探討復(fù)雜電解質(zhì)體系下鋁電解過程中氧化鋁濃度的控制

何鵬 尹青華

摘要：近年來，復(fù)雜電解質(zhì)技術(shù)發(fā)展的越來越成熟，并且逐漸被應(yīng)用于許多方面的工業(yè)生產(chǎn)活動中。我國作為一個鋁金屬生產(chǎn)大國，每年生產(chǎn)的鋁金屬量占世界首位，目前我國鋁電解生產(chǎn)中主要應(yīng)用的是冰晶石氧化鋁電解法，需要注意的是，為了確保鋁電解生產(chǎn)過程能夠發(fā)揮出相應(yīng)的效果，就要在復(fù)雜電解質(zhì)體系下的鋁電解生產(chǎn)過程進(jìn)行相應(yīng)的分析，根據(jù)實際的操作工藝有效的控制氧化鋁的濃度。

關(guān)鍵詞：鋁電解;氧化鋁濃度;控制

分類號：TF821

我國的鋁電解生產(chǎn)中，氧化鋁的濃度對于鋁電解生產(chǎn)的影響十分巨大，其中的濃度不能夠高于或低于鋁電解生產(chǎn)的需求，就要通過相應(yīng)的手段控制好氧化鋁的濃度，避免因為氧化鋁濃度過高或者過低影響生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。本文主要分析了氧化鋁濃度對復(fù)雜電解質(zhì)體系下鋁電解生產(chǎn)效果存在的影響，并且根據(jù)實際情況提出了一些控制氧化鋁濃度的方法。

一、鋁電解概述

鋁電解，就是一種將氧化鋁進(jìn)行一系列的電解反應(yīng)之后得出鋁這一物質(zhì)的過程。目前我國普遍使用冰晶石當(dāng)成的電解鋁生產(chǎn)過程的溶劑，溶質(zhì)則是氧化鋁物質(zhì)，碳素和鋁液分別作為陽極和陰極，在一定溫度下通電，就會產(chǎn)生電解反應(yīng)，進(jìn)而生成鋁這一物質(zhì)。

二、氧化鋁的濃度在電解鋁生產(chǎn)過程中的影響

1.對于電解鋁生產(chǎn)過程中電流效率的影響

在鋁電解生產(chǎn)過程中，電流效率會受到氧化鋁濃度的絕對性影響，生產(chǎn)過程中電流效率的穩(wěn)定和高效取決于氧化鋁濃度，通過相應(yīng)的實驗表明，在氧化鋁的濃度在百分之一點五到百分之三點五之間時，鋁電解生產(chǎn)過程中的電流效率最為穩(wěn)定和高效。當(dāng)氧化鋁的濃度過高時，電解質(zhì)就不能夠充分的溶解，進(jìn)而破壞電解槽爐針和電解槽爐底。當(dāng)氧化鋁的濃度過低時，就會引發(fā)出陽極效應(yīng)，這種效應(yīng)會大大的降低鋁電解生產(chǎn)過程中的電流效率，進(jìn)而影響鋁電解生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和效率，進(jìn)而影響最終生產(chǎn)出的鋁的質(zhì)量和產(chǎn)量。所以說，為了確保鋁電解生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和高效，有效保障最終生產(chǎn)出的鋁的質(zhì)量和產(chǎn)量，鋁電解生產(chǎn)企業(yè)必須要嚴(yán)格控制好氧化鋁的濃度，有效的確保電解槽的穩(wěn)定運行。

2.對于氧化鋁生產(chǎn)過程生產(chǎn)技術(shù)的影響

在復(fù)雜電解質(zhì)體系鋁電解過程中，氧化鋁對于鋁電解生產(chǎn)技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在三個方面，具體如下。首先，氧化鋁濃度決定著鋁電解溫度的高低。在鋁電解生產(chǎn)過程中，電解質(zhì)的溫度是一項相當(dāng)重要的影響因素，電解質(zhì)的熔點也稱為出境溫度，而初晶溫度與電解質(zhì)實際溫度之間的溫差決定著鋁電解生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。目前我國鋁電解生產(chǎn)過程主要運用在中部點自動下料的大型電解槽，這種下料方式雖然量少，但是能夠確保鋁電解生產(chǎn)過程中加料的穩(wěn)定和均衡，一般來說初晶溫度與電解質(zhì)實際溫度之間的溫差較小，最多不會超過10度，而將初晶溫度與地那戒指實際溫度之間的溫差維持在標(biāo)準(zhǔn)水平，能夠有效的維持爐幫在鋁電解生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性，如果氧化鋁的濃度低于標(biāo)準(zhǔn)，就會造成電解槽內(nèi)的溫度升高，進(jìn)而提升鋁電解生產(chǎn)過程中的過熱度，最終影響鋁電解生產(chǎn)出鋁的產(chǎn)量和質(zhì)量。其次，氧化鋁的濃度也會影響電解質(zhì)的導(dǎo)電率。一般來說，鋁電解生產(chǎn)過程中電解質(zhì)的導(dǎo)電率與氧化鋁濃度成反比例的關(guān)系，如果氧化鋁的濃度過高，電解質(zhì)的導(dǎo)電率就會相應(yīng)的降低，而如果降低氧化鋁的濃度，就會逐漸的提升電解質(zhì)的導(dǎo)電率，所以說，為了確保鋁電解生產(chǎn)過程的質(zhì)量和效率，就要將氧化鋁的濃度控制在標(biāo)準(zhǔn)的水平之內(nèi)。最后，鋁電解生產(chǎn)過程中的能量消耗量也會受到氧化鋁濃度的影響。鋁電解生產(chǎn)過程中的電能消耗同樣取決于氧化鋁的濃度。近年來，我國鋁電解生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，相應(yīng)的鋁電解生產(chǎn)操作工藝也在不斷的完善，大大的降低了鋁電解伸長過程中能量的消耗鋁，但是目前在我國鋁電解生產(chǎn)過程中消耗的能量還是只有一半的有效利用率，在復(fù)雜電解質(zhì)體系下鋁電解生產(chǎn)過程中仍然有一半的能量被浪費掉了，為了提高鋁電解生產(chǎn)過程中的能量利用率，節(jié)省鋁電解生產(chǎn)過程中的能耗成本，就要嚴(yán)格的控制好鋁電解生產(chǎn)過程中氧化鋁的濃度。

三、鋁電解生產(chǎn)過程中氧化鋁濃度的控制

1.氧化鋁濃度控制的理論

第一，鋁電解生產(chǎn)過程中氧化鋁的消耗速率是一項重要的影響因素，其中電解鋁生產(chǎn)過程中鋁的二次反應(yīng)也是降低電流效率的主要原因之一，在實際的生產(chǎn)過程中也存在一些影響電流效率的因素，例如電解槽電流不穩(wěn)定、發(fā)生斷路情況等，在這種情況下，鋁電解生產(chǎn)過程中電流會有將近百分之七的損失。第二，在鋁電解生產(chǎn)的過程中，下料量的多少也會影響氧化鋁的消耗效率，所以說，為了有效的控制氧化鋁的濃度，還要充分的考慮好鋁電解生產(chǎn)過程中下料量的影響。

2.氧化鋁濃度的控制措施

在復(fù)雜電解質(zhì)體系下的鋁電解生產(chǎn)過程中，對于中部下料量的控制可以有兩種方式，分別是三相控制和兩相控制，兩相控制就是在下料的過程減量與增量自由切換的一種方法，而三相控制就是在這種過程中新添加一盒正常的下料階段。第一，正常期就是在鋁電解生產(chǎn)的過程中并不對氧化鋁的濃度進(jìn)行相應(yīng)的控制， 在氧化鋁濃度過高時，電解槽內(nèi)電阻的就會相應(yīng)的降低，這時候就要進(jìn)入中部氧化鋁下料的正常期，所以說，在下料正常期內(nèi)，氧化鋁的濃度一般偏高，而我們目前并沒有有效的辦法對下料正常期內(nèi)氧化鋁的濃度進(jìn)行有效的控制和預(yù)測，所以說在鋁電解生產(chǎn)下料的過程中必須要盡量的避免正常其的出現(xiàn)，控制中部下料只在增量和減量之間切換就可以了。第二，鋁電解生產(chǎn)過程中，相應(yīng)的工藝條件也是影響氧化鋁濃度的重要因素，比如說電解槽的溫度、反應(yīng)物的分子比以及工藝水平等，在鋁電解反應(yīng)時，氧化鋁的濃度會受到電解槽運行狀況的影響，究其原因，是因為電解槽的運行情況決定著氧化鋁在電解劑中的熔化程度，在加料的過程中電解槽會租出相應(yīng)的反應(yīng)，這時就可以根據(jù)電解槽做出的反應(yīng)做出相應(yīng)的調(diào)整，有效的控制氧化鋁的濃度。

結(jié)束語：在復(fù)雜電解質(zhì)體系下，鋁電解生產(chǎn)過程中，必須要有效的控制氧化鋁的濃度，根據(jù)實際情況對其進(jìn)行有效的控制，確保最終生產(chǎn)出額的鋁的質(zhì)量和產(chǎn)量，提高鋁電解生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]白文波.復(fù)雜電解質(zhì)體系下鋁電解過程中氧化鋁濃度的控制探討[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（36）：53-54.

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