降低電解鋁鋁液直流電耗的生產(chǎn)實(shí)踐

1、降低電解鋁鋁液直流電耗的生產(chǎn)實(shí)踐論壇iforum降低電解鋁鋁液直流電耗的生產(chǎn)實(shí)踐通過對電解槽電壓的組成進(jìn)行了仔細(xì)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(wèi)東李芳塊2009年5月,有色金屬振興規(guī)劃指出,有色金屬產(chǎn)業(yè)在我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵支撐材料的地位沒有改變,產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本面沒有改變;同時(shí)指出,到2011年,重點(diǎn)骨干電解鋁廠噸鋁直流電耗下降到1.25萬千瓦時(shí)以下,加強(qiáng)對噸鋁直流電耗低于i.2萬千瓦時(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,國務(wù)院密集出臺全面清理高耗能企業(yè)的優(yōu)惠電價(jià)措施,接著發(fā)改委發(fā)文,將對能源消耗超過國家和地方規(guī)定

2、的單位產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn)的,實(shí)行懲罰性電價(jià).以上這些國家政策有力地說明了,電解鋁企業(yè)必須堅(jiān)持走節(jié)能路線才能生存和發(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競爭,企業(yè)的生存受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn),必須通過各種途徑,大力開展節(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=2980vm/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(shí)間長短無關(guān).因此,降低

3、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(yīng)分?jǐn)傠妷?公用母線分?jǐn)傠妷簶?gòu)成,即v平均=v工作+v母線分?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母線在槽-作電壓的構(gòu)成中,除電解質(zhì)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?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

4、低電解質(zhì)壓降,陽極壓降及陰極壓降來說明.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)都對這部分電壓降進(jìn)行過深入的研究.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,增加陽極浸入電解液深度,都有助于減小電解質(zhì)電壓降.提高電解質(zhì)的導(dǎo)電率.在電解鋁生產(chǎn)中,由于陽極質(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

5、約降低l1%,由此可見,碳渣對電解質(zhì)導(dǎo)電率的不利影響是極為顯著的,碳渣的顆粒越小,對降低電解質(zhì)的導(dǎo)電率作用越大.因此,在生產(chǎn)過程中,一是盡量采用高質(zhì)量的陽極,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)對炭粒的濕潤性,也可以添加鋰鹽和氟化鈉提高電解質(zhì)的導(dǎo)電率,降低電解質(zhì)壓降,三是改變陽極結(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)電解槽測定,每1

6、厘米極距所對應(yīng)的電解質(zhì)電壓降為300mv330mv,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.降低陽極電壓降.陽極壓降主要與陽極本身的導(dǎo)電性,鐵碳接觸壓降,導(dǎo)桿母線接觸壓降等關(guān)系比較密切.實(shí)際生產(chǎn)中,通過嚴(yán)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(dǎo)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(guān).在穩(wěn)定磷生鐵成分和澆注工藝的基礎(chǔ)上,通過對炭碗

7、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(zhì)量,使用導(dǎo)桿清洗劑清洗陽極導(dǎo)桿,對彎曲,麻面等導(dǎo)桿及時(shí)進(jìn)行修正,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;通過適時(shí)升級控制系統(tǒng)提高控制水平,合理匹配工藝技術(shù)條件,嚴(yán)

8、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)傠妷宏枠O效應(yīng)是熔鹽電解特有的現(xiàn)象,而以電解鋁生產(chǎn)表現(xiàn)尤為明顯.生產(chǎn)中當(dāng)陽極效應(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,人們對效應(yīng)的觀念發(fā)生了轉(zhuǎn)變,陽極效應(yīng)對電解槽生產(chǎn)是弊大于利,國內(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.

9、某公司主要從以下幾方面來降低效應(yīng)分?jǐn)傠妷?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(tǒng).氧化鋁濃度的降低是引起陽極效應(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)來實(shí)現(xiàn).通過對控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級,改進(jìn)供下料系統(tǒng),系統(tǒng)的控制能力得到提高,電解槽的過欠量加工幅度變小,氧化鋁濃度相對穩(wěn)定在2.5%3.o%,槽電壓的控制曲線更加平穩(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,流動性和氧化鋁的溶解性,從而降低陽極效應(yīng)系數(shù)

10、.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.提高陽極工作質(zhì)量,規(guī)范操作標(biāo)準(zhǔn),提高陽極更換速度,減少對電解槽的干擾,保持電解槽生產(chǎn)穩(wěn)定.5.加強(qiáng)現(xiàn)場巡視與檢查,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,防止對電解槽下料造成影響.6.陽極效應(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.效果某公司通過以上降低電壓的生產(chǎn)實(shí)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(wěn)步下降的趨勢.電壓降低明顯,直

11、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,陽極電壓降有利于降低直流電耗.2.優(yōu)化升級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1