1、降低電解鋁鋁液直流電耗的生產實踐論壇iForum降低電解鋁鋁液直流電耗的生產實踐通過對電解槽電壓的組成進行了仔細的分析,針對電壓的各組成部分提出了有效的控制措施,從而降低了電解鋁鋁液直流電耗,取得了良好的效果.目徐衛東李芳塊2009年5月,有色金屬振興規劃指出,有色金屬產業在我國產業發展關鍵支撐材料的地位沒有改變,產業發展的基本面沒有改變;同時指出,到2011年,重點骨干電解鋁廠噸鋁直流電耗下降到1.25萬千瓦時以下,加強對噸鋁直流電耗低于I.2萬千瓦時的電解鋁關鍵工藝等前沿共性技術的研發.今年5月,國務院密集出臺全面清理高耗能企業的優惠電價措施,接著發改委發文,將對能源消耗超過國家和地方規定

2、的單位產品能耗限額標準的,實行懲罰性電價.以上這些國家政策有力地說明了,電解鋁企業必須堅持走節能路線才能生存和發展.目前,電解鋁企業盈利能力的嚴重降低加上激烈的市場競爭,企業的生存受到嚴峻挑戰,必須通過各種途徑,大力開展節能降耗,只有降低成本提高效益,企業才能實現可持續發展.作為高耗能的電解鋁企業,電的成本占鋁錠總成本的30%40%,有效降低電耗是降低生產成本最有效,最直接的途徑.直流電耗的組成W=2980×Vm/n式中:w一鋁液直流電耗(kWh/t?A1)V一一電解槽平均電壓(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,時間長短無關

3、.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,許多電解鋁企業主要是通過降低平均電壓來降低鋁液直流電耗.槽平均電壓主要是槽工作電壓,陽極效應分攤電壓,公用母線分攤電壓構成,即V平均=V工作+V母線分攤+V效應舒攤.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母線在槽-作電壓的構成中,除電解質壓降可降低的幅度相對較大外,陽極壓降,陰極壓降具有一定的降低空間,而極化電壓和母線分攤電壓在目前正常運行槽的生產控制狀態下降低的幅度很小.因

4、此,下面從降低電解質壓降,陽極壓降及陰極壓降來說明.I.降低電解質壓降.在槽工作電壓的組成中,電解質電壓降占相當大的部分(35%40%),為了節省電能,許多電解鋁企業都對這部分電壓降進行過深入的研究.電解質電壓降同極距,電流密度,電解質本身的電解率,陽極浸入電解液的深度等若干因素有關.縮短極距,減小電流密度,增大電解質導電性,增加陽極浸入電解液深度,都有助于減小電解質電壓降.提高電解質的導電率.在電解鋁生產中,由于陽極質量的影響,使電解槽內存在一定的碳渣,導致電解質的電阻增大,其結果造成電解質電壓降的升高,增加鋁電解生產的電能消耗.據有關資料報道,當鋁電解質溶液中的碳渣含量達到1%(重量)時,

5、電解質導電率約降低l1%,由此可見,碳渣對電解質導電率的不利影響是極為顯著的,碳渣的顆粒越小,對降低電解質的導電率作用越大.因此,在生產過程中,一是盡量采用高質量的陽極,減少碳渣的產生,保持電解質清潔,二是改變電解質的組成或采用能增大電解質電導率的添加劑,如添加氟化鎂減少電解質對炭粒的濕潤性,也可以添加鋰鹽和氟化鈉提高電解質的導電率,降低電解質壓降,三是改變陽極結構和形狀以利于氣體排出,進而降低極距;四是通過換極時和效應后勤撈碳渣.同時采用合理的加工制度,精心加工,盡量減少電解質中懸浮的At20,減少槽底沉淀.適當縮短極距.當電解槽的極距增大時,電解質電壓降也隨之增大,造成電耗增加.據工業電解

6、槽測定,每1厘米極距所對應的電解質電壓降為300mV330mV,因此,在不影響電流效率,保持好電解槽技術條件的情況下,適68中國有色金屬2010年第19期當地縮小極距,也能降低電解質電壓降.2.降低陽極電壓降.陽極壓降主要與陽極本身的導電性,鐵碳接觸壓降,導桿母線接觸壓降等關系比較密切.實際生產中,通過嚴格控制磷生鐵的成分和澆鑄工藝,采用炭碗間開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;換極和抬母線后保證陽極導桿與母線接觸良好,也有利于陽極壓降的降低.陽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.在穩定磷生鐵成分和澆注工藝的基礎上

7、,通過對炭碗之間開槽,使炭碗相互貫通,可以有效增加炭塊與磷生鐵的接觸面積,從而降低陽極壓降l0mV20mV.另外,提高操作質量,使用導桿清洗劑清洗陽極導桿,對彎曲,麻面等導桿及時進行修正,拋光等處理,并輔助以嚴格的考核制度,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據為0.45V,它占槽電壓的11%以上,因此,努力提高陰極炭塊的電導率是節電的重要方向.一般降低陰極電壓降的主要途徑有:提高陰極炭塊的質量,應用硼化鈦涂層陰極;通過適時升級控制系統提高控制水平,合理匹配工藝

8、技術條件,嚴格控制電解槽作業質量,精確控制氧化鋁下料量,設法減少槽底沉淀.降低效應分攤電壓陽極效應是熔鹽電解特有的現象,而以電解鋁生產表現尤為明顯.生產中當陽極效應發生時,電解槽消耗大量的電能,而且電解槽電壓急劇升高,達到20V30V,有時甚至更高.它的發生對整個電解系列產生很大影響,電解槽停止正常電解,使電流效率降低,影響電解各項技術指標,且使鋁的產量和質量降低,破壞了整個電解系列的平穩供電.目前,隨著電解技術的不斷發展,人們對效應的觀念發生了轉變,陽極效應對電解槽生產是弊大于利,國內外許多的電解鋁企業已逐漸實現”零效應”管理.降低效應分攤電壓,一方面是降低陽極效應系數;另一方面主要是降低效

9、應持續時間.某公司主要從以下幾方面來降低效應分攤電壓.某公司2007年201oN5月槽工作電壓及平均電壓走勢某公司2007年2010年5月槽工作電壓,平均電壓直流電耗年均情況1.升級控制系統.氧化鋁濃度的降低是引起陽極效應發生的主要原因,而穩定的氧化鋁濃度需要好的控制系統來實現.通過對控制系統進行優化升級,改進供下料系統,系統的控制能力得到提高,電解槽的過欠量加工幅度變小,氧化鋁濃度相對穩定在2.5%3.O%,槽電壓的控制曲線更加平穩,有效地降低了效應系數.2.合理匹配與優化工藝技術條件.合理匹配工藝技術條件,如適當提高鋁水平與分子比,有助于提高電解質的電導率,流動性和氧化鋁的溶解性,從而降低

10、陽極效應系數.如某公司鋁水平保持在25cm28cm,分子比保持在2.352.55,電解槽運行穩定,陽極效應系數保持在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.提高陽極工作質量,規范操作標準,提高陽極更換速度,減少對電解槽的干擾,保持電解槽生產穩定.5.加強現場巡視與檢查,發現卡錘頭,堵料,冒料,下料器漏料和不下料等現象時及時處理,防止對電解槽下料造成影響.6.陽極效應發生時,及時熄滅效應,減少效應持續時間.效果某公司通過以上降低電壓的生產實踐,取得了很好的效果.從上面圖表可以看出,槽工作電壓,平均電壓,直流電耗呈穩步下降的趨勢.電壓

11、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,節電效果顯著.結語1.合理控制電解槽工作電壓.減小電解質電壓降,改善導體接觸點,減小陰,陽極電壓降有利于降低直流電耗.2.優化升級電解槽智能模糊控制系統,改進供下料系統,有利于減少效應的發生,合理控制效應系數,減小效應持續時間有利于降低電耗,并杜絕長重效應的發生.3.合理匹配工藝技術條件,提高工作質量,規范操作標準,保持槽況的穩定有助于降低電耗.某公司雖然在降低電耗方面取得了一些效果,但企業實施節能降耗的道路還是任重而道遠,還應繼續探索企業節能的途徑,從而實現企業的可持續發展.口(作者單位:華圣鋁業有限公司)2010年第19期中國有