降低大型铝电解槽压降的技术应用探讨

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714198

摘要：在铝电解槽中，槽电压是十分重要的参数，而槽电压的降低已经成为铝电解生产过程中实现节能的有效途径。文章以A电铝有限公司为例，根据其现有的槽形，阐述了相关的技术应用，以期有所帮助。

关键词：大型铝电解；槽电压；降低；技术；应用

在铝行业长期发展的而过程中，我国已经成为全球年产铝量最多的国家，然而，在吨铝能耗降低方面却十分落后，尚未达到国外的先进水平。要节省生产成本并减少吨铝的能源消耗，才能够确保铝行业的有效发展。槽电压降低与电流效率提高已经成为铝电解节能技术的重要内容。

一、气泡压降降低开槽技术研究

阳极表面所形成的气泡会使得电解槽内部的电解质电阻逐渐增加，而其额外电阻则会引发电解质的附加压降，这就是所谓的气泡压降。在我国大量实验研究过程中发现，阳极之上开槽能够进一步推动阳极气体排放，使得气泡压降得以降低。目前，我国相对成熟的开槽方式主要就是炭塊底部开槽，而槽数则控制在两条。

A电铝有限公司对底部开槽这一方法进行了运用，并且在宽度方向两个三等分的位置开出了两条沿着长轴方向的矩形槽。通过对专业的测量工具进行运用，对阳极导杆底部到阳极底部的电压降进行有效地测量。

实践过程中，选择使用的是公司内部的电解槽，展开了开槽阳极和未开槽阳极的压降对比试验，为保证对比的价值，电解槽内部没有开槽阳极与开槽阳极间的数量应一致，而且炭块消耗程度也要相同。

表 开槽与未开槽阳极电压的对比表

通过表中的数据信息可以了解到，在未开槽阳极压降超过320mV的情况下，开槽阳极压降要远远低于未开槽阳极。而在阳极的消耗量逐渐增加的情况下，阳极的开槽部分会首先被消耗，而在开槽阳极开槽部分被全部消耗后，使得开槽与未开槽阳极的压降不再存在差异。

二、电解质压降的降低技术解构

可以将铝电解极距细化成三部分，即气泡层、无效极距层以及有效极距层，如图所示：

图 极距的三层构成图

对于有效极距层而言，其中主要的内容就是电解槽本体的研究以及设计，而铝厂的参与并不常见。因而，铝厂要想降低极距就必须要深入研究无效极距降低的相关性问题。现阶段，在无效极距降低方面的研究思路可以细化成两部分：第一，被动阻流技术；第二，主动降低电磁力技术。

其中，对于被动阻流技术来说，主要地对铝液以及电解质流态进行有效地改变，使得熔体流速随之下降，保证铝液表层的界面波幅逐渐下降[2]。而在工业领域中，曲面阴极与阻流块是十分常用的措施。通过对这种方法的运用，能够对电解槽的磁流体稳定程度进行有效地改善，而且还能够使得电解槽内部的氧化铝溶解与扩散现象得以缓解，同时实现电流效率的降低，形成了一定的负面影响，因而在铝厂中并不被认可与接收。

需要注意的是，铝液界面波动的主要原因就是电磁力，而对于主动降低电磁力技术而言，则是对于垂直方向磁场与水平方向电流的降低实现电磁力的下降，以保证无效极距降低效果。而磁场的主要来源就是槽周邊的母线和始终贯穿在电解槽内部的电流。根据以往研究与探讨，利用母线的补偿设计能够使槽内的垂直方向磁场不断下降，然而在生产实践过程当中，主要是水平方向电流降低的方式来达到极距降低的目的。这与前一种研究的思路进行对比，后者不会对电解槽操作界面进行改变，因而在铝厂中较为适用。

现阶段，工业领域所采用的，对水平电流进行抑制的方法就是阴极炭块和钢棒特殊绝缘等多种方式。而A电铝有限公司则选择使用的是阴极钢棒开缝这种方式。在水平电流抑制高度较高的情况下，平均槽电压的侧部电流就会向着中间的位置集中，进而形成电流回流，且局部区域会出现过流的情况。而在水平电流抑制高度过低的情况下，那么侧部的电流则会相对集中，电解槽的稳定程度下降。为此，必须要在其抑制高度适中的情况下，才能够保证阴极内部的电流分布是均匀的。

三、结语

综上所述，文章通过两种降压技术对大型铝电解槽压降问题进行了研究与探讨，并且实际效果明显，因而具有一定的推广应用价值。

参考文献：

[1]宋祥君，桂卫华，吴保安，等.大型预焙铝电解槽低压生产理论研究及实践[J].中国科技博览，2010（16）：7173.

[2]李本现，胡广谦，牛小龙，等.浅谈降低大型电解槽炉底压降的途径[C].2013河南有色金属学术年会论文集，2013：15.

作者简介：毕建辉（1986），男，汉族，河南新蔡人，本科，助理工程师。