电解铝生产工艺的优化方式分析

徐 谋

（四川启明星铝业有限责任公司，四川 眉山 620010）

关于电解铝生产工艺方式优化，在工业企业创新发展阶段引起重视，但是往往会在技术方面遇到瓶颈问题，主要影响因素是电解铝生产阶段的能耗较高，在其生产方式优化阶段还需注重电解铝电压稳定性，避免对电解槽热吸收、产品质量等带来影响。管控重心应放在电解铝生产工艺控制阶段，要求工作人员能对常规问题与影响因素全面性掌握，能在实际管控过程中对具体问题有效解决，从而才能实现预期发展目标。

1 电解铝生产原理

从电解铝生产角度分析，其运行原理主要元素角度，其中就包括工业铝电解槽电能损耗量、平均电压、电流效率等，要在生产前对各元素全面性分析，依据各元素之间的关系，把生产环节中所产生的信息数据代入到计算公式中，能得到精确、合理的生产结构。

其计算公式是：W=2.980U/η

W：是电能损耗量（kwh/t-AL）、U：是平均电压（V）、η：是电流效率（%）。假设在电解铝生产环节中要把控各项元素，才能达到节能减排效果，需工作人员能从电流效率、平均电压两方面探究，因两项元素均会对电能损耗量产生一定影响，可处理的方式包括降低电压平均值、提升电流效率、共同完成电流效率提升、平均电压降低工作，才能保证电解铝生产销量与质量[1]。

对此，也有部分工业企业开展了调查工作，选择2015-2019年全球铝供需平衡情况探究，掌握2015年全球铝产量4210万吨，消费量4100万吨，平衡101万吨；2016年全球铝产量4376万吨，消费量4202万吨，平衡174万吨；2017年全球铝产量4771.8万吨，消费量4725.8万吨，平衡46万吨；2018年全球铝产量5120万吨，消费量5215万吨，平衡-95万吨；2019年全球铝产量5390万吨；消费量5585万吨，平衡-195万吨。

而中国在2015-2019年铝供需平衡情况，在2015年全球铝产量1565万吨，消费量1569万吨，平衡-4万吨；在2016年全球铝产量1806万吨，消费量1763万吨，平衡43万吨；在2017年全球铝产量1975.4万吨，消费量2024万吨，平衡-48.6万吨；在2018年全球铝产量2193.6万吨，消费量2306万吨，平衡-112.4万吨；在2019年全球铝产量2751.7万吨，消费量2912万吨，平衡-160.3万吨。

2 电解铝生产工艺的优化方式

2.1 控制电压稳定性

因电解铝生产环节中影响工艺质量的主要影响因素之一就包括电压稳定性，那么在其生产方式优化阶段，就需对此影响因素全面性分析，能在根源上合理化解决。其中，电压稳定性会分摊到电压与母线电压中，在生产环节中要考虑整个生产工作中电压等级，编制完善的电压体系，而不是对单一化电压形式开展生产工作，目的是把生产环节中的电压进行分级处理，有效缓解各环节中电力压力。其中，分摊电压方式，目的是能控制电压效应时间，能为间隔、削弱效应系数提供基础条件。同时，还能对电压中影响性加大的母线电压有效处理，能保证电解槽结构稳定，从接触面压逐渐转换到切入点，把重心控制在卡具、立柱母线、停槽短路口等位置，保证电压始终低于10mV。

2.2 提升自动化技术水平

因铝电解生产工艺基础要求就是电流要强大，那么基础条件满足的同时，也会使其产生较复杂的高温反应，因两者之间存在密切关联性，依然需从实际出发，要强化电解槽中高温熔体腐蚀性，能对其生产流程合理化优化，提升高铝操作水平。在此阶段需注意高铝操作的阳极易出现上口炉帮易化、易滚铝、炉底易热等现象，任何一种现象发生均会使铝产生二次反应，整体热能与质量均会受到一定影响[2]。对此情况，需控制各项影响因素，采用自动化技术对工艺生产环节中的含铝量控制，目的是降低工艺生产环节中的含铝量，以此控制磁场，能避免对电解槽带来不利影响，从而保证工艺生产质量。

2.3 工艺处理

分析铝电解生产阶段会消耗大量的能耗，不仅会对生态环境产生一定污染，而且还需对工业企业经济效益带来一定影响，考虑企业自身综合效益，也需在生产环节中注重工艺科学处理，以此为出发点，在生产阶段强调能源消耗实际量，以直流电进行辅助处理，能对电能消耗量有效控制与降低，使其占整体电能消耗量的95%左右，依据其工艺生产流程，解决直流电消耗量、触电槽效率对电流的影响情况，控制平均电流与直流耗电量呈正比。因直流电耗不受电流大小因素影响，为保证工艺生产环节中能保证综合效益，还需把重心放在直流电耗方面。建议采用半压壳式加工工艺，能构建稳定、规整的炉膛，在槽沿板5cm处设计工边缝（10cm～15cm），沿压壳工具沿阳极边部进行下压处理，并在一边下压阶段对其整体面积管控，能保证其与电解质充分接触，形成氧化铝，覆盖在壳面上，加工过程中其他电解质不得侵入，既能合理解决工艺加工阶段的常规问题，又能保证工艺生产质量与效率，从而保证工艺处理效果良好性。

2.4 电力消耗管控

因电解铝生产环节中需应用到相关设备，在各设备运行阶段也会产生电耗，也是工艺质量主要影响之一。但此影响因素往往在生产环节中易被忽视，导致工艺生产效果不佳[3]。对此，在此方面也需严格管控，能在辅助设备选择与应用阶段均有重要依据，分析电耗生产工序，只有增强设备运行稳定性与安全性，才能满足电解铝生产要求，并对工艺质量进行全面性管控，解决其他条件所带来的多余电力消耗问题。

2.5 温度管控

在工艺生产环节对温度管控，需从其各项指标方面展开探究，其中就包括温槽智能化控制，分析分子比与过热度变化值的合理范畴。如果在工艺生产环节中期温度过高，就需调整分子比的下限值；相反，如果在工艺生产环节中期温度过低，就需调整分子比的上限值。结合电解槽冷热行程变化趋势，适当控制氟盐总量，使其分子比始终能在标准范围内，才能实现预期优化目的，生产方式也有所变化，通过生产环节中的严格管控，保证整体生产效果。

3 电解铝生产工艺方式优化策略

3.1 提升工艺生产电流效率

对于铝电解的全过程生产操作必须要严格加以控制，确保企业技术人员可以做到明显提升电解电流运行使用效率的目标。通常情况下，企业技术人员针对电解铝的电流强度应当实施准确计算，上述电流强度的数值关键取决于电流效率与系统平均电压[4]。在铝电解的企业生产实践中，企业技术人员针对系统耗电量应当着眼于灵活进行控制，通过实时监测与控制电解电流强度的专业技术手段来保证系统电流平稳性，切实杜绝频繁出现电解电流波动的状况。铝电解的电能消耗比例如果要达到明显降低的成效，那么关键途径与手段应当体现在严格控制电流效率。

技术人员在启动电解槽的情况下，应当结合信息化的仪器技术手段来准确监控电流强度，对于电解质本身的导电程度效果都要实施完整的判断。电解槽的设备装置本身具有平衡恢复能力，因此企业人员务必保证对其实施常规性的保养维护工作。

3.2 工艺生产阶段的散热处理

电解槽如果频繁出现热量耗散的情形，那么电解铝的全过程热能耗散比例将会明显增高。由此可见，严格控制电解铝的热能损耗比例关键就是要弥补缺失的电解槽热能，合理运用工艺改进的措施方法来确保电解槽的平稳高效运行。现阶段的统计结论数值能够表明，多数化工生产企业中的80%左右热量耗散损失产生根源都是电解槽的过度散热现象。因此，企业技术人员目前针对电解槽的安全运行使用状况必须要准确加以监测，确保做到实施监管与控制铝电解的全过程热量耗散比例。

经过对比分析能够判断得出，上部的电解槽区域部位比较容易产生热量耗散状况，因此决定了企业技术人员目前应当将工艺优化完善的侧重点集中于改进上部电解槽体系结构。企业技术人员通过实施细化与粉碎氧化铝的生产工艺流程，应当可以实现明显控制与降低电解铝残渣对于热量耗散的比例数目。

3.3 合理应用工艺生产余热

化工企业的生产余热若能得到最大程度上的优化分配使用，那么有益于电解铝的化工生产企业获得预期的优良经济技术综合效益。在此基础上，化工企业的技术人员针对电解块的运行使用状况需要保证准确进行监测，尤其是针对系统阳极部位的电解质而言。处于液态的电解质溶液比较容易受热而产生熔化现象，客观上决定了企业技术人员可以循环利用上述的熔化热量，合理缩减铝电解的操作实施环节热量消耗比例。

由此可见，对于铝电解的操作系统电压应当准确进行监测，进而运用电解质成分改善、炭渣打捞、电解质电阻降低、阳极效应系数改变的工艺技术手段来循环利用化工企业余热。

4 结语

结合上述内容分析，能了解电解铝生产原理，要在生产环节中对各项信息数据详细记录，并代入到计算公式中，能准确计算出各项指标数值，为电解铝生产工艺方式优化提供重要依据。同时，要在生产方式优化阶段全面性控制电压稳定性，使高铝操作水平显著提升，在工艺处理方面也能从实际出发，保证电力消耗管控合理性。在此基础上，在工艺生产阶段能注重散热处理效果，并对工艺生产中的余热合理化应用，既能对电解铝生产工艺有效管控，又保证整体效果良好性。