[发明专利]一种铝电解槽高效生产的控制方法

说明书

本发明公开了一种铝电解槽高效生产的控制方法，在电解铝稳定生产阶段，控制铝水平为14‑17cm，阳极覆盖料3‑4cm，分子比2.2‑2.45，槽温930‑950℃，电解质水平18‑20cm，过热度10‑15℃，极距4.5‑5.5cm。本发明的铝电解槽高效生产控制方法解决了产业工人劳动量大、劳动强度高的问题；保证设备长期稳定运行，极大降低产业工人安全作业风险，如破损槽的维护、监测以及漏炉风险；电解槽运行稳定，烟气产生量少，便于烟气的收集，有利于环保。经济效益显著，电流效率94％以上，铝液交流电耗13250kWh/t Al以下，电解槽寿命2600天以上。

技术领域：

本发明涉及一种铝电解槽高效生产的控制方法，属于铝冶金技术领域。

背景技术：

2008年经济危机后，国内电解铝行业开始逐步推行低电耗技术路线(高分子比、高铝水、高保温料、低电压、低极距)。至2010年此技术路线被绝大多数电解铝企业采用，但其中的弊端一直未得到行业专家的正视，10年来仍未得到有效解决。主要体现在：

1、分子比高，传统的分子比一般为2.35-2.5。

电解质中主要成分是氟化铝和氟化钠，分子比是氟化钠与氟化铝的摩尔比，氟化铝挥发性较大，随着铝电解的进行，电解质中氟化铝减少，分子比增大，为了保持电解质的成分，需定期向电解质中添加氟化铝。

在日常管理中，定期化验电解质成分，得到氟化铝与氟化钠的摩尔比，再对照分子比控制标准决定提高或降低分子比。提高分子比则添加碳酸钠 (碳酸钠在电解质中发生反应，产生氟化钠，并生成氟化铝)，碳酸钠添加量公式为：0.631P(K₂-K₁)/(2+K₁)；降低分子比则添加氟化铝，氟化铝添加量公式为：P(K₁-K₂)/K₂/(2+K₁)。

注：以上两个公式中P代表电解质总量，K₁为电解质分子比，K₂为调整后的电解质分子比。

分子比高可使得电解质导电性好，在相同的设定电压下，有效极距大，电解槽运行更加平稳；但是，

1.1分子比高则初晶温度高，形成的结壳在较高的温度下才能融化；

1.2分子比高则电解质对石墨材料的湿润角大，不利于阳极气体排放，导致阳极极化的增加；

1.3分子比高使电解质与铝液的界面张力减少，不利于铝从电解质中汇集，也不利于碳渣的分离；

1.4电解质粘度大，不利于电解质的循环。

2、高铝水是指铝液高度较高，传统铝冶炼可达18-30cm。

2.1由于铝的导热性好，铝水平高则铝液底部散热大，降低了电解槽温度，氧化铝溶解速度慢，添加的氧化铝不能及时在电解质中溶解而沉积到槽底，形成槽底沉淀；如铝水平过高，则槽底温度低，槽底沉淀则会逐渐变成结壳；

2.2槽底沉淀或结壳不均匀分布，而电流有走捷径的特性，电流集中流向无沉淀/结壳，或结壳薄的位置，使阴极导电不均匀；

2.3阴极导电不均匀，在无沉淀//结壳，或结壳薄的位置导电多，使阴极产生的热量大，同时，槽底的沉淀和结壳阻碍槽中热量向该处阴极的传导，阴极及内衬热应力失衡，易出现破损，降低阴极及内衬使用周期。

3、保温料高，传统铝冶炼可达15-20cm。

保温料在铝电解中的作用，一是起到降低热量散失的作用；二是覆盖在阳极表面，防止阳极与空气中的氧气接触，从而保护阳极不被氧化；三是将阳极钢爪与阳极接触部位覆盖，适当提高阳极钢爪与阳极接触部位温度，从而降低该处接触压降。