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1、降低电解铝铝液直流电耗的生产实践论坛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,针对电压的各组成部分提出了有效的控制措施,从而降低了电解铝铝液直流电耗,取得了良好的效果.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
2、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=2980Vm/n式中:w一铝液直流电耗(kWh/t?A1)V一一电解槽平均电压(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
3、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-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
4、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
5、约降低l1%,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
6、厘米极距所对应的电解质电压降为300mV330mV,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
7、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l0mV20mV.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
8、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,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.
9、某公司主要从以下几方面来降低效应分摊电压.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.O%,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,从而降低阳极效应系数
10、.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
11、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期中国有色金属69文化lArtWorld中国有色金属2010年第4期编辑?张庆联系电话:63971574固厩国面眶匣画=Il置亘菌卸蚕丑j重篷庆祝建国六十一周年伟大祖国万岁东北轻合金有限公司庞庆元篆刻70中国有色金属201o年第19期月山绿水一国画三等奖一江苏焦东地质勘查局画家信山居人家(国画三等奖)株洲硬质合金集刚有限公司彭小平行书(书法三等奖)