铝电解工艺的发展与分析探究

◎甄鹏

前言：铝电解工艺产生于二十世纪五十年代，在技术上予以不断进步和发展。通过对铝电解工艺的发展分析，我们可以窥探到更多的技术问题，也能够探索更好地铝电解工艺发展路径。

一、铝电解工艺概况

电解铝就是通过电解得到铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。铝电解过程是在铝电解槽中进行，电解所用的原料为氧化铝，电解质为熔融的冰晶石，采用碳素阳极。电解作业是在950～980℃下进行的，氧化铝由浓相输送系统供应到槽上料箱，按计算机控制的速率通过点式下料器经打壳下料均匀加入到电解质中。电解的结果是阴极上得到熔融铝和阳极上析出CO2。熔融铝定期用真空抬包从槽中抽吸出来，装有金属铝的抬包运往铸造车间。电解槽的槽况是指电解槽所具有的电解能力的指标，在实际生产过程中，电解槽本身的物理特性时刻变化，同时电解槽的电解能力也会随之发生变化。不同的操作对于槽生产能力、槽寿命的影响非常大，而在实际生产活动中主要是通过热量平衡和物料平衡来维持槽的稳定。当物料平衡或者热量平衡遭到破坏，槽内的病况积累，铝电解的各项技术条件无法正常保持，就会导致能耗和物料的增加和槽寿命的降低，同时影响生产指标和成本。为了保持电解槽的平衡以避免病槽的出现，对影响物耗、能耗的因素进行挖掘分析，进而应用到日常生产活动中，指导生产。

二、铝电解工艺发展优化路径

1.改进供电系统，提高供电技术。

在铝电解的生产方法和工艺流程中，直流电流供应和相关设备运行的的安全稳定是保证铝电解正常生产的基础。如果供电系统的运行出现了隐患和故障，就会对铝电解生产造成严重不良的影响，对企业造成较大的效益损失。目前供电系统面临的技术难题是对瞬时间恒定电流的供给难以控制在稳定范围。针对此难题，应该引进并应用智能控制技术来有效缓解供电的恒定电流稳定性。安排专人利用浮动门技术等方式负责做好恒定电流的监控，这样能够有效减少电流波动现象的发生。而且还可以大幅度提高供电的整流效率和质量，从而满足铝电解生产对供电稳定性的要求。此外，由于我国铝电解生产的企业，尤其是中小企业，供电的条件环境依然比较落后，因此，应将供电设备的升级改造作为长期工作规划尽快予以解决。

2.降低能源消耗，减少环境污染。

十九大以来，绿色环保已经成为工业生产领域的硬性任务指标，尤其是“供测给”经济改革实施以来，为了使铝行业的生产条件符合环保要求和满足市场铝需求，对铝生产行业升级改造是极为必要的。据有关统计显示，我国的电解铝消费量和市场需求会继续扩大，铝市场的发展前景比较乐观，而我国铝电解企业的生产方法和工艺存在的缺陷和不足，在保证环保的前提下难以保证足够的产量。这种看似矛盾的问题，只要找准正确的突破口，就能够得到合理的解决。而这个突破就是：以经济结构调整为契机，对生产工艺落后的技术、设备进行逐步的淘汰，以技术创新为抓手，紧紧围绕节能降耗、提质增效经营目标，加大对新设备、新技术的投入应用力度，从而实现质量、产量、环保等效益的丰收，带动铝电解生产企业实现全面的转型。在此过程中，企业要积极落实国家政策，树立可持续发展观，认真在技术创新上下功夫，相信通过以上方法的落实与努力，我国的铝电解企业在生产技术、发展规模、市场效应等方面，肯定会有质的飞跃和提高，我国的铝工业产生加工水平也会迈入世界领先的步伐。

3.降低阳极效应次数的措施。

（1）加强自控系统的预报。现代铝电解槽的自动控制中已经有阳极效应预报程序，它是根据氧化铝浓度和电解槽电压的关系曲线进行控制的。与此同时，同点式下料技术配合，可以做到阳极效应的预报，并控制每天的效应次数为最低。、在氧化铝浓度同槽电压的关系曲线中，槽电压除受氧化铝浓度因素影响外，还受其它因素的影响，因此该曲线不能精确反映出电解槽中氧化铝浓度的真实变化。因此还需作进一步改进。

（2）规范现场操作。现场操作过程中，提高换极精度，减少异常物料落入电解槽，加强炭渣和壳面块打捞，减少换极操作时间，做好电解槽保温。同时加强巡视力度，随时保证打壳下料系统正常，避免因设备等问题造成电解槽氧化铝浓度偏低，引发突发效应。特别是加强夜班巡视力度（设备稳定性）。

（3）合理保持参数设定。现场工程技术人员，勤看监控曲线，并在掌握现场情况的前提下，及时准确的修改下料间隔等参数，减少因参数设定不合理引发效应。

4.对电解铝液中氧化铝夹杂物进行电磁分离。

这种电磁分离技术是通过将电磁力场加入到电解铝液的方法，利用电磁场来深入、全面的清理电解铝液当中存在的其他杂质，其主要的功能是去除电解铝液当中不带电的一部分杂质，其产生的净化效果十分明显。虽然这种方法能够有效的分离电解铝液中的杂质，对电解铝液起到净化作用，但是也在存在一些弊端，比如当前的工业生产当中，电解铝液所包含的杂质含量极高，如果利用这种方法进行净化，需要大量的电能支持，这会大大提升企业的生产成本。我国很多铝制品企业当前将更多的精力放在结合以上三种净化方式上，希望能在日后实现电解铝液净化的流水线操作，在充分结合以上技术的同时，提升净化工作的质量。

5.加强低电压技术管理。

（1）异型阴极节能技术。这一技术的应用方式在于，在进行电解槽的维修管理过程中，应用阴极带有凸台的异型阴极，对铝电解生产环节铝液的流动起到阻隔作用，以此缓解铝液界面变形以及铝液的流动速度，进而达到降低电解槽工作电压的作用。

（2）阻流块节能技术。在该项技术的应用中，要求在生产槽中加入阻流块，缓解铝液界面变形以及铝液的流动速度，同时降低电解极距以及电解质电压。

（3）双阴极钢棒节能技术。在该项技术的实际应用中，要求在阴极钢棒的位置加一个贯穿槽，在槽中加入绝缘材料，增加槽中部阴极钢棒与炭块的接触面积，这样就会造成槽中部向阴极钢棒导电增多，进而达到降低磁场的作用。

结语：面对严峻的挑战，铝电解行业应当顺势而为，积极正视和探索铝电解在生产工艺技术等方面存在的问题和不足，在技术、设备方面进行大力的引入和创新，不断改进生产方法和工艺流程，这样才能使企业发展符合国家经济发展和市场的要求，从而促进铝电解生产企业实现又快又好的发展。