全石墨质阴极在300KA电解槽应用实践

1 引言

国家发展改革委于2021年8月印发《关于完善电解铝行业阶梯电价政策的通知》，部署各地完善电解铝行业阶梯电价政策，推动电解铝行业持续提升能源利用效率、降低碳排放强度，服务经济社会绿色低碳循环发展。

1.8 外界时间对按蚊吸血影响 统计饥饿按蚊分别在凌晨2时、上午8时、中午14时、晚上20时条件下吸血7.8 min后的吸血率，并以吸血率和时间点为参数绘制按蚊吸血曲线。

《通知》要求，继续对电解铝行业实行阶梯电价政策，按电解铝企业铝液综合交流电耗对阶梯电价进行分档，2022年分档标准为每吨13650千瓦时；自2023年起，分档标准调整为每吨13450千瓦时（不含脱硫电耗）；自2025年起，分档标准调整为每吨13300千瓦时（不含脱硫电耗）。对铝液综合交流电耗不高于分档标准的电解铝企业，铝液生产用电量不加价；高于分档标准的，每超过20千瓦时，铝液生产用电量每千瓦时加价0.01元，不足20千瓦时的，按20千瓦时计算。

电解槽使用优质的阴极炭块（全石墨化阴极或全石墨质阴极）有利于稳定槽况、提高电流效率、降低铝液电耗、提高电解铝产量。鉴于石墨化阴极炭块价格高、耐磨性差影响槽寿命等因素，我国大型槽普遍采用石墨含量30%和50%的阴极炭块。近几年全石墨化阴极炭块已在国内部分电解铝企业开展工业试验和规模化应用，而全石墨质阴极炭块铝电解工业应用较少。某公司在采用50%石墨质阴极的基础上，在300KA槽型上开展全石墨质阴极铝电解工业应用并取得了较好的技术指标和经济效益。

关于HCC预后，大会报告使用阿司匹林能够降低肝癌的发生；DAAs治疗与肝癌复发率降低有关；脂溶性他汀类药物使用与较低的肝癌发生及全因死亡率下降有关。另一项研究基于10个参数创建了丙型肝炎抗病毒治疗后预测肝癌发生的模型（可在网络获取www.hccrisk.com），将人群分为HCC高、中、低危三组，从而制定更好的筛选策略。解放军总医院第五医学中心的纪冬等报告了另一预后模型仅使用年龄、AFP及肝脏硬度值来预测乙型肝炎肝硬化发生肝癌的风险。详见会议摘要 91、92、93 和 94。

2 全石墨质阴极电解槽工业应用

2.1 全石墨质阴极主要技术指标

（2）算力中心。工作量证明（PoW）和权益证明（PoS）是目前应用最为广泛的2种共识机制，分别基于算力大小和财力大小来分配记账权。PoW的基础是算力，曾经超过70%的算力由一家公司生产，集中在一个国家挖矿，这已形成了算力中心。

2.2 能量平衡设计优化

本项目电解槽采用全石墨质阴极+超导电钢棒+磷生铁浇铸技术。全石墨质阴极较普通阴极导热系数大，理论上会减少炉底热收入并增加散热，造成炉底温度偏低。为保证低电压下的能量平衡，本设计主要对能量平衡进行了优化，保温材料在设计上采用了先进的保温材料，并增加了保温层的厚度，其中侧部增加了蛭石保温材料，减少侧部散热；底部增加纳米绝热板进行保温。另外对槽上部保温也进行了改善，优化了保温料的级配比例，增强了保温效果。保温料成分优化为：破碎料粒度0-0.25mm占 40%，粒度0.25-2mm占50%，粒度＞2mm占10%，同时填充40%氧化铝，整体厚度为26.5cm。

2.3 焙烧

使用焦粒焙烧方式，焦粒厚度20mm，确保阳极底掌与焦粒的压接面积85%以上。装炉时在伸腿上均匀铺撒冰晶石2t，阳极中缝均匀铺洒冰晶石1t，防止阴极氧化（厚度10-20cm），在冰晶石上加入5t电解质块（块直径＜10cm），高度与阳极持平，再在电解质块上添加纯碱，最后使用冰晶石全覆盖。焙烧时间为96小时。

至于公摊测绘里的“猫腻”，吴永辉表示，测绘单位一般按照“谁使用，谁分摊”原则计算公摊面积，基本交由开发商指认，而业主不具备专业知识，双方信息严重不对等。

分流方式采用阳极母线与下一台槽的立柱母线分流，用钢带制作。选定钢带尺寸为：3000×160×2mm，冲击电压设定在4.0伏以下，实际为3.7-3.9V。

[35] Jane Perlez, “Remaking Global Trade in China’s Image,” The New York Times, May 14, 2017; Carol Giacomo, “Villagers in Myanmar Describe Destructive Power of China’s Building Frenzy,” The New York Times, May 14, 2017.

启动过程电压控制在7-9V：初期为保障极距，使得电解质液尽可能浸透每块阳极，减少阳极偏流现象，在保障基本的阳极浸入电解质液150mm以上的前提下，可多拉开极距（抬电压），使电压保持在高限9V左右。确认中缝电解质液贯通，电解质液量充足后，电压回降，按低位保持(7V左右)。

一辆公交车到达某个站点时，下去了一半的人，又上来18位乘客，最后车上的人数是原有人数的两倍。请问公交车到达该站点前，原有多少人？

2.4 启动

启动采用湿法无效应启动，灌入电解质液量不低于15吨。启动前中缝贯通，无明显的固体物料阻挡，中缝温度≥900℃，阳极卡具紧固到位，软连接器全部拆除。启动结束后槽内物料熔化完毕，槽内电解质水平达到30cm以上，水平母线上升高度大于15cm，电压保持在6.0～7.0V，从出铝端、烟道端、电解槽大小面等处打捞炭渣，并确认碳渣彻底打捞干净。

根据水功能区划及其纳污限排要求，对入河排污口规划水域分为禁止设置、严格限制、一般限制3种类型。对新建、改建和扩建入河排污口严格执行分类管理要求，并按排污口对现有入河排污口逐步实施改造，有效促进陆域科学有序控源减排［2］。

启动过程中需注意的事项：

根据电解质成分，正常生产时期温度控制在 930±5℃。

大数据，又称巨量资料，最早由美国芝加哥大学商学院教授詹姆斯·麦肯锡提出，如今在各个行业和领域中都变成了不可或缺的生产因素。人们对收集到的庞大数据进行整合和分析整理，可以发现新知识、创造新价值，实现资讯的有效利用。近年来大数据在教育领域的应用也渐变得广泛起来。

在电解质液量保证的前提下，灌电解质初期尽可能抬高极距（电压一般不超过10V），使电解质液尽可能浸透到每一块阳极底掌，减少阳极偏流现象。

3.5 【指南建议】 建议对先前的胎儿、婴儿或其他相关家庭成员的不确定或缺乏信息的测序结果进行回顾性分析，因为这些结果有可能增加将来妊娠的风险。若距离上次报告分析的时间太久，而患者处于备孕或妊娠状态，应在知情同意前提下进行重新分析。

上抬电压后，要有专人（至少有2人同时进行）及时对卡具进行复紧。

停止（禁止）抬阳极的条件：从中缝观察，至少保证阳极浸入到电解质液150mm以上。防止中缝电解质液快速流入而使得电解质水平快速降低，出现局部阳极脱离电解质液，造成阳极严重偏流，引发异常情况出现。

拆分流器时电压下降至2.8V以下，一般会在通电之后的第2天；拆除每组分流器前需要重点考虑升温速度，与上组拆除时间间隔6-8小时。

2.5 非正常期管理

2.5.4 电解质管理

2.5.1 电压管理

启动后60天实现目标平均电压3.80～3.82V。

2.5.2 温度管理

焙烧过程中，对于阳极偏流的要及时采用分流方式进行处理；发现阳极钢爪发红，应扒开极上冰晶石，并用压缩风管吹阳极爆炸焊的方法进行处理，以防止脱极。对于局部过热有物料融化的部位，要用冰晶石及时补充，防止局部过烧现象影响焙烧质量。

开始抬电压的条件：阳极导杆上统一划上标示线；灌入的电解质液基本灌满中缝，高度不低于400mm，实际生产中从烟道端看电解质液面距阳极侧边表面平台距离来判断；抬电压操作要有专人负责。

根据铝用阴极炭块国际标准的技术要求，优质全石墨质铝用阴极炭块各项技术指标均优于半石墨质，尤其是电阻率、耐压强度、抗折强度等指标需大幅度优于半石墨质阴极。这些关键指标的优化有利于提高炭块的导电率和抗钠浸蚀能力，从而降低电耗、延长槽寿命。

2.5.3 铝水平管理

根据炉膛设计情况及生产经验，正常期铝水平控制（出铝前）在23cm～24cm，实际电流效率92%。

电解槽启动后到炉膛形成的非正常期，重点是形成坚固、规整的炉膛内型。炉膛内型的好坏关系到电解槽是否能平稳高效运行，也关系到电解槽的使用寿命。因此，在此期间，必须按基准保持好各项技术条件，提高各项作业质量，及时消除可能引起病槽的潜在因素，使电解槽长期稳定运行。

电解质水平控制：第一个月不低于20cm，正常生产时期17cm～19cm。

文化是旅游之魂，旅游是文化之体。推动文化与旅游融合发展，既是深入实施全域旅游发展战略的必然要求，又是实现旅游知名度、美誉度大幅提升的重要途径。重庆市石柱县有1400年的建县史，文化底蕴浓厚，文化资源独特，推动文化与旅游融合发展，让山清水秀美丽之地“活”起来，成为全市乃至全国人民高品质生活的理想之地。

2.5.5 分子比管理

分子比控制：前期2.95～3.0，正常期：2.65左右。第一个样出来后如果分子比值低于2.95，需要当天补加足量纯碱，次日再取样，直至确认分子比达到控制范围。如果第一个样高于3.0值，不允许再添加碱多提升分子比，对明显过高的分子比（大于3.1）的情况，也不允许添加氟化铝对分子比进行调整。启动后的前三个月不得添加氟化铝，第四个月根据生产现况开始添加。

2.5.6 效应管理

启动后，发生的第一个效应5-8分钟后熄灭，碳渣清理干净。启动后一周内效应系数控制在0.5次/槽·日，第二周效应系数控制在0.3～0.5次/槽·日，第三、四周达到0.1～0.2次/槽·日左右，第二个月降至0.1次/槽·日以下。

3 主要技术经济指标情况

全石墨质阴极电解槽进入正常生产期后，各项技术条件保持稳定，经济指标优异，统计了20台电解槽正常期一年的主要技术条件和经济指标，结果如下：

作为对比，选取了20台相同槽型、相同槽龄且运行平稳、有代表性的50%石墨质阴极电解槽，正常期一年的主要技术条件和经济指标，结果如下：

从以上对比情况来看，全石墨质阴极电解槽与50%石墨质阴极电解槽相比，炉帮厚度基本一致，极距高0.2cm，炉底压降低了75.5mv，平均电压降低了66mv，电流效率提高了0.4%，直流电耗降低了271Kwh/t-Al，节能效果非常显著。

4 经济效益分析

4.1 成本增加

全石墨质阴极实验槽较50%石墨质阴极槽相比，设计方面除阴极、钢棒和部分内衬保温材料不同外，其余部分基本一致。采用全石墨阴极实验槽单台大修费用增加17.9万元。

4.2 效益分析

增产效益：电流强度按300KA计算，电流效率提高0.4%，单槽年增加产量 0.3355×24×300×0.4%×365=3.5t。吨铝利润按2000元计算，单槽年利润为：3.5×2000=7000元。

节电效益：单槽直流电耗降低271Kwh/t-Al，单槽年产量为811t，每度电价按0.5元计算，年节电利润为10.99万元。

综合以上分析，采用全石墨质阴极单槽年利润为11.69万元。与50%石墨质阴极相比，大修费用增加17.9万元，投产后1.53年就可以收回。如果在一个年产50万吨的电解厂推广该技术，年利润为7247万元，经济效益非常显著。

5 结语

（1）采用全石墨质阴极技术，电解槽在低电压下运行，炉膛规整，运行平稳，炉底压降降低了75.5mv，平均电压降低了66mv，电流效率提高了0.4%，直流电耗降低了271Kwh/t-Al，节能效果非常显著。

（2）全石墨质阴极单槽年利润为11.69万元。与50%石墨质阴极相比，大修费用增加17.9万元，投产后1.53年就可以收回，经济效益显著。

[1]邱竹贤．《预焙槽炼铝》．冶金工业出版社，1988

[2]刘业翔李劼．《现代铝电解》．冶金工业出版社，2008．8