200KA预焙铝电解槽降低电解温度的实践

1.３

保持合理的铝液水平和电解质水平保

持高铝液水平和适当电解质水平具有诸多优点：(1)促使电解槽底多余的热量尽可能地向阳极四周传递，热稳定性增加；（2)保持电解槽底平坦，使电流均匀通

过炉底；(3)能够更好地保护电解槽阴极炭块，减少生成炭化铝，延长槽寿命；(4)保持高的铝液水平可使炭渣和阳极气体的分离顺利；(5)减小或削弱磁场

的影响，使槽内铝液波动减小，保持电压平稳。保持适宜的电解质高度可以：(1)较好地溶解A12O3，保持AI2O3浓

度相对稳定，减少阳极效应；(2)减少炉底沉淀，求N,N-二甲基-1,3-丙二胺的完整物理化学性质.减少炉底压降；(3)增加对阳极的湿润性，有利于电压稳定保持。电解质高度以不淹没和冲刷阳极钢爪为原

则。自200５年以来我厂铝液水平一般控制在19～22

cm，电解质水平一般控制在2O～21

cm。生产实践表明，对１６０ＫＡ预焙电解槽而言，保持适宜的铝液水平和电解质水平对稳定生产，提高各项经济技术指标具有积极的意义。1．４

氧化铝浓度的控制目

前的工业铝电解生产中，氧化铝浓度控制的难度在于其不能在线检测而只有通过电解质的电阻等数据分析得到。随着氧化铝浓度的增加，，电压曲线在一段时间内显

示的电压会有降低，反之，随着氧化铝浓度的降低，电解质电阻减少电压曲线在一段时间内显示的电压会有升高。如果电解槽的氧化铝浓度在较小范围内稳定进行生

产，则会降低槽电压和控制阳极效应的发生，对节能降耗，稳定生产是十分有利的。铝电解槽槽电阻和氧化铝浓度之间关系的确定，则是实现这种控制和确定最佳氧

化铝浓度的先决条件。在铝电解过程中，槽电阻与氧化铝浓度的关系及这种关系对铝电解生产产生的影响液是十分重要的。在

我厂的生产中，实践表每四天进行一次电解质试样的氧化铝、氟化钙浓度和分之比的分析。实践表明，当氧化铝浓度控制在3．5％以下时，电流效率可达到90％

以上，当氧化铝浓度控制在1．5％一3．0％范围时，电流效率可达到9２％一9３％

以上，即随着氧化铝浓度的降低，电流效率有所增加。为适应低温电解的生产要求，电解厂选择了较低氧化铝浓度区一侧作为加料控制的区域范围，氧化铝浓度控制

在1．8％一3．5％范围内。既可以减少电解槽炉底沉淀的生成，也易于计算机监测和识别，从而获得稳定的槽况和较高的电流效率，同时也可为阳极效应的预报

创造条件，有利于降低阳极效应系数。在

电解厂生产当中，

200KA

铝电解槽正常下料间隔为4.3分钟，每次下料量为４×1.8kg，四个点同时下料。对氧化铝浓度的控制问题，实际上是一个下料间隔、一个“度”的问题。智

能模糊控制系统会根据槽电阻的大小判断氧化铝浓度的高低，并对过高或过低的电解槽自动实施增减下料间隔。同时，人工阅读计算机报表和在对电解槽进行边部加

工后对下料间隔进行调整控制氧化铝浓度，使欠量下料与过量下料尽快处于交叉进行时，电解质内的氧化铝浓度以及槽电阻均趋于稳定，采用低氧化铝浓度达到稳定

的生产过程，获得较高的电流效率。1.５　工作电压的调整工业铝电解槽的槽电压是指铝电解槽阳极母线和阴极母线之间的电压降，槽电压可有电压表直接测

出。电解槽极距是指铝电解槽的阳极至阴极之间的垂直距离，即铝电解槽阳极底掌到铝液水平镜面之间的距离。在电流强度，阳极电流密度，电解质电导率等因素不

变的情况下，极距的高低影响槽电压的大小。提高极距有利于提高电流效率，同时也增加电耗，但提高电流效率又可降低电耗。实践证明采用高极距求得高电流效率

也有利于减低电耗。下图列出了槽电压，电流效率和电耗的关系，从图2中可看出，槽电压从V1提高到v2，电流效率也从A提高到B，电耗则从w1降到w2。图2

槽电压、电流效率和电耗的关系曲线为保证电解槽的正常平稳生产，电解槽的极距不能随意调整，要根据槽型，电流强度，电解温度，

分子比等各方面的因素设定一个合理的极距。只有设定一个合理的极距才能保证电解槽的正常温度和最大生产效率下电解槽能量，物料，电压的平衡。随着铝电解工

业技术的发展，电解温度、分子比以及阳极效应系数逐渐降低，为保持电解槽的正常的热平衡，保持较高的极距就显得十分重要。但极距保持过高，回导致热平衡的

破坏，产生热槽：极距保持过低，

会减少电解槽的热收入，增大铝的二次反应机率，降低电流效率。所以，保持一个合理的极距，才能实现电解槽高效，低耗的正常运行。电解厂针对１６０KA

铝电解槽的实际情况，将槽电压设定为4．1０—

4．20v之间，极距为５cm左右。1.６　效应系数的控制铝电解生产中，阳极效应有利也有弊。一方面可以检查电解槽的正常生产，加速电解质中炭渣的分

离排除，使电解质变得洁净；另一方面会造成能耗和物耗的增加，影响经济技术指标。但是总的来说阳极效应是弊大于利，尤其是在采用智能模糊控制的前提下，其

影响会更大，可使电解温度升高，炉帮熔化变薄，降低电流效率，增加电耗等。电解厂在１６０KA铝电解槽上使氧化铝浓度保持在1．５—3．5％之间，可使阳

极气体顺利排出，减少气膜电阻，减少阳极效应的发生。低温，低分子比也会使阳极效应系数有所降低。所以１６０KA铝电解槽的阳极效应系数由原来的0．２次

／槽•日以上降低到现在的0．１次／槽•日以下。实践证明，对阳极效应的合理控制，即保证了电解槽的正常平稳生产，也降低了直流电耗。通过各项技术条件的

优化改进后，２００７年１－６月生产指标见下表２：表２　某工区２００７年１－６月份部分生产指标指标

１月

2月

3月

4月

5月

６月

平均槽温（℃）

941.6

940.6

940.4

941.3

942.2

941

941.2分子比

1.19

1.20

1.18

1.15

1.20

1.21

1.19电压（Ｖ）

4.13

4.13

4.12

4.13

4.13

4.12

4.126两水平（cm）

19.820.3

20.020.6

20.120.6

20.220.4

19.620.9

19.520.6

19.920.6电流效率(%)

92.75

92.8

93.02

93.17

92.76

92.86

92.89２　基础操作的改善电解温度是由电解质的初晶温度和过热度两部分组成，降低电解温度主要是降低电解质的初晶温度

和电解质的过热度。前面所述的技术条件的优化匹配和电解质成分、分之比的控制，主要都是针对电解质的出晶温度和电解槽能量输入而言的，对于降低电解质的过

热度来看，基础工作对降低电解温度的也是致关重要的。在电解槽生产中，日常操作主要有阳极交换、熄灭效应、边部加工和打捞碳渣等，它们对电解生产

也有较大的影响。阳极交换对电解槽的生产行程是一次干扰，但也时观察和调整电解槽状态的机会，在换极过程中可以了解残极的状态、电解质的高低、碳渣量和临

极的工作情况等，在此过程中可对碳渣多的进行处理、添加物料补充电解质和扎边修补换极处的炉帮等,在换极扎边后，并要求对新换阳极收边整形和添加保温料，

收整一定宽度的散热带和减薄保温料能自然形成炉帮和增加大面散热，有利于降低电解质的过热度。阳极效应对电解生产有一定的优点，但影响更大，因此，在日常

生产中要及时的熄灭阳极效应，缩短阳极效应的持续时间，一般都控制在３分钟以内。边部加工是为了大面积的修补侧部槽帮，在一定程度上起到加料、降温、收缩

炉膛挤起铝液和电解质的作用，在边部加工后严格要求按照操作规程进行边部的收整。打捞碳渣是阳极质量差和阳极氧化造成的，由于碳渣在槽内聚集过多对电解槽

的生产有很多的弊端，所以每个班至少要进行三次碳渣的打捞工作。3．结论实践证明，通过对１６０ＫＡ预焙铝电解槽进行合理的工艺技术条件优化调整和基础操作的改善，可以实现：(1)

通过技术条件的优化选择可以降低电解槽的电解温度，生产能够稳定运行，技术条件能够稳定保持。(2)

通过电解生产基础操作的改善，有利于降低电解质的过热度，并控制在较小的范围内，达到降低电解温度的目的。(3)

低温电解生产有利于电流效率的提高，直流电耗降低，达到节能降耗的目的。参考文献：[1]

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