电解铝生产工艺的优化探究

电解铝生产工艺的优化探究

杨俊斌

陕西有色榆林新材料集团有限责任公司,陕西,榆林,719000

摘要：电解铝是当前冶炼工业中非常常见的一种生产工艺，但在实际应用过程中经常出现电解槽使用寿命短以及漏槽等方面问题。因此，需要技术人员进一步加强对相关工艺的改进和优化力度，从而持续提升电解铝生产工艺水平。文章简要阐释了电解铝生产工艺及其原理，并提出了电解铝生产工艺的优化方向，仅供参考。

关键词：电流效率；平均电压；直流能耗；电解铝

为妥善解决电解铝生产所存在的高能耗问题，行业开始按照低碳生产模式要求，通过对电解铝各方面能耗的充分性分析，将降低污染以及低排放作为生产目标，对电解铝生产工艺展开了优化。为确保工艺优化方案能够得到高质量落实，首先需要对电解铝生产工艺以及原理进行充分性分析，以便从工艺入手确定各环节具体问题，从而制定出针对性较强的优化处理办法。

1电解铝生产工艺与原理分析

铝是一种较为理想的导电材料，具有反光性能理想以及导热性能理想等方面的优势，再利用效率相对较高，能够和其他金属组成合成金，可以在保持率某些特性的同时，达到提高其他金属机械性能的目标，具有较大应用价值，市场前景较为理想。电解铝是通过电解手段所获得的铝，而现代电解铝工业生产最为常见的方式为：利用铝液作为阴极，用碳素体作为阳极的方法，通过接入强大直流电的方式，在960摄氏度温度下，在电解槽中两极发生电化学反应，进而通过电解得到相应铝制品。

2 电解铝生产工艺优化措施

2.1 优化生产工艺

在对电解铝生产工艺基本情况进行掌握之后，需要通过对生产全过程进行优化分析的方式，确定各项能耗的具体情况。通过研究可以发现，电解铝生产过程中的能耗主要以辅助工艺能耗以及直流能耗为主，其中直流能耗占总能耗95%左右。

通过对直流能耗问题的详细分析可以发现，在进行电解铝生产过程中，主要采用边缘处理方法进行蒸煮铝电解电池制造，会因为无法抑制上口过度真空的问题，而导致出现电解池能耗增加的状况。需要通过对半压制壳体加工技术的应用，对上口过度真空问题进行有效补偿，通过形成较为稳定且规则反映环境的方式，保证后续操作能够顺利进行。需要通过采用新型氧化铝覆盖盖子的方法，确保不会出现其他电解质渗透问题。生产所得到的物质会与电解质其他成分形成新熔炉，能够在材料存储中起到相应作用，对电解质熔炉熔化进行辅助，确保能够对氧化铝反应形成有效补偿。因为电解质熔融特性是进行半压制壳体加工的主要依据，所以为对氧化铝熔融能力问题进行有效提升，需要在熔融氧化铝表面形成覆盖表面，对电解质无法融化外壳表面问题形成有效处理，保证电解槽工作状态稳定性，实现对电解铝生产工艺的优化。

2.2 优化电流效率

通过进行质量把控以及参数调整等方式，对电流效率进行强化。通过对槽温度进行智能化控制的方式，对多种影响因素进行综合分析，利用单因素分析手段，对电解槽温度影响关键要素展开排查，并对重点因素进行控制。将过热度以及分子比控制在预期范围之内，确保在过热度过高的状态下，分子比可以始终保持在下限位置，并且能够在相反状态下保持在上限位置。需要根据热行程变化趋势以及电解槽的冷行程变化情况，设置氟盐添加量，确保分子比能够始终处于合理且稳定的状态，不会出现过度波动的问题。可通过进行正交实验优化电解参数等方法，不断提高电流效率，保证生产优化质量。

2.3 优化平均电压

平均电压控制是对工作电压的控制，需要通过进行合理管控的方式，将母线电压以及分摊电压控制在较低水平范围之内。因为工作电压并不是单一电压，由各模块供电电路所组成，能够形成不同电压等级的多级电压体系，所以需要采用分级优化和分析的方式，进行降压优化控制，保证整体工作电压能够得到合理管控。需要适当减少效应持续时间，增加效应间隔，保证分摊效应电压能够得到合理控制。同时，需要通过对电解槽结构以及母线电压设计方案的分析，对接触面进行降压处理，确保能够在保证接触面清洁程度的基础上，将停槽短路口电压控制在合理范围之内，通过定期进行测量的方式，确保平均电压能够控制在理想范围之内。

2.4 优化能耗

因为其他辅助设备能耗也是生产过程中不可忽视的能耗问题之一，所以在对直流电能耗问题进行处理的同时，还需要对电解性能以及阳极装置等辅助设备的能耗问题进行剖析。在对空气压缩机以及电解性能进行优化过程中，需要通过对其运行模式进行调整的方式，达到良好的能耗控制效果。而在对阳极装置进行处理过程中，由于其主要是受到炉频率的影响，所以需要对中频炉节能情况进行分析，如果炉的节能效果较为理想，可以继续进行使用，如果没有达到设计要求，可以通过更换炉的方式保证最终节能效果。在对进料进行清洁处理过程中，需要重点对齐运行参数以及运行模式做出调整，保证整体运行稳定程度。由于高浓度的氧化铝会造成沉积以及降低电产量等方面的问题，所以需要对氧化铝的浓度进行控制，确保能够在进行降低能耗的基础上，达到提升电解熔融平衡的目标。

2.5 优化固体废物污染

在对固体废物污染进行治理过程中，一方面需要做好炉渣的清除工作，通过对阴极碳块以及耐火石的应用，通过运用石灰石固化的方式进行耐火石获取，在浮选酸浸出过程中，使用氟化钠和碳化手段进行阴极碳块的获取，并将两者用于固体废物处理之中；另一方面需要做好铝灰再利用与处理，利用重力分离工艺以及压缩回收等工艺进行铝灰的回收和利用处理。同时，需要对残留阳极进行喷砂操作，通过对残留电集中压力的释放，保证磷酸铁环中压力能够得到充分释放，并利用压碎系统进行残留电极清洗，保证电解液能够切碎到九毫米以下，进而将其返回到电解槽中继续进行应用。在残留电极压力作用之下，残留电极碳块会被压回到煤炭生产车间，并会将其作为阳极生产组成部分，实现对残留阳极的循环化应用。

2.6 优化自动化管理

电解铝生产会通过对多台电解槽串联进行应用的方式展开相应电解处理，而在直流电流的作用之下，电解槽内会发生复杂电化学反应以及高温物理化学反应，会在生产体系中形成有关联且可变的电场以及磁场等物理场。在铝电解槽中的熔体温度相对较高，具有较强腐蚀性，其温度以及浓度等无法得到在线实时监测，而在线监测手段，只能对电流以及电压等内容进行监测。为做好技术经济指标的控制，需要对关键技术参数进行有效管控，保证能够通过对电解槽综合情况以及物料平衡等各项内容的分析，做好后续决策。鉴于此，需要进一步加大对自动化控制技术的研究和应用力度，需要推进电解铝生产向高效率、无污染、自动化方向进行发展，以便更好地实现对生产过程中的各项参数有效控制，保证生产状态能够始终控制在合理范围之内，进而实现理想化电解铝生产模式。需要通过对自动化控制技术的应用和不断调整，保证智能化控制手段可以得到充分性应用。

3 结束语

总而言之，电解铝行业企业需要明确认识到，解决电解铝高能耗发展，确保企业能够逐渐向低碳化、环保化方向进行发展，是电解铝机后发展的主要趋势。强调需要进一步加大对电解铝生产工艺流程的研究力度，需要从生产工艺以及平均电压等各项角度入手，对生产工艺进行不断优化和调整，对其中存在的能耗问题以及资源浪费问题进行有效处理，确保能够达到不断提高整体工艺生产质量以及生产低碳化的目标，更好地推动电解铝行业发展，保证各项能耗问题可以得到妥善解决。

参考文献：

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[2]徐谋.电解铝生产工艺的优化方式分析[J].世界有色金属,2021(17):7-8.

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