1、降低電解鋁鋁液直流電耗的生產(chǎn)實(shí)踐,針對(duì)電壓的各組成部分,取得了良好的效果 .論壇 iForum 降低電解鋁鋁液直流電耗的 生產(chǎn)實(shí)踐 通過(guò)對(duì)電解槽電壓的組成進(jìn)行了仔細(xì)的分析 提出了有效 的控制措施 ,從而降低了電解鋁鋁液直流電耗 目徐衛(wèi)東李芳?jí)K2009年 5月,有色金屬振興規(guī)劃指 出,有色金屬產(chǎn)業(yè)在我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵 支撐材料的地位沒(méi)有改變 ,產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 基本面沒(méi)有改變 ;同時(shí)指出 ,到 2011 年, 重點(diǎn)骨干電解鋁廠(chǎng)噸鋁直流電耗下降到 1.25 萬(wàn)千瓦時(shí)以下 ,加強(qiáng)對(duì)噸鋁直流電 耗低于 I.2 萬(wàn)千瓦時(shí)的電解鋁關(guān)鍵工藝 等前沿共性技術(shù)的研發(fā) .今年 5 月,國(guó)務(wù) 院密集出臺(tái)全面清理高耗能企業(yè)的

2、優(yōu)惠 電價(jià)措施 ,接著發(fā)改委發(fā)文 ,將對(duì)能源消 耗超過(guò)國(guó)家和地方規(guī)定的單位產(chǎn)品能耗 限額標(biāo)準(zhǔn)的 ,實(shí)行懲罰性電價(jià) .以上這些國(guó)家政策有力地說(shuō)明了 , 電解鋁企業(yè)必須堅(jiān)持走節(jié)能路線(xiàn)才能生 存和發(fā)展 .目前,電解鋁企業(yè)盈利能力的 嚴(yán)重降低加上激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) ,企業(yè)的 生存受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn) ,必須通過(guò)各種途徑 大力開(kāi)展節(jié)能降耗 ,只有降低成本提高 效益 ,企業(yè)才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 . 作為高耗能的電解鋁企業(yè) ,電的成 本占鋁錠總成本的30%40%,有效降 低電耗是降低生產(chǎn)成本最有效 ,最直接 的途徑 .直流電耗的組成W=298(X Vm/n式中:w鋁液直流電耗(kWh/t?A1)V 一一電解槽平均電壓 (

3、V)n 一一電流效率 (%)由上式可知 ,直流電耗與平均電壓 成正比 ,與電流效率成反比 ;而與電流 大小,時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān) .因此,降低鋁液直 流電耗的途徑一是降低平均電壓 ,二是 提高電流效率 .但由于提高電流效率需 要許多技術(shù)條件的支持與配合 ,而且提 高的幅度不大 ,所以 ,許多電解鋁企業(yè)主 要是通過(guò)降低平均電壓來(lái)降低鋁液直流 電耗 .槽平均電壓主要是槽工作電壓 ,陽(yáng) 極效應(yīng)分?jǐn)傠妷?,公用母線(xiàn)分?jǐn)傠妷簶?gòu) 成，即V平均=V工作+V母線(xiàn)分?jǐn)?V效應(yīng)舒攤.某 公司主要從降低電壓方面著手研究降低 鋁液的直流電耗 .降低槽工作電壓 槽工作電壓的組成 :V1l=EVm+V電解鷹+V陰極+V母線(xiàn)在槽-

4、作電壓的構(gòu)成中 ,除電解質(zhì) 壓降可降低的幅度相對(duì)較大外 ,陽(yáng)極壓 降,陰極壓降具有一定的降低空間 ,而極 化電壓和母線(xiàn)分?jǐn)傠妷涸谀壳罢＿\(yùn)行 槽的生產(chǎn)控制狀態(tài)下降低的幅度很小 . 因此,下面從降低電解質(zhì)壓降 ,陽(yáng)極壓降 及陰極壓降來(lái)說(shuō)明 .I. 降低電解質(zhì)壓降在槽工作電壓的組成中 ,電解質(zhì)電壓降占相當(dāng)大的部分（35%40%）,為了節(jié)省電能，許多電解鋁企業(yè)都對(duì)這部分電壓降進(jìn)行過(guò)深入的研究 .電解質(zhì)電壓降同極距 ,電流密 度 ,電解質(zhì)本身的電解率 ,陽(yáng)極浸入電解 液的深度等若干因素有關(guān) .縮短極距 ,減 小電流密度 ,增大電解質(zhì)導(dǎo)電性 ,增加陽(yáng) 極浸入電解液深度 ,都有助于減小電解 質(zhì)電壓降 .提

5、高電解質(zhì)的導(dǎo)電率 .在電解鋁生 產(chǎn)中 ,由于陽(yáng)極質(zhì)量的影響 ,使電解槽內(nèi) 存在一定的碳渣 ,導(dǎo)致電解質(zhì)的電阻增大 , 其結(jié)果造成電解質(zhì)電壓降的升高 ,增加鋁 電解生產(chǎn)的電能消耗 .據(jù)有關(guān)資料報(bào)道 , 當(dāng)鋁電解質(zhì)溶液中的碳渣含量達(dá)到 1%（重 量）時(shí)，電解質(zhì)導(dǎo)電率約降低11%,由此可 見(jiàn),碳渣對(duì)電解質(zhì)導(dǎo)電率的不利影響是極 為顯著的 ,碳渣的顆粒越小 ,對(duì)降低電解 質(zhì)的導(dǎo)電率作用越大 .因此,在生產(chǎn)過(guò)程 中,一是盡量采用高質(zhì)量的陽(yáng)極 ,減少碳 渣的產(chǎn)生 ,保持電解質(zhì)清潔 ,二是改變電 解質(zhì)的組成或采用能增大電解質(zhì)電導(dǎo)率的 添加劑 ,如添加氟化鎂減少電解質(zhì)對(duì)炭粒 的濕潤(rùn)性 ,也可以添加鋰鹽和氟化鈉提

6、高 電解質(zhì)的導(dǎo)電率 ,降低電解質(zhì)壓降 ,三是 改變陽(yáng)極結(jié)構(gòu)和形狀以利于氣體排出 ,進(jìn) 而降低極距 ;四是通過(guò)換極時(shí)和效應(yīng)后勤 撈碳渣 .同時(shí)采用合理的加工制度 ,精心 加工,盡量減少電解質(zhì)中懸浮的 At20,減 少槽底沉淀 .適當(dāng)縮短極距 .當(dāng)電解槽的極距 增大時(shí) ,電解質(zhì)電壓降也隨之增大 ,造 成電耗增加 .據(jù)工業(yè)電解槽測(cè)定 ,每 1 厘米極距所對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)電壓降為 300 mV330mV,因此，在不影響電流效 率,保持好電解槽技術(shù)條件的情況下 ,適 68中國(guó)有色金屬 2010年第 19期 當(dāng)?shù)乜s小極距 ,也能降低電解質(zhì)電壓降 .2. 降低陽(yáng)極電壓降 .陽(yáng)極壓降主要 與陽(yáng)極本身的導(dǎo)電性 ,鐵

7、碳接觸壓降 ,導(dǎo) 桿母線(xiàn)接觸壓降等關(guān)系比較密切 .實(shí)際 生產(chǎn)中 ,通過(guò)嚴(yán)格控制磷生鐵的成分和 澆鑄工藝 ,采用炭碗間開(kāi)槽的方法增加 磷生鐵與炭塊的接觸面積 ,可以降低鐵 碳接觸壓降 ;換極和抬母線(xiàn)后保證陽(yáng)極 導(dǎo)桿與母線(xiàn)接觸良好 ,也有利于陽(yáng)極壓 降的降低 .陽(yáng)極炭塊與鋼爪之間的接觸壓降（Fe-C壓降）主要與磷生鐵成分， 澆注工藝和與炭塊的接觸面積有關(guān) .在 穩(wěn)定磷生鐵成分和澆注工藝的基礎(chǔ)上 , 通過(guò)對(duì)炭碗之間開(kāi)槽 ,使炭碗相互貫通 , 可以有效增加炭塊與磷生鐵的接觸面積 從而降低陽(yáng)極壓降IOmV 20mV.另 外,提高操作質(zhì)量 ,使用導(dǎo)桿清洗劑清洗 陽(yáng)極導(dǎo)桿 , 對(duì)彎曲 , 麻面等導(dǎo)桿及時(shí)進(jìn)行

8、 修正,拋光等處理 ,并輔助以嚴(yán)格的考核 制度,都有效地促使了卡具壓降的降低 , 從而不同程度地降低了陽(yáng)極電壓降 .3. 降低陰極電壓降 .陰極壓降由炭 塊本身,炭塊鋼棒 ,鋁液一炭塊以及陰 極鋼棒本身的電壓降組成 .典型的陰極 電壓降數(shù)據(jù)為0.45V,它占槽電壓的11% 以上,因此,努力提高陰極炭塊的電導(dǎo)率 是節(jié)電的重要方向 .一般降低陰極電壓 降的主要途徑有 :提高陰極炭塊的質(zhì)量 , 應(yīng)用硼化鈦涂層陰極 ;通過(guò)適時(shí)升級(jí)控 制系統(tǒng)提高控制水平 ,合理匹配工藝技 術(shù)條件 ,嚴(yán)格控制電解槽作業(yè)質(zhì)量 ,精確 控制氧化鋁下料量 ,設(shè)法減少槽底沉淀 .降低效應(yīng)分?jǐn)傠妷?陽(yáng)極效應(yīng)是熔鹽電解特有的現(xiàn)象 ,

9、 而以電解鋁生產(chǎn)表現(xiàn)尤為明顯 .生產(chǎn)中 當(dāng)陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生時(shí) ,電解槽消耗大量的 電能 ,而且電解槽電壓急劇升高 ,達(dá)到 20V30V,有時(shí)甚至更高.它的發(fā)生對(duì) 整個(gè)電解系列產(chǎn)生很大影響 ,電解槽停止 正常電解 ,使電流效率降低 ,影響電解各 項(xiàng)技術(shù)指標(biāo) ,且使鋁的產(chǎn)量和質(zhì)量降低 , 破壞了整個(gè)電解系列的平穩(wěn)供電 .目前, 隨著電解技術(shù)的不斷發(fā)展 ,人們對(duì)效應(yīng)的 觀(guān)念發(fā)生了轉(zhuǎn)變 ,陽(yáng)極效應(yīng)對(duì)電解槽生產(chǎn) 是弊大于利 ,國(guó)內(nèi)外許多的 電解鋁企業(yè)已逐漸實(shí)現(xiàn) ”零 效應(yīng)”管理.降低效應(yīng)分?jǐn)傠妷?,一 方面是降低陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù) ; 另一方面主要是降低效應(yīng)持 續(xù)時(shí)間 .某公司主要從以下 幾方面來(lái)降低效應(yīng)分?jǐn)傠?

10、壓.某公司 2007年 201oN5 月槽工作電壓及平均電壓走勢(shì) 某公司2007年2010年5月槽工作電壓 ,平均電壓直流電耗年均情況1. 升級(jí)控制系統(tǒng) .氧化鋁濃度的降低是引起陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生的主要原因 ,而 穩(wěn)定的氧化鋁濃度需要好的控制系統(tǒng)來(lái) 實(shí)現(xiàn) .通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí) ,改 進(jìn)供下料系統(tǒng) ,系統(tǒng)的控制能力得到提 高 ,電解槽的過(guò)欠量加工幅度變小 ,氧化 鋁濃度相對(duì)穩(wěn)定在2.5%3.0%,槽電 壓的控制曲線(xiàn)更加平穩(wěn) ,有效地降低了 效應(yīng)系數(shù) .2. 合理匹配與優(yōu)化工藝技術(shù)條件 . 合理匹配工藝技術(shù)條件 ,如適當(dāng)提高鋁 水平與分子比 ,有助于提高電解質(zhì)的 電導(dǎo)率 ,流動(dòng)性和氧化鋁的溶解性

11、 ,從 而降低陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù) .如某公司鋁水平 保持在25cm28cm,分子比保持在 2.352.55,電解槽運(yùn)行穩(wěn)定 ,陽(yáng)極效 應(yīng)系數(shù)保持在 0.1次/槽?日以下 .3. 盡量使用砂狀氧化鋁 ,完善加工 下料制度 ,保證電解槽下料口暢通 ,防止 下料不均.4. 提高陽(yáng)極工作質(zhì)量 ,規(guī)范操作標(biāo) 準(zhǔn),提高陽(yáng)極更換速度 ,減少對(duì)電解槽的 干擾 ,保持電解槽生產(chǎn)穩(wěn)定 .5. 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視與檢查 , 發(fā)現(xiàn)卡錘 頭,堵料,冒料 ,下料器漏料和不下料等 現(xiàn)象時(shí)及時(shí)處理 ,防止對(duì)電解槽下料造 成影響 .6. 陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生時(shí) ,及時(shí)熄滅效應(yīng) , 減少效應(yīng)持續(xù)時(shí)間 .效果 某公司通過(guò)以上降低電壓的生產(chǎn)實(shí) 踐,取得

12、了很好的效果 . 從上面圖表可以看出 ,槽工作電壓 , 平均電壓 ,直流電耗呈穩(wěn)步下降的趨勢(shì) . 電壓降低明顯 ,直流電耗也不同程度地降 低 ,槽工作電壓由 4.12V 降到了 3.92V 左 右 ,鋁液直流電耗由 13385kW?h/t?A1 降到了 l3048kW?h/t?A1,噸鋁電耗降 低了 400kW?h 左右,節(jié)電效果顯著 .結(jié)語(yǔ)1. 合理控制電解槽工作電壓 . 減小電 解質(zhì)電壓降 ,改善導(dǎo)體接觸點(diǎn) ,減小陰 , 陽(yáng)極電壓降有利于降低直流電耗 .2. 優(yōu)化升級(jí)電解槽智能模糊控制系 統(tǒng) ,改進(jìn)供下料系統(tǒng) ,有利于減少效應(yīng)的 發(fā)生 ,合理控制效應(yīng)系數(shù) ,減小效應(yīng)持續(xù) 時(shí)間有利于降低電耗 ,并杜絕長(zhǎng)重效應(yīng)的 發(fā)生.3. 合理匹配工藝技術(shù)條件 ,提高工作 質(zhì)量 ,規(guī)范操作標(biāo)準(zhǔn) ,保持槽況的穩(wěn)定有 助于降低電耗 .某公司雖然在降低電耗方面取得了一 些效果 ,但企業(yè)實(shí)施節(jié)能降耗的道路還是 任重而道遠(yuǎn) ,還應(yīng)繼續(xù)探索企業(yè)節(jié)能的途 徑,從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 .口 （作者單位 :華圣鋁業(yè)有限公司 ） 2010年第 19期中國(guó)有色金