低電壓管理在電解鋁生產(chǎn)中的實踐與分析

李喜元

【摘 要】在鋁電解的生產(chǎn)過程中，要想降低生產(chǎn)能耗，建設(shè)生產(chǎn)成本，就可以在電流恒定的情況下進行電解鋁的低電壓管理。本文就針對這一問題進行了討論，首先介紹了電壓偏差的基本概念，其次對這一問題出現(xiàn)的原因進行了分析，最后結(jié)合具體的生產(chǎn)實踐分析了電解鋁生產(chǎn)過程中低電壓管理要點。

【關(guān)鍵詞】低電壓管理;電解鋁生產(chǎn);實踐分析

【中圖分類號】TE821 ?【文獻標識碼】B

在電解鋁的生產(chǎn)過程中加強低電壓管理可以幫助生產(chǎn)企業(yè)提高電流效率，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效能。在目前的生產(chǎn)過程中，電解鋁的電流利用效率已經(jīng)達到了90%以上，如果想進一步提高電流效率就需要采取科學合理的節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)低電壓管理。本文就針對電解鋁生產(chǎn)過程中的低電壓管理要點展開了分析。

1.電壓偏差

在電解鋁的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)管理者應(yīng)該注意電壓偏差問題。首先應(yīng)該考慮電解槽的實際運用情況，電解槽的各部分進行降壓管理，設(shè)立合理的電壓，確保其處在一個穩(wěn)定的運行狀態(tài)。之后，管理者可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的電壓，利用計算機進行演算，確定電解槽的實際電壓。在一般情況下，電解槽的設(shè)定電壓與實際電壓之間可能會存在一定的差異，這就被稱為電壓偏差，電壓偏差是體現(xiàn)電解槽穩(wěn)定性的重要因素，電壓偏差越大，電解槽的穩(wěn)定性越差，反之，穩(wěn)定性越強。

2.電壓偏差原因分析

2.1電解槽保溫性差。出現(xiàn)電壓偏差的主要原因就是因為電解槽的保溫性相對比較弱。在電解鋁的低電壓生產(chǎn)過程中，由于電解槽保溫性能較差，其溫度也會隨之降低，在這一情況下電解質(zhì)就會出現(xiàn)收縮的情況，進而導(dǎo)致其流動性變差，黏度大大增加，最終出現(xiàn)電壓偏差。在電解槽中任何一個部分出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致其保溫性能的減弱。要想實現(xiàn)電解槽熱量的平衡就必須提高工作電壓，為其正常工作的開展補充熱量。

2.2技術(shù)條件不合理。電解槽的電壓降低時就會導(dǎo)致熱量不足，為了減少這一情況的出現(xiàn)需要避免電解槽在熱平衡過程中熱量散失，需要提高技術(shù)水平。但是如果電解鋁技術(shù)的水平相對較低，就會使得電解槽的熱量大量散失，降低電解槽的溫度。這時，電解槽需要利用自動控制系統(tǒng)來適當?shù)恼{(diào)整電壓，最終出現(xiàn)電壓偏差的情況。

2.3換極、出鋁等作業(yè)質(zhì)量差。在電解槽的運行過程中需要進行加保溫料、換陽線等操作環(huán)節(jié)，這些工作需要采用人工操作的方式，在這些工作開展的過程中必然會影響電解鋁的工作效率。如果在操作過程中出現(xiàn)失誤就會導(dǎo)致電壓增加，加大電壓偏差。

3.低電壓技術(shù)

在電解鋁的生產(chǎn)過程中低電壓技術(shù)主要有三種，即異型陰極節(jié)能技術(shù)、阻流塊節(jié)能技術(shù)以及雙陰極鋼棒節(jié)能技術(shù)。這三種技術(shù)的具體含義如下。

異型陰極節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用在電解槽的維修管理過程中，在這一及時中利用帶有凸臺的異型陰極來對電解鋁生產(chǎn)過程中的鋁液流動起到阻礙作用，這一技術(shù)可以減緩鋁液的流動速度，進而實現(xiàn)低電壓管理。而阻流塊節(jié)能技術(shù)的工作原理與異型陰極節(jié)能技術(shù)大體相似。主要指的是在電解槽中加入阻流塊，降低鋁液的流動速度，進而達到降低電壓的目的。而雙陰極鋼棒節(jié)能技術(shù)則是指在陰極鋼棒的位置加一個貫穿槽，在槽中加入絕緣材料，增加槽中部陰極鋼棒與炭塊的接觸面積，這樣就會造成槽中部向陰極鋼棒導(dǎo)電增多，進而達到降低磁場的作用。

4.電壓的管理措施

4.1降低極化電壓。要想在電解鋁的生產(chǎn)過程中實現(xiàn)低電壓管理首先就需要降低極化電壓。鋁在電解生產(chǎn)的過程中可以利用極化電壓來進行輔助，另外還可以利用氧化鋁的分解作用來提高額外的電壓。要想在這一情況下來降低極化電壓就需要在生產(chǎn)過程中提高氧化鋁的濃度。

4.2減小陽極壓降。鋼爪-炭塊之間的接觸點電壓降又可以被稱為預(yù)焙陽極電壓降，通過增加鑄鐵與炭塊之間的接觸面積，同時改善生鐵成分，能夠有效降低電壓降。在鋁電解生產(chǎn)過程中，在鋼爪-炭塊的接觸部位，可以覆蓋氧化鋁，同時提升Fe-C接觸點溫度，以此減少電壓降。

4.3減小電解質(zhì)電壓降。在電解鋁的生產(chǎn)過程中應(yīng)該適當減少電解質(zhì)的電壓降，而減少電解質(zhì)的電壓降就需要提高電解質(zhì)得到綜合水平，減少電流密度與極距，最大程度上提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性能，進而減少電壓偏差。

4.4降低陰極電壓降。減低陰極的電壓降也是減少電壓偏差的主要方法，可以通過以下幾種方式來實現(xiàn)這一目的。首先應(yīng)該對電解槽的結(jié)構(gòu)進行改進，提高電解槽的穩(wěn)定性與抗腐蝕性，其次需要應(yīng)用質(zhì)量相對比較高的石墨質(zhì)炭塊，減少電解槽底部的沉淀量。最后還需要適當對陰極的結(jié)構(gòu)底邊進行加寬，在這一情況下需要增加接觸面積，最大程度上減少電流的導(dǎo)程，減少電壓偏差。

4.5降低槽內(nèi)外母線電壓降。最后，在電解鋁的生產(chǎn)過程中還需要注意降低電解槽內(nèi)部與外部的母線電壓降。在電解槽的設(shè)計過程中需要充分考慮這一因素，對母線進行一個比較合理的配置。在目前的發(fā)展形勢下，電解槽的種類相對比較多，金屬導(dǎo)體之間的接觸點也越來越多，進而導(dǎo)致電能的消耗量過大。在這一情況下需要改善導(dǎo)體的接觸點，減低內(nèi)外母線的電壓降。

5.電解鋁生產(chǎn)中的低電壓管理實施

5.1槽控制系統(tǒng)升級。在電解鋁的生產(chǎn)過程中，電解槽的控制體系具有十分重要的作用。如果在實際的生產(chǎn)過程中如果槽電壓降低就會導(dǎo)致整個電解槽的穩(wěn)定性降低，因此需要保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全，只有這樣才能滿足低電壓管理的基本要求。反之，如果電解槽的控制系統(tǒng)不能達到生產(chǎn)要求，就需要及時進行改進，保證在低電壓情況下也能實現(xiàn)電解槽的正常運轉(zhuǎn)。

5.2改進生產(chǎn)條件。在生產(chǎn)過程中，如果電解槽的電壓降低，其溫度也會隨之降低，這會導(dǎo)致電解質(zhì)的粘性增加，影響電解槽的穩(wěn)定運行。因此在電解鋁的生產(chǎn)過程中需要嚴格控制電解槽的運行狀況，不斷改進生產(chǎn)條件，減少外界環(huán)境的不良影響，只有這樣才能進一步保證電解槽的穩(wěn)定運行，提高電解鋁的生產(chǎn)運行狀況。

5.3采用炭碗間開槽陽極。影響陽極炭塊與鋼爪之間的接觸壓降的因素有很多種，例如澆筑技術(shù)、炭塊的接觸面積或磷生鐵的成分等等。如果在電解鋁的生產(chǎn)郭晨中澆筑技術(shù)相對穩(wěn)定并且磷生鐵的成分較好，就可以在碳碗之間開槽，從而降低陽極壓降。

5.4改進電解槽保溫性能。電解槽的保溫性能十分重要，在電解槽的生產(chǎn)過程中伴隨著槽電壓的進一步降低，其內(nèi)部的熱量輸出量就會逐漸降低，這時需要對其進行保溫管理，減少電解槽內(nèi)部熱量的流失。

5.5保證系列電流能量平衡。在電解鋁的生產(chǎn)裹層中需要注意電流能量的平衡，另外還需要注意觀察電解槽內(nèi)部電壓的變化情況，如果槽電壓降低，就需要及時提高電流量，保證電解槽內(nèi)部能量的平衡。

6.結(jié)語

總而言之，在電解鋁的生產(chǎn)過程中，任何操作失誤都會導(dǎo)致電壓偏差的出現(xiàn)，進而影響生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，最終對生產(chǎn)效果產(chǎn)生較大的影響。因此，在電解鋁生產(chǎn)的過程中需要提高低電壓管理技術(shù)，確保在電解槽穩(wěn)定運行的同時提高生產(chǎn)效率，提高電流效率，改進生產(chǎn)條件，在條件允許的情況下還可以提高經(jīng)濟效益與社會效益，達到良好的節(jié)能效果。

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