峻挑战 ,必须通过各种途径 大力开展节能降耗 ,只有降低成本提高 效益 ,企业才能实现可持续发展 . 作为高耗能的电解铝企业 ,电的成 本占铝锭总成本的30%40%,有效降 低电耗是降低生产成本最有效 ,最直接 的途径 .直流电耗的组成W=298(X Vm/n式中:w铝液直流电耗(kWh/t?A1)V 一一电解槽平均电压 (

3、V)n 一一电流效率 (%)由上式可知 ,直流电耗与平均电压 成正比 ,与电流效率成反比 ;而与电流 大小,时间长短无关 .因此,降低铝液直 流电耗的途径一是降低平均电压 ,二是 提高电流效率 .但由于提高电流效率需 要许多技术条件的支持与配合 ,而且提 高的幅度不大 ,所以 ,许多电解铝企业主 要是通过降低平均电压来降低铝液直流 电耗 .槽平均电压主要是槽工作电压 ,阳 极效应分摊电压 ,公用母线分摊电压构 成，即V平均=V工作+V母线分摊+V效应舒摊.某 公司主要从降低电压方面着手研究降低 铝液的直流电耗 .降低槽工作电压 槽工作电压的组成 :V1l=EVm+V电解鹰+V阴极+V母线在槽-

4、作电压的构成中 ,除电解质 压降可降低的幅度相对较大外 ,阳极压 降,阴极压降具有一定的降低空间 ,而极 化电压和母线分摊电压在目前正常运行 槽的生产控制状态下降低的幅度很小 . 因此,下面从降低电解质压降 ,阳极压降 及阴极压降来说明 .I. 降低电解质压降在槽工作电压的组成中 ,电解质电压降占相当大的部分（35%40%）,为了节省电能，许多电解铝企业都对这部分电压降进行过深入的研究 .电解质电压降同极距 ,电流密 度 ,电解质本身的电解率 ,阳极浸入电解 液的深度等若干因素有关 .缩短极距 ,减 小电流密度 ,增大电解质导电性 ,增加阳 极浸入电解液深度 ,都有助于减小电解 质电压降 .提

5、高电解质的导电率 .在电解铝生 产中 ,由于阳极质量的影响 ,使电解槽内 存在一定的碳渣 ,导致电解质的电阻增大 , 其结果造成电解质电压降的升高 ,增加铝 电解生产的电能消耗 .据有关资料报道 , 当铝电解质溶液中的碳渣含量达到 1%（重 量）时，电解质导电率约降低11%,由此可 见,碳渣对电解质导电率的不利影响是极 为显着的 ,碳渣的颗粒越小 ,对降低电解 质的导电率作用越大 .因此,在生产过程 中,一是尽量采用高质量的阳极 ,减少碳 渣的产生 ,保持电解质清洁 ,二是改变电 解质的组成或采用能增大电解质电导率的 添加剂 ,如添加氟化镁减少电解质对炭粒 的湿润性 ,也可以添加锂盐和氟化钠提

6、高 电解质的导电率 ,降低电解质压降 ,三是 改变阳极结构和形状以利于气体排出 ,进 而降低极距 ;四是通过换极时和效应后勤 捞碳渣 .同时采用合理的加工制度 ,精心 加工,尽量减少电解质中悬浮的 At20,减 少槽底沉淀 .适当缩短极距 .当电解槽的极距 增大时 ,电解质电压降也随之增大 ,造 成电耗增加 .据工业电解槽测定 ,每 1 厘米极距所对应的电解质电压降为 300 mV330mV,因此，在不影响电流效 率,保持好电解槽技术条件的情况下 ,适 68中国有色金属 2010年第 19期 当地缩小极距 ,也能降低电解质电压降 .2. 降低阳极电压降 .阳极压降主要 与阳极本身的导电性 ,铁

7、碳接触压降 ,导 杆母线接触压降等关系比较密切 .实际 生产中 ,通过严格控制磷生铁的成分和 浇铸工艺 ,采用炭碗间开槽的方法增加 磷生铁与炭块的接触面积 ,可以降低铁 碳接触压降 ;换极和抬母线后保证阳极 导杆与母线接触良好 ,也有利于阳极压 降的降低 .阳极炭块与钢爪之间的接触压降（Fe-C压降）主要与磷生铁成分， 浇注工艺和与炭块的接触面积有关 .在 稳定磷生铁成分和浇注工艺的基础上 , 通过对炭碗之间开槽 ,使炭碗相互贯通 , 可以有效增加炭块与磷生铁的接触面积 从而降低阳极压降IOmV 20mV.另 外,提高操作质量 ,使用导杆清洗剂清洗 阳极导杆 , 对弯曲 , 麻面等导杆及时进行

8、 修正,抛光等处理 ,并辅助以严格的考核 制度,都有效地促使了卡具压降的降低 , 从而不同程度地降低了阳极电压降 .3. 降低阴极电压降 .阴极压降由炭 块本身,炭块钢棒 ,铝液一炭块以及阴 极钢棒本身的电压降组成 .典型的阴极 电压降数据为0.45V,它占槽电压的11% 以上,因此,努力提高阴极炭块的电导率 是节电的重要方向 .一般降低阴极电压 降的主要途径有 :提高阴极炭块的质量 , 应用硼化钛涂层阴极 ;通过适时升级控 制系统提高控制水平 ,合理匹配工艺技 术条件 ,严格控制电解槽作业质量 ,精确 控制氧化铝下料量 ,设法减少槽底沉淀 .降低效应分摊电压 阳极效应是熔盐电解特有的现象 ,

9、 而以电解铝生产表现尤为明显 .生产中 当阳极效应发生时 ,电解槽消耗大量的 电能 ,而且电解槽电压急剧升高 ,达到 20V30V,有时甚至更高.它的发生对 整个电解系列产生很大影响 ,电解槽停止 正常电解 ,使电流效率降低 ,影响电解各 项技术指标 ,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 .目前, 随着电解技术的不断发展 ,人们对效应的 观念发生了转变 ,阳极效应对电解槽生产 是弊大于利 ,国内外许多的 电解铝企业已逐渐实现 ”零 效应”管理.降低效应分摊电压 ,一 方面是降低阳极效应系数 ; 另一方面主要是降低效应持 续时间 .某公司主要从以下 几方面来降低效应分摊电

10、压.某公司 2007年 201oN5 月槽工作电压及平均电压走势 某公司2007年2010年5月槽工作电压 ,平均电压直流电耗年均情况1. 升级控制系统 .氧化铝浓度的降低是引起阳极效应发生的主要原因 ,而 稳定的氧化铝浓度需要好的控制系统来 实现 .通过对控制系统进行优化升级 ,改 进供下料系统 ,系统的控制能力得到提 高 ,电解槽的过欠量加工幅度变小 ,氧化 铝浓度相对稳定在2.5%3.0%,槽电 压的控制曲线更加平稳 ,有效地降低了 效应系数 .2. 合理匹配与优化工艺技术条件 . 合理匹配工艺技术条件 ,如适当提高铝 水平与分子比 ,有助于提高电解质的 电导率 ,流动性和氧化铝的溶解性

11、 ,从 而降低阳极效应系数 .如某公司铝水平 保持在25cm28cm,分子比保持在 2.352.55,电解槽运行稳定 ,阳极效 应系数保持在 0.1次/槽?日以下 .3. 尽量使用砂状氧化铝 ,完善加工 下料制度 ,保证电解槽下料口畅通 ,防止 下料不均.4. 提高阳极工作质量 ,规范操作标 准,提高阳极更换速度 ,减少对电解槽的 干扰 ,保持电解槽生产稳定 .5. 加强现场巡视与检查 , 发现卡锤 头,堵料,冒料 ,下料器漏料和不下料等 现象时及时处理 ,防止对电解槽下料造 成影响 .6. 阳极效应发生时 ,及时熄灭效应 , 减少效应持续时间 .效果 某公司通过以上降低电压的生产实 践,取得

12、了很好的效果 . 从上面图表可以看出 ,槽工作电压 , 平均电压 ,直流电耗呈稳步下降的趋势 . 电压降低明显 ,直流电耗也不同程度地降 低 ,槽工作电压由 4.12V 降到了 3.92V 左 右 ,铝液直流电耗由 13385kW?h/t?A1 降到了 l3048kW?h/t?A1,吨铝电耗降 低了 400kW?h 左右,节电效果显着 .结语1. 合理控制电解槽工作电压 . 减小电 解质电压降 ,改善导体接触点 ,减小阴 , 阳极电压降有利于降低直流电耗 .2. 优化升级电解槽智能模糊控制系 统 ,改进供下料系统 ,有利于减少效应的 发生 ,合理控制效应系数 ,减小效应持续 时间有利于降低电耗 ,并杜绝长重效应的 发生.3. 合理匹配工艺技术条件 ,提高工作 质量 ,规范操作标准 ,保持槽况的稳定有 助于降低电耗 .某公司虽然在降低电耗方面取得了一 些效果 ,但企业实施节能降耗的道路还是 任重而道远 ,还应继续探索企业节能的途 径,从而实现企业的可持续发展 .口 （作者单位 :华圣铝业有限公司 ） 2010年第 19期中国有色金