电解铝生产工艺的优化分析

叶延春

青海桥头铝电股份有限公司 青海省西宁市  810100 

摘要：我国经济在不断发展，尤其是实施“一带一路”以来，各个产业的发展迎来了新的发展机遇期，电解铝生产也获得了较快发展。我国的铝资源开发数量在增加，但是由于生产工艺不够优化，其开发利用效率并不高，造成了很大的浪费。新的时期，在节能减排的大趋势下，电解铝生产工艺的优化成为了必然趋势，因此，本文首先介绍我国电解铝发展现状，之后重点分析和探讨电解铝生产工艺的优化，实现电解铝生产工艺的创新和与时俱进，从而提高电解铝的生产效率，为我国电解铝的可持续发展提供指导和参考。

关键词：电解铝；电耗；优化

引言

传统的生产工艺水平比较低，不仅浪费严重，而且对环境的污染也比较大，新的发展时期对生产的要求不再仅仅局限于产量。电解铝生产工艺优化势在必行，一方面我国对节能减排的重视程度提到了新的高度，另一方面我国电解铝生产工艺比发达国家落后，耗能高，技术落后，污染严重。在这种情况下就需要不断优化电解铝生产工艺，解决电解铝生产过程中遇到的技术瓶颈，降低电解铝的能耗，实现其高质量发展。

一、我国电解铝发展现状分析

在有色金属行业铝有着广泛的应用，其贡献率也比较高，随着新工业的出现以及技术的发展，铝的使用范围进一步扩大。电解铝就是获取铝资源的重要方式之一，而且其可持续性比较强，产品也具有较高的可回收性。但是目前我国电解铝的发展并不尽如人意，首先，从行业生产情况来看，我国电解铝的产量在不断攀升，但是我国电解铝企业中有很大一批规模比较小的，其面临着能耗过高的问题，没有足够的资金和技术应用于生产工艺的优化。部分企业为了弥补电压的不足而强化电流，但是却忽略了电压控制与电流效率是相互矛盾的，两者的平衡比较难以把握，数字建模也比较复杂。其次，从管理的角度来说，生产工艺流程在标准化、规范化方面存在不足，存在人为造成的能耗。最后，我国电解槽控制系统的性能无法满足铝工业发展的需求，而且部分企业的规模比较小，资金投入不足，这就导致技术研发水平有限，不利于电解铝生产工艺的优化。

二、电解铝生产工艺的优化分析

2.1加工工艺优化

电解铝行业应该对生产过程中的各个环节进行把控，优化加工工艺。直流电的电能消耗是最大的，这就需要对直流电进行消耗量进行控制，首先，鼓励创新，优化电解铝加工的环节和步骤，减少不必要的浪费。其次，要确保电解工艺中炉膛的规整与稳定性，改变传统的加料方式的限制，避免出现电流空耗的情况。这就需要利用半压壳式加工工艺，从而使电解槽运行一直保持在稳定状态，实现电解铝加工工艺的优化。

2.2 优化平均电压

优化平均电压就是对工作电压进行控制，确保母线电压和分摊电压处于较低水平。电解铝的整体工作电压是由多个不同等级电压体系组成，而不是单一电压，这就需要通过多级优化的形式降低优化平均电压。在对电压进行分摊的过程中最重要的就是增加效应间隔并减小效应时间，从而逐步削弱效应系数作用。电压中母线电压对电解槽结构影响较大，从接触面压降为切入点，重点针对卡具、立柱母线以及停槽短路口等部位，在保证其接触面洁净前提下，将电压控制在10mV以下。电压优化考虑到分子比低为整体生产工艺带来影响，采用低分子比操作。根据实际生产工艺情况，首先消灭电解槽中2.9分子比，，保证电解槽稳定后，逐渐将分子比跳绳到2.85、2.80。采用低分子能够有效提升电流效率，降低生产中电耗。

2.3 改善电流效率

改善电流效率也是优化电解铝生产工艺的重要方式之一，要从参数调整、质量把控以及工艺提升三个方面着手，对槽温进行智能控制，确保分子比和过热度保持在一个合理的范围内，当温度过高时，需要保证分子比保持在下限值左右，反之则保持在上限值左右。而且要对多种因素进行组合研究，可以通过某项因素的变动排查影响电解槽温度的关键因素，从而进行重点控制。与此同时，还应该考虑到电解槽的冷行程和热行程的变化趋势，并根据趋势变化情况确定氟盐添加量，避免分子比出现频繁的波动。目前可以通过多种工艺和技术即控制人造伸腿尺寸改变电流效率、阳极材料、优化电解工艺参数等确保电流的效率，并且使过热度保持在合理的水平。此外，还可以通过强化阳极，减少铝溶解损失量，提高电流效率，从而实现电流效率优化。

2.4 优化高铝操作水平

电解铝生产工艺是指通过强大电流引起的复杂高温反应，其反应是相互关联的，而且电解槽中的高温熔体腐蚀性比较强，无法实现检测数据的在线检测，因此，为了能够实现生产工艺的优化，就需要考虑铝水平过高对生产工艺所造成的不利影响。高铝操作容易使阳极出现上口炉帮易化、易滚铝、炉底易热以及阳极埋入深等，且存在铝二次反应损失增加情况。因此从槽矿情况、热平衡以及物料平衡几个方面入手，结束自动化 技术控制含铝量。含铝量降低后，能够有效减少磁场对电解槽影响，减少病槽发生率，提升高铝操作水平。

2.5 减少电力消耗

电解铝生产工艺的优化也需要积极采取措施减少电力消耗，其中电解槽是重点关注的内容，但是其他辅助设备的电耗对生产工艺的影响也不容忽视。对于电解槽而言，就是加强创新，不断更新技术，研发新的电解槽，提高电解槽的各项性能，减少使用过程中的电力消耗。而且要规范操作步骤，避免出现人为造成的电力消耗。对于辅助设备而言，其产生电耗的主要来源有供料净化、阳极组装、电解动力等多个生产工序，在这个过程中设备温度以及运行环境等都会影响电力消耗量，这就需要对这两方面进行调整，使其运行的状态处于最佳状态。除此之外，炉频率以及运行参数也会影响电耗，只有选择中频炉以及控制运行参数才能起到节能的作用，使设备稳定运行。除此之外，电耗同样受到氧化铝浓度影响，高浓度氧化铝不仅会造成沉积，降低电流效率，增加电耗，降低生产效率。因此在半压壳式 加工方法下，想要降低电耗，需要达到电解质熔解平衡，对降低电耗起到积极促进作用。

2.6提高工艺装备水平，加强自动化管理控制

电解铝生产工艺优化的重要途径之一就是提高工艺装备水平，一方面可以通过购置自动化水平比较高的设备来实现，另一方面则是企业内部要加大对电解铝新工艺装备的研发力度。只有工艺装备水平提高了才能有效减少电解槽的阳极更换所需要的时间，而且电解槽的集气效率明显提升，工艺装备水平的提高也能够在一定程度上改善环境污染问题。除此之外，企业还应该借助最新的技术水平和自动化技术对生产工艺进行严格的管理和控制，对其中的重要技术参数即物料平衡、热平衡和极距等进行把控，最终实现铝电解企业实现顺利过渡，改变过去高能耗、大污染以及劳动密集型的特点。

三、结语

综上所述，通过优化电解铝生产工艺提升各项指标，并且有效提高企业产量。优化过程中主要针对电解铝电耗问题入手，针对各生产程序运行情况，从多方面条件入手，创造出应用性较高的优化生产工艺。利用半压壳式技术优化其整体加工工艺，并对电力消耗、平均电压、提高自动化管理控制水平以及电流效率等多方面进行优化，实现循序渐进，完成整体生产工艺优化。

参考文献：[1]铝电解槽预焙阳极独立提升工艺设计研究[J]. 舒斌,贺国念,毛霖,李红飞,陈建宏,吴其荣,刘舒巍.  世界有色金属. 2020(07)