浅析电解铝生产节能降耗措施.doc

浅析电解铝生产节能降耗措施惠应武摘要:本文从理论上论述了铝电解生产中提高电流效率、降低电耗、原材料消耗的可能性,并结合240KA铝电解槽生产的实际情况,提出了在铝电解后产操作过程中提高电流效率、降低电耗、原材料消耗的一些措施,并在实际生产中取得了一定成效。前言:众所周知,铝电解生产过程中,要想提高经济效益,就必须降低成本,即降低吨铝电耗与氟化铝、氟化盐、阳级等原材物料的单耗。所谓电流效率即当电解槽通过一定电量(一定电流与一定时间)时,实际产铝量与理论产铝量地百分比,这是铝电解生产的一个重要技术经济指标,它涉及到铝电解的产量与电耗,而这二者又都对铝电解生产的成本有着直接的影响。,即已电解出来的铝又溶解或机械地混入电解质中,并被循环着的电解质带到阳极空间或电解质表面,为阳极气体中的CO2或空气中的氧所氧化,造成电流效率降低。这一现象在压铝,两水平波动较大,电解质温度过高或低时最明显。+等其它离子在阴极上放电耗电,这一现象在分子比较高时容易发生。,包括AL3+不完全放电,以及电解质时的V5+、、P5+、Ti4+等高价离子不完全放电生成相应的低价离子被电解质转移到阳级空间后,又再氧化成高价离子,即:AL3++2e=AL+(阴极上)AL+—2e=AL3+(阳极上)如此循环,造成电流空耗。这种现象在阴极表面的电子密度(即电流密度)较小时,如AE过多,炉温过高、化炉膛时,或整流所突然限电时比较明显。,并且电解质面上有大量炭渣时发生,即电流有可能连接槽壳与格子板之间,及铁渣箱体与槽壳接触等均可造成漏电损失。在上述这些造成电流效率降低的原因当中原铝二次反应是电流效率降低的主要原因。(二次反应)损失,那么提高电流效率的措施可以从控制铝损失过程中探索。首先铝熔解,即已电解出的原铝通过铝液(阴极)与电解质之间扩散层扩散到电解质中去的过程,根据{邱竹贤《铝电解》冶金工业出版社1988}推出来的公式:η(电流效率)=[1—KZF(COˊ—Cˊ)D/δD阳]×100(1)可得出,凡是能够减小扩散系数D与铝的溶解度COˊ及增加阴极电流密度D阴与扩散层厚度δ的所有因素,均可使电流效率η提高,反之则降低。,对电解槽电流效率等工作指标有着决定性的影响,根据我厂实践中的多次测量表明,电解质温度每升高10℃,电流效率大约降低1—2%,这是因为随着电解质温度的降低:①靠近阴极(铝液)的电解质中溶解铝的速度降低。即COˊ减小。②动粘度增大,阴极气体体积减小,从而使扩散层厚度增加,即η增加。③扩散系数(D)减小。由(1)式可知,电流效率η增大。但是,电解质温度过低也是不利的,它使电解质发粘,致使铝珠与电解质分离困难,反而易于铝的损失,使电流效率降低。在一定的条件下有一个最适宜的温度,高于此或低于此电流效率都会降低,如图1所示。240KA大面四点进电中间下料槽的铝电解生产,当电解质的温度控制在950—960℃为最佳,电流效率可达90%以上。在操作管理过程中,必须供料正常,严格控制突发AE,并及时熄灭正常AE,平时要加强保温工作,防止温度大起大落,适时适量补充冰晶石,添加A1F3,以期平稳保持两水平,保持一定的分子比,即把电解质温度控制在950—960℃之间。温度℃(铝液)之间的距离,极距增大,电解质搅拌强度将减弱,因为相同的阳极气体量所搅拌的两极间的液体量增加,搅拌减弱,则使扩散层厚度(δ)增加,使用使铝损失减少,电流效率提高。反之,极距过度缩短将使电流效率急剧下降,这是由于阳极上气体直接接触铝液面而造成铝液的直接氧化损失所致。但极距超过某一限度,电流效率变化不大,多次测量表明:45mm的极距最适合240KA电解槽生产。因此,不能企图以提高极距的方式来取得高电流效率,如图2所示。而相反,应是力求使极距保持在实际所能允许的最小值,否则随着极距增加,不但不能提高电流效率,反而使槽电压徒然升高,加大电耗、最终还是不利于降低产品成本。实践证明,采用45mm左右的极距可以取得90%以上的电流效率。在实际生产操作过程中,必须严格电压管理,电压一经设定,就不要随便频繁变更,更不要随便手动调整电压;另外,AE时,一定要保证工序质量,一定要严格使用兜尺设置好每一块新极之极距,壁免极距大起大落。100%极距(L)(即NaF/AIF3之重量比),有过剩AIF3时,电流效率开始提高,这是由于此时铝液与电解质之间界面张力(δ)增大,有利于分散于电解质中的铝珠汇集,且铝的溶解度减小的缘故。同时在酚性电解