近代鋁電解技術(shù)高效節(jié)能的探討

1、近代鋁電解技術(shù)節(jié)能與高效近代鋁電解技術(shù)節(jié)能與高效姚姚 世世 煥煥E mail:yao_E mail:yao_手機：手機：1364850814013648508140鋁電解幾個主要名詞鋁電解幾個主要名詞 直流電耗（直流電耗（kwh/t）=298 0槽平均電壓槽平均電壓(V) / 電流效率（電流效率（ ） 公式表明：電壓越低直流電耗越低，電流效率越高直流電耗越低公式表明：電壓越低直流電耗越低，電流效率越高直流電耗越低 因此節(jié)能的途徑是降低槽電壓和提高電流效率，每降低因此節(jié)能的途徑是降低槽電壓和提高電流效率，每降低0.1V可可 以節(jié)約電耗以節(jié)約電耗320kwh/t，而每提高電流效率，而每提高電流效率

2、1%，可節(jié)電，可節(jié)電140kwh/t 炭陽極到陰極（鋁液表面）的距離簡稱極距（炭陽極到陰極（鋁液表面）的距離簡稱極距（ACD），這是電），這是電解鋁所必需有的空間，一般解鋁所必需有的空間，一般ACD為為3.5-5cm，因此這個空間所占，因此這個空間所占 的電壓約為的電壓約為1.05-1.5V（平均每（平均每cm極距極距=0.3V），也就是如果把極），也就是如果把極距距 從從4.5cm降到降到3.5V，可以節(jié)約電壓，可以節(jié)約電壓0.3V，每，每0.1V節(jié)電節(jié)電320kwh/t，相當于節(jié)約直流電耗：，相當于節(jié)約直流電耗：960 kwh/t，但是如果再提高，但是如果再提高2%的效率的效率，又節(jié)約電耗

3、，又節(jié)約電耗280kwh/t，960+280=1240kwh/t鋁，這就是當前全鋁，這就是當前全球節(jié)能所利用的手段。我國有的鋁廠稱節(jié)電球節(jié)能所利用的手段。我國有的鋁廠稱節(jié)電1200kwh/t的來源就的來源就是利用上述的手段。是利用上述的手段。 西方國家鋁廠西方國家鋁廠高產(chǎn)量、高效率在先，低電耗兼顧高產(chǎn)量、高效率在先，低電耗兼顧利用利用ACD的空間實現(xiàn)高產(chǎn)和低電耗的空間實現(xiàn)高產(chǎn)和低電耗西方鋁電解技術(shù)西方鋁電解技術(shù)3個典型技術(shù)路線個典型技術(shù)路線 大型、低極距、高電流強度和低電耗大型、低極距、高電流強度和低電耗力托力托-加鋁加鋁-Pechiney：300KA400KA500KA。 陽極電流密度：陽極

4、電流密度：0.98A/cm2，槽電壓趨勢：，槽電壓趨勢：4.02V， 電流效率電流效率95-96%，直流電耗：，直流電耗：1300012800kwh海德魯（海德魯（Hydro）300KA420KA，陽極電流密度：，陽極電流密度： 0.99A/cm2，槽電壓：，槽電壓：4.08-4.1V，電流效率，電流效率94-95%， 直流電耗：直流電耗： 1300012800kwh迪拜（迪拜（Dubai）：）：DX型：型：350370KA。陽極電流密。陽極電流密度：度： 0.99A/cm2，電流效率，電流效率95-96%，槽電壓：，槽電壓：4.15V，直流電耗：，直流電耗： 13000kwh。 Dubal

5、Dubal 第第 8 8 系列系列 DX - 370 KA DX - 370 KA 電解槽電解槽 5試驗槽采用試驗槽采用30個個810寬的陽寬的陽極，陽極長度極，陽極長度1580mm 第第8系列系列40臺工業(yè)槽改為臺工業(yè)槽改為36個小陽極個小陽極，報導陽極總面積報導陽極總面積與原有與原有30個陽極相同，每側(cè)個陽極相同，每側(cè)18個陽極，與該公司確認個陽極，與該公司確認1610680mm，電流強度，電流強度370KA時，陽極電流密度為時，陽極電流密度為 0.96A/cm2 。 該設計用于建設阿布扎比該設計用于建設阿布扎比140萬噸（萬噸（Emal）電解鋁廠）電解鋁廠 DX槽電流不斷上升電壓電耗不斷

6、降低DX電解槽（Google）電流強度電流強度365 kA365 kA直流電耗直流電耗12.94 kWh/kg Al12.94 kWh/kg Al電流效率電流效率95.7 per cent95.7 per cent槽電壓槽電壓4.15V4.15V單槽產(chǎn)量單槽產(chǎn)量2.82 mt Al/pot/day2.82 mt Al/pot/day陽極效應系數(shù)陽極效應系數(shù)0.01/pot/day0.01/pot/dayPFCsPFCs排放量排放量3g/mt Al3g/mt Al陽極電流密度陽極電流密度 0.96A/cm20.96A/cm2陽極凈耗陽極凈耗0.408 kg/kg Al 0.92Acm2。2010

7、年新報導近期電流將升到年新報導近期電流將升到450KA，電流密度上升到，電流密度上升到0.98Acm2 。從圖看出：從圖看出：HAL300KA槽，穩(wěn)定的極距在槽，穩(wěn)定的極距在4.5cm左右，但左右，但HAL400KA與與HAL-300同樣的穩(wěn)定性是同樣的穩(wěn)定性是3.5cm，從穩(wěn)定性圖示看：，從穩(wěn)定性圖示看：400KA槽比槽比KAL300KA槽躁聲更小。從保持的槽電壓可以看出，槽躁聲更小。從保持的槽電壓可以看出，很難解釋很難解釋.圖中紅線是我畫的，原圖沒有。圖中紅線是我畫的，原圖沒有。AP低槽電壓趨勢低槽電壓趨勢AP39電解槽在啟動和穩(wěn)定生產(chǎn)以后，把槽電壓逐步壓低，在電解槽在啟動和穩(wěn)定生產(chǎn)以后，

8、把槽電壓逐步壓低，在2009年年6月達到原訂月達到原訂4.18V的目標，見圖。的目標，見圖。有有4臺電解槽進行了壓低槽電壓臺電解槽進行了壓低槽電壓的試驗，已經(jīng)壓低了約的試驗，已經(jīng)壓低了約170mV，折合電力約，折合電力約540kwh/t Al。電壓的目。電壓的目標是標是4.02V，見圖。，見圖。 80年代日本三菱坂出鋁廠的低電壓年代日本三菱坂出鋁廠的低電壓電解質(zhì)成分：LiF-1.5%,過剩AlF3-6%;半石墨化陰極炭塊和圓型陰極棒; 陽極使用為瀝青焦；電流：132KA；電流效率91.3%；槽電壓：3.74V； DC:12.2kwh/kg。132KA原槽殼不變，采用瀝青焦為基礎(chǔ)的半石墨化陰極和

9、圓形大陰極棒，爐底壓降預計降低0.2V,實際降低到0.21V. 設計設計新型槽新型槽原有改進原有改進電流（電流（KAKA）150150150150132132陽極電流密度陽極電流密度0.80A/cm20.80A/cm20.800.800.700.70槽電壓（槽電壓（V V）3.85-3.903.85-3.903.903.903.743.74電流效率（電流效率（% %）91-9391-93929291.391.3DCDC* *kwh/kgkwh/kg）12.3-12.812.3-12.812.612.612.212.2我國鋁電解技術(shù)我國鋁電解技術(shù)直流電耗國際領(lǐng)先，高產(chǎn)高效仍有差距直流電耗國際領(lǐng)先

10、，高產(chǎn)高效仍有差距利用利用ACD的空間實現(xiàn)更低的的空間實現(xiàn)更低的 電耗電耗我國鋁電解槽的節(jié)能我國鋁電解槽的節(jié)能 我國鋁電解槽的節(jié)能效果是國際領(lǐng)先的，直流電我國鋁電解槽的節(jié)能效果是國際領(lǐng)先的，直流電耗達到耗達到12300-12500kwh/t的目標可以實現(xiàn)，向的目標可以實現(xiàn)，向12000kwh/t靠近還需要努力。靠近還需要努力。 目前國內(nèi)進行的各種電解技術(shù)表明對降低目前國內(nèi)進行的各種電解技術(shù)表明對降低ACD或或電壓均有不同的效果，但是，那一種節(jié)能效果最電壓均有不同的效果，但是，那一種節(jié)能效果最實際，目前在發(fā)展中。實際，目前在發(fā)展中。 不同電流和結(jié)構(gòu)的電解槽，其最佳的電解槽熱平不同電流和結(jié)構(gòu)的電解

11、槽，其最佳的電解槽熱平衡和工藝條件尚需要下功夫進行科學測定與評價。衡和工藝條件尚需要下功夫進行科學測定與評價。 經(jīng)過近年來的技術(shù)進步，我國陽極電流密度在經(jīng)過近年來的技術(shù)進步，我國陽極電流密度在0.72-75A/cm2 的平底陰極電解槽的的平底陰極電解槽的 ”到位電壓到位電壓”在在3.95V-4.0V是可以達到的？。所謂是可以達到的？。所謂“到位電壓到位電壓”是指平底陰極在不犧牲電流效率下的電壓。是指平底陰極在不犧牲電流效率下的電壓。我國節(jié)能電解槽的發(fā)展國際上先進的大型電解槽十年前高效是首位的，節(jié)能是第二位的，近年國際上先進的大型電解槽十年前高效是首位的，節(jié)能是第二位的，近年來，兩者兼顧，所謂高

12、效包括兩個內(nèi)容，高產(chǎn)量和高電流效率，近年來來，兩者兼顧，所謂高效包括兩個內(nèi)容，高產(chǎn)量和高電流效率，近年來國外先進的大型槽已經(jīng)將電壓降到國外先進的大型槽已經(jīng)將電壓降到4.1-4.15V，槽單位面積的產(chǎn)量比我國，槽單位面積的產(chǎn)量比我國約高約高25-30%，拿我國主流技術(shù)的陽極電流折合我國的槽電壓應該不高于，拿我國主流技術(shù)的陽極電流折合我國的槽電壓應該不高于4.0-3.9V，另外，我國鋁電解槽單位陰極面積的產(chǎn)量和電流效率則更遜色，另外，我國鋁電解槽單位陰極面積的產(chǎn)量和電流效率則更遜色于國外先進水平。這當然與國情和原料有關(guān)，近幾年我國鋁電解技術(shù)工于國外先進水平。這當然與國情和原料有關(guān)，近幾年我國鋁電解

13、技術(shù)工藝技術(shù)路線有較大的變化，轉(zhuǎn)變了認識，挖掘了藝技術(shù)路線有較大的變化，轉(zhuǎn)變了認識，挖掘了ACD的潛力，向著較低的潛力，向著較低的電壓方向發(fā)展，就是平底陰極電解槽直流電耗與過去比較有了很大的的電壓方向發(fā)展，就是平底陰極電解槽直流電耗與過去比較有了很大的進步，特別是新型陰極的發(fā)展，兩者均突破了進步，特別是新型陰極的發(fā)展，兩者均突破了ACD的常規(guī)禁區(qū)，槽電壓的常規(guī)禁區(qū)，槽電壓可以達到可以達到3.7-3.75V.目前技術(shù)尚在發(fā)展中。目前技術(shù)尚在發(fā)展中。目前最難解決的是氧化鋁中含有目前最難解決的是氧化鋁中含有Li和和K，致使電解質(zhì)溫度過低，氧化鋁溶，致使電解質(zhì)溫度過低，氧化鋁溶解極為困難，分子比被迫升

14、高到解極為困難，分子比被迫升高到2.6-2.7，,影響了電流效率的提高，普遍影響了電流效率的提高，普遍反映效率只有反映效率只有90-91%。 取決于高效低能耗的主要因素取決于高效低能耗的主要因素 ACD ACD極距（降低極距是當前節(jié)能的主要途徑，如馮的專利）極距（降低極距是當前節(jié)能的主要途徑，如馮的專利） 電流密度（低電流密度更容易實現(xiàn)低電耗）電流密度（低電流密度更容易實現(xiàn)低電耗） 電解質(zhì)成分電解質(zhì)成分: :分子比升高分子比升高0.10.1，雖然節(jié)電，雖然節(jié)電35mV35mV，但效率也降低，但效率也降低 MHD MHD穩(wěn)定性（好磁場與壞磁場比較差穩(wěn)定性（好磁場與壞磁場比較差50mV50mV和效

15、率和效率1-2%)1-2%) 陰陽極材質(zhì)與結(jié)構(gòu)陰陽極材質(zhì)與結(jié)構(gòu)( (新型陰極和陽極開槽節(jié)能有效）新型陰極和陽極開槽節(jié)能有效） 母線電流密度（國外母線電流密度（國外150mV150mV，我國，我國200-230mV)200-230mV)電流效率電流效率( (每提高每提高1%1%效率，多生產(chǎn)效率，多生產(chǎn)1%1%的鋁，也節(jié)電的鋁，也節(jié)電140kwh/t140kwh/t鋁鋁 下圖是國外導流槽和異型陰極專利，他們沒有工業(yè)化？下圖是國外導流槽和異型陰極專利，他們沒有工業(yè)化？ACD節(jié)能和節(jié)能陰極評價目前國內(nèi)節(jié)能陰極有：異型（馮教授專利）、阻流塊、高低塊，硼化目前國內(nèi)節(jié)能陰極有：異型（馮教授專利）、阻流塊、高

16、低塊，硼化鈦導流槽，形式很多。這類陰極都是依靠降低極距鈦導流槽，形式很多。這類陰極都是依靠降低極距ACD實現(xiàn)的，僅從實現(xiàn)的，僅從降低電壓來講，大部分可以做到降低電壓來講，大部分可以做到3.75-3.85V，與過去的，與過去的4.15-4.2V比較，比較，按電效不變，報導和鑒定節(jié)電數(shù)據(jù)均為按電效不變，報導和鑒定節(jié)電數(shù)據(jù)均為1000-1200kwh/t 實踐已經(jīng)證明凸臺陰極的凸臺寬度越窄，越容易掉頭，壽命不長，使實踐已經(jīng)證明凸臺陰極的凸臺寬度越窄，越容易掉頭，壽命不長，使用中幾乎都將凸臺加寬，且臺階也減少到一個，寬度幾乎接近原炭塊用中幾乎都將凸臺加寬，且臺階也減少到一個，寬度幾乎接近原炭塊有許多鋁

17、廠沒有采用新型陰極，全系列電壓降到有許多鋁廠沒有采用新型陰極，全系列電壓降到3.85-3.9V，電流上升，電流上升10-15%，由，由160KA升到升到180KA;有的有的300KA槽，電壓降到槽，電壓降到3.84V,陽極電流陽極電流密度提高到密度提高到0.8A/cm2，電流達到，電流達到328KA；400KA槽電壓降到槽電壓降到3.91-3.92V,陽極電流密度提高到陽極電流密度提高到0.85A/cm2，電流達到，電流達到429KA;降低降低ACD同時提高同時提高電流雙豐收。電流雙豐收。由于前面提到的平底陰極的陽極電流密度比新型約高由于前面提到的平底陰極的陽極電流密度比新型約高10%，從理論

18、計，從理論計算評價，折算兩者的電壓，前者仍低于后者算評價，折算兩者的電壓，前者仍低于后者,現(xiàn)在混擾不清的是電效，現(xiàn)在混擾不清的是電效，如果平底陰極效率確實比新型陰極高如果平底陰極效率確實比新型陰極高2個百分點，那就另當別論？不個百分點，那就另當別論？不管怎樣，已經(jīng)證明我國原來電解槽保持的管怎樣，已經(jīng)證明我國原來電解槽保持的ACD過高，潛力沒有挖掘，過高，潛力沒有挖掘，所以我提出一個所以我提出一個“到位電壓到位電壓”?，F(xiàn)在的問題是電流效率？每提高現(xiàn)在的問題是電流效率？每提高1%的效率可省電的效率可省電140kwh/t,每降低每降低45mV電壓也降低電壓也降低140lkwh/t，但后者走的是雙贏路

19、線。要實事求是的，但后者走的是雙贏路線。要實事求是的全面評價。全面評價。極距極距ACD和陰極電流密度與電流效率的關(guān)系和陰極電流密度與電流效率的關(guān)系節(jié)能的原則：不能過多的犧牲電流效率，因為它既節(jié)能又增產(chǎn)。利用提高分子節(jié)能的原則：不能過多的犧牲電流效率，因為它既節(jié)能又增產(chǎn)。利用提高分子比（即提高電解質(zhì)導電率）來實現(xiàn)低電壓，實際是提高電解質(zhì)導電率，極距不比（即提高電解質(zhì)導電率）來實現(xiàn)低電壓，實際是提高電解質(zhì)導電率，極距不變，用于貢獻內(nèi)熱，犧牲電流效率。當內(nèi)熱不足時（主要是低電流槽）提高電變，用于貢獻內(nèi)熱，犧牲電流效率。當內(nèi)熱不足時（主要是低電流槽）提高電流不僅補償內(nèi)熱，而且增加產(chǎn)量和提高效率（例如流

20、不僅補償內(nèi)熱，而且增加產(chǎn)量和提高效率（例如10%）并能大幅度的降低完）并能大幅度的降低完全成本中管理費用、折舊、工資和財務費用等約全成本中管理費用、折舊、工資和財務費用等約10%，為什么單純?nèi)プ非蟮碗?，為什么單純?nèi)プ非蟮碗妷海崛ピ黾与娏骱托实呢暙I？當然節(jié)電是主要的，要平衡。壓，而舍去增加電流和效率的貢獻？當然節(jié)電是主要的，要平衡。 我國陰極電流密度幾乎比國外低了我國陰極電流密度幾乎比國外低了40%，單位面積陰極產(chǎn)，單位面積陰極產(chǎn)鋁量少，而陽極二次反鋁量少，而陽極二次反 應（或損失的鋁）是常數(shù)，必然降應（或損失的鋁）是常數(shù)，必然降低整個電解槽的電流效率，上述三個技術(shù)效率高的原因？低整個電解

21、槽的電流效率，上述三個技術(shù)效率高的原因？ 陰極電流密度對電流效率的影響陰極電流密度對電流效率的影響:在給定設計的電解槽上，鋁的二次反在給定設計的電解槽上，鋁的二次反應是一個常數(shù)，因此，在電解槽電解質(zhì)溫度、電解質(zhì)成分和槽幫基本不變應是一個常數(shù)，因此，在電解槽電解質(zhì)溫度、電解質(zhì)成分和槽幫基本不變的條件下，陰極電流密度越高，電流效率必然也隨之提高。在陰極，鈉和的條件下，陰極電流密度越高，電流效率必然也隨之提高。在陰極，鈉和鋁是按照下列反應式協(xié)同在陰極上沉積的。鋁是按照下列反應式協(xié)同在陰極上沉積的。Al+3NaF（在冰晶石中的（在冰晶石中的NaF） AlF3（在冰晶石中）（在冰晶石中）+3Na（在鋁中

22、）（在鋁中）鈉平衡的濃度是隨著電解質(zhì)操作溫度的降低和鈉平衡的濃度是隨著電解質(zhì)操作溫度的降低和AlF3過剩量的增加而降低的。過剩量的增加而降低的。所以在高陰極電流密度和更低的分子比條件下，所以在高陰極電流密度和更低的分子比條件下，Na在鋁中含量減少了，當在鋁中含量減少了，當然由于生成的鋁多了，所以電流效率就提高了。然由于生成的鋁多了，所以電流效率就提高了。 海德魯認為磁場補償好的電解槽，由于降低了鋁液的流速，此時，濃度海德魯認為磁場補償好的電解槽，由于降低了鋁液的流速，此時，濃度的極化作用使的極化作用使Na析出較多，鋁液中析出較多，鋁液中Na含量較高，獲得較高的電流效率。含量較高，獲得較高的電流

23、效率。但是迪拜的實踐是鋁液中的但是迪拜的實踐是鋁液中的Na濃度越低電流效率越高，恰恰與那種磁場補濃度越低電流效率越高，恰恰與那種磁場補償好的電解槽得到相反的結(jié)論。迪拜認為他們的鋁液流速沒有降低，而是償好的電解槽得到相反的結(jié)論。迪拜認為他們的鋁液流速沒有降低，而是在較高流速的情況下沒有損害電解槽的指標。在較高流速的情況下沒有損害電解槽的指標。海德魯也承認在縱向配置的電解槽上，由于磁場的效果不如橫向配置，因海德魯也承認在縱向配置的電解槽上，由于磁場的效果不如橫向配置，因此，電解質(zhì)攪動較大，冰晶石此，電解質(zhì)攪動較大，冰晶石-氧化鋁的共晶體的混合物迅速融化，氧化鋁的共晶體的混合物迅速融化，Na的的沉積

24、就減少了，所以也反映出電流效率較高。沉積就減少了，所以也反映出電流效率較高。氧化鋁濃度和極距氧化鋁濃度和極距ACD與電流效率的關(guān)系與電流效率的關(guān)系 當一個非常不均勻的當一個非常不均勻的ACD在給定的平均在給定的平均ACD之下時之下時，電流效率必然非常之低；簡單的道理就是多數(shù)，電流效率必然非常之低；簡單的道理就是多數(shù)陽極是在極限極距之下運行的。陽極是在極限極距之下運行的。 非常均勻的氧化鋁濃度能使電解質(zhì)的過熱度也變非常均勻的氧化鋁濃度能使電解質(zhì)的過熱度也變化的很小，這是因為凝固在陽極底掌下的電解質(zhì)化的很小，這是因為凝固在陽極底掌下的電解質(zhì)能夠被及時熔化，這樣能夠被及時熔化，這樣ACD的變化就變得

25、很小。的變化就變得很小。 我們期望得到高電流效率的電解槽必然是在均勻我們期望得到高電流效率的電解槽必然是在均勻的氧化鋁濃度條件下產(chǎn)生的。的氧化鋁濃度條件下產(chǎn)生的。 見下圖。見下圖。南非鋁廠使用氧化鋁的一致性參數(shù)及控制量參數(shù)及控制量船批號船批號123456789勺減勺減(300-1200)(0.6)0.660.660.720.760.670.660.640.680.78堆積比重堆積比重kg/cm3954960971980976976987973965SiO2 %(0.013)0.0110.0120.0110.0110.010.0090.0090.0110.009Fe2O3(%)(0.0165)0

26、.0090.0100.0090.0090.0090.0090.010.0090.009TiO2 % (0.005)0.0030.0030.0020.0030.0020.0020.0030.0030.002Na2O% (0.3-0.4)0.390.380.380.390.0380.380.380.400.40CaO % (0.02-0.04)0.040.0420.0410.0390.0380.0410.0410.0440.042+150 m %(100目目)(0-5%)6.405.308.006.003.605.505.506.307.50細粒細粒-45 m %(325目目)(0-10%)3.1

27、06.604.204.506.004.305.204.404.45超細粒超細粒(-20 m)0.91.10.91.001.101.101.300.800.70流動性流動性 秒秒727052827857687170比表面積比表面積M2g-1(65-75)747375737073747675Datum of AP 30 . From 11.2005 to 01,2006 (bhpbilliton 2006 March 29網(wǎng)上發(fā)表網(wǎng)上發(fā)表)同一種槽型在不同的國家和不同的鋁廠就有極大的差別同一種槽型在不同的國家和不同的鋁廠就有極大的差別有的槽在有的槽在340KA條件下可以取得條件下可以取得 4.1V

28、電壓電壓,但有的但有的320KA槽電壓卻槽電壓卻 4.22V.而且后者也沒有因為陽極電流密度低和極距比前者高而電流效率有所提高而且后者也沒有因為陽極電流密度低和極距比前者高而電流效率有所提高?Hill-1Hill-2Hill-3Moz-1Moz-2ABCDEFGHIKA351.6349.9352.1349.3351.7338.3340.3344.2342.2319.3341.8352.9332.8335.0Kwh/t1305813096131111342513394129541277013157133741328313287133761298012919CE95.7295.5195.4195.

29、2194.4694.595.194.3194.2594.8394.9094.5296.296.2Kg / t27102691270526782675257526062614259724382612268625782596電壓電壓.4.1944.1874.1974.2894.2454.1074.0754.1634.2294.2264.2254.2424.194.17陽極陽極410415398423415408403-411409421406418408Fe (pmm)8948287877606947839721023105813759631152864675Haupin 說：對于全球而言，同一種

30、槽型，在不同地點和不同鋁廠，甚至于在一說：對于全球而言，同一種槽型，在不同地點和不同鋁廠，甚至于在一個鋁廠的不同系列或工段獲得不同效果的情況是司空見慣。個鋁廠的不同系列或工段獲得不同效果的情況是司空見慣。KWH/kg=2.98 V/ 12500kwh/t的條件（的條件（3.95V和和94%效率效率=3.75和和90%效率）效率）12000kwh/t的條件是的條件是3.75V和和94%效率，用什么手段效率，用什么手段平均電壓平均電壓90%92%94%3.75V1241712147118883.85V12470122053.95V12522電解鋁必須使用的能量（電解鋁必須使用的能量（1.647x+

31、0.48）是少不了的，現(xiàn)在）是少不了的，現(xiàn)在300KA以上的槽子，有內(nèi)保溫的條件下，槽電壓設定在以上的槽子，有內(nèi)保溫的條件下，槽電壓設定在3.7V，是可以取得，是可以取得12300kwh/t的指標，但效率不高，應該的指標，但效率不高，應該 尋求在同等電耗下的最高電流效率和低電壓。這是一個煉尋求在同等電耗下的最高電流效率和低電壓。這是一個煉鋁工作者的實事求是責任。鋁工作者的實事求是責任?？茖W工作者要理論聯(lián)系實際 氧化鋁分解所必須的能耗：按ANAF手冊，常用的公式；COxCOxAlCxOAl116212343322STGHxAlkgkWhHRxn43.191.4. 上式x是電流效率，當為100%時

32、，最小的能量需求是6.34kwh/kg Al，上述電化學反應能(包括Gibbs自由能和熱焓)除以法拉第常數(shù)F和電子數(shù)n，即可以傳統(tǒng)的電壓表示：nFHERxnHx43. 191. 43355. 0=x48. 0647. 1 =x48.0647.148.0647.1x U=（）x= 在不同的電流效率時在不同的電流效率時 熱平衡是鋁電解槽“靈魂” Pierre Beran的公式: Q=IV-1.649x+0.48-RextI 沈時英的公式是： Q=IV-1.648x+0.482-RextI 方程式兩邊各除以方程式兩邊各除以I I之后，就簡化為單位安培熱損失：之后，就簡化為單位安培熱損失： q熱損失熱

33、損失= V- V-1.649X+0.48- Vext 設定電壓設定電壓V電流效率電流效率%1.648X+0.48母線壓降母線壓降V單位熱損失單位熱損失V3.7901.96320.21.53283.7911.97970.21.52133.7921.99630.21.50383.7932.01260.21.48743.7942.02910.21.4709 1.649X+0.48是電解鋁生產(chǎn)必須使用的能量（是電解鋁生產(chǎn)必須使用的能量（V)，與電流效率有關(guān)，與電流效率有關(guān)，效率越高，消耗的電能越高，犧牲，效率越高，消耗的電能越高，犧牲1%的效率，減少的效率，減少16.69V的電壓的電壓，如果設定槽電壓

34、，如果設定槽電壓V=3.70V,而由于而由于ACD超越了極限值，效率有可能超越了極限值，效率有可能降低降低2%的話，那么你的設定電壓應該修正為的話，那么你的設定電壓應該修正為3.733V。3.733V比比3.7V約約 損失電耗損失電耗107kwh/t，但電效提高，但電效提高1%，省電，省電140kwh/t，雙贏。，雙贏。國內(nèi)一年前有的鋁廠就做過細致的對比測定。國內(nèi)一年前有的鋁廠就做過細致的對比測定。160KA槽采用新型槽采用新型陰極，在正常生產(chǎn)的陰極，在正常生產(chǎn)的3個季度內(nèi)，進入正常的電壓運行并取得穩(wěn)定個季度內(nèi)，進入正常的電壓運行并取得穩(wěn)定的效率之后，大量測定數(shù)據(jù)分析表明每降低的效率之后，大量

35、測定數(shù)據(jù)分析表明每降低10mV電壓或折算電壓或折算3mm極距，降低效率極距，降低效率0.248%。因此，追求過分的低電壓，必然影響電流效率，現(xiàn)在我們很難判因此，追求過分的低電壓，必然影響電流效率，現(xiàn)在我們很難判斷國內(nèi)哪一種新型陰極在什么工藝條件下運行，可以雙贏，斷國內(nèi)哪一種新型陰極在什么工藝條件下運行，可以雙贏，切不可使用切不可使用“隱性電壓隱性電壓”來保持電解槽的熱平衡，如提高分子比來保持電解槽的熱平衡，如提高分子比。 磁穩(wěn)定性設計水平對穩(wěn)定性的影響磁穩(wěn)定性設計水平對穩(wěn)定性的影響 國外的研究認為：不好磁場至少增加國外的研究認為：不好磁場至少增加50mV或或1-2%的效率。的效率。但是最近我國

36、發(fā)現(xiàn)有的大電流槽磁場穩(wěn)定性雖然很好，但是氧化鋁的溶解不十分理想，電流效率與穩(wěn)定性較差的槽子差不多，說明氧化鋁濃度均勻是非常重要的，也去前面Na析出的解釋有關(guān)。 陰極設計改進陰極設計改進:采用含石墨高的陰極和圓形（異型）陰極棒采用含石墨高的陰極和圓形（異型）陰極棒. 好的陰極設計也能降低好的陰極設計也能降低50-100mV和提高電流和效率，雙贏。和提高電流和效率，雙贏。 國外發(fā)展一種楔形陰極和陰極棒，可以大幅度降低磁干擾。國外發(fā)展一種楔形陰極和陰極棒，可以大幅度降低磁干擾。降低陽極氣泡誘發(fā)電壓0.25V既能節(jié)電又能提高效率美鋁研究所的王相文等測量了陽極開槽設計對氣泡電壓的測量了陽極開槽設計對氣泡

37、電壓的影響，他們發(fā)現(xiàn)由不開槽陽極的影響，他們發(fā)現(xiàn)由不開槽陽極的0.24V降低到開槽陽極的降低到開槽陽極的0.08V。我國天泰發(fā)明了穿孔陽極，氣泡過電壓大幅度降低。我國天泰發(fā)明了穿孔陽極，氣泡過電壓大幅度降低。G.Bearne25等人發(fā)現(xiàn)氣泡電壓與陽極寬度有關(guān)，因此，發(fā)現(xiàn)氣泡電壓與陽極寬度有關(guān)，因此，可以肯定氣泡釋放的強度取決于陽極寬度（也就是窄陽極最可以肯定氣泡釋放的強度取決于陽極寬度（也就是窄陽極最有利于氣泡的釋放），所以，采用窄陽極并在陽極縱向開槽有利于氣泡的釋放），所以，采用窄陽極并在陽極縱向開槽對釋放氣泡是十分有利的。氣泡覆蓋率的計算表明對于不帶對釋放氣泡是十分有利的。氣泡覆蓋率的計算

38、表明對于不帶槽的普通陽極而言，覆蓋率為槽的普通陽極而言，覆蓋率為37%到到58%，而對于帶槽陽極，而對于帶槽陽極是是20%到到40%。氣泡誘發(fā)電壓 Bayer12的研究指出，陽極的幾何尺寸對氣泡的行的研究指出，陽極的幾何尺寸對氣泡的行為和電解槽性能指標是有影響的，以為和電解槽性能指標是有影響的，以AP30為例，工廠為例，工廠為了簡化操作，為了簡化操作，將兩個陽極合并使用一個鋁導桿連接，將兩個陽極合并使用一個鋁導桿連接，而且將兩個陽極之間的縫隙用陽極糊填死形成一個大而且將兩個陽極之間的縫隙用陽極糊填死形成一個大陽極，令人遺憾的是：陽極的噪聲增加了兩倍，電流陽極，令人遺憾的是：陽極的噪聲增加了兩倍

39、，電流效率幾乎下降了效率幾乎下降了4%。 海德魯海德魯B.P.Moxnes等人等人13的報告也有類似的結(jié)論，的報告也有類似的結(jié)論，他們把一個陽極劈成兩半，其結(jié)果大大的降低了陽極他們把一個陽極劈成兩半，其結(jié)果大大的降低了陽極的噪聲。的噪聲。氣泡誘發(fā)過電壓氣泡誘發(fā)過電壓RDorin進行了進行了ACD對電壓的影響，對電壓的影響，設定設定ACD為為20mm，將陽極傾斜置于，將陽極傾斜置于0，5和和48，而陰極為，而陰極為5。將試樣置于平放。將試樣置于平放時（即時（即0），電壓的變化從），電壓的變化從100到到300mV，陽極傾斜度為陽極傾斜度為48時電壓為時電壓為80mV。試驗。試驗表明，將陽極和陰極

40、同時傾斜時，釋放表明，將陽極和陰極同時傾斜時，釋放出的是小氣泡。出的是小氣泡。國內(nèi)幾個鋁廠的調(diào)查（個人見解）國內(nèi)幾個鋁廠的調(diào)查（個人見解） 山東某廠：山東某廠：400KA槽中有三分之一槽采用石墨化陰極（平槽中有三分之一槽采用石墨化陰極（平底），電流底），電流430KA，3.92V，電流效率：略高于，電流效率：略高于92%；另外；另外2/3槽采用高低快陰極，效率較低。槽采用高低快陰極，效率較低。300KA槽，槽，4.05V/91% 山東某廠：山東某廠：240KA槽有槽有75臺槽高低塊，臺槽高低塊，3.79V，90%。過去。過去用進口氧化鋁時，平底槽效率曾達用進口氧化鋁時，平底槽效率曾達 93.5%和和4.15V?，F(xiàn)在全?，F(xiàn)在全廠平底槽用進口礦石生產(chǎn)的氧化鋁，不含廠平底槽用進口礦石生產(chǎn)的氧化鋁，不含Li和和K，電壓小，電壓小于于4.0V，效率，效率90%，過熱度，過熱度10度。度。 河南某廠：河南某廠：350KA槽因?qū)嵤┓骞入妰r，電流在槽因?qū)嵤┓骞入妰r，電流在350KA至至370KA間變化，間變化，2月份月份3.955V，90%效率。效率。400KA系列大修