浅论大型铝电解槽异型阴极可行性

　　摘 要：该文叙述了我国的大型铝电解槽的发展情况，对异型阴极铝电解槽进行了简单介绍。该文探讨了异型阴极铝电解槽的优点与不足，认为它具有较大的可行性，并且为异型阴极铝电解槽的更好的推广和发展提出的建议。

　　关键词：异型阴极 铝电解槽 可行性

　　中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0092-01

　　近年来我国电解铝的产能持续快速的增长，电解铝产业是一个高耗能的产业，因此如何节省和降低能耗一直以来是电解铝行业研究的重点与难点。在这种背景下，异型阴极电解槽应运而生。异型电解电解槽的应用在一定程度上降低了生产工艺的能耗，提高了工艺的安全性，取得了比较大的成果；但是异型阴极铝电解槽也存在一定的不足。该文就大型铝电解槽异型阴极推行的可行性展开研究。

　　1 国内大型铝电解槽的发展情况

　　20世纪70年代末，我国从国外引入160 kA的中间瞎聊预焙槽技术，这拉开了我国现代的铝电解技术发展的序幕。20世纪90年代，我国成功的开发了280 kA、320 kA以上的特大型的电解槽技术，使得我国的铝电解的技术基本上达到了国际水平。此后，我国的设计和制造铝电解槽的能力和水平越来越成熟，与国外的产品相比，我国的价格相对低，因此受到国内许多中小型企业的青睐。

　　目前我国的铝电解技术一方面向着大型化的方向发展，例如增加电流强度，这样能够提高能量效率。目前我国的主流铝电解槽的电流为200～300 kA之间，占全国铝电解槽总量的33%；其次是300～400 kA的铝电解槽，占全国的31%；处于第三的是400～500 kA，占全国的24%；其余的是大于500 kA的铝电解槽以及小于200 kA的铝电解槽。低于200 kA正在淘汰中。而大于500 kA的铝电解槽是目前最先进的能耗最低的，主要用于我国的新疆和甘肃两地新建的电解铝项目中。我国铝电解技术的一个方向发展，即开发和研究新的工艺和技术，例如异型阴极结构、铝电解槽的铝液的流态的优化节能技术等。总而言之，在全球能源资源越来越紧张的情况下，铝电解槽技术正在向高功率、低能耗的方向发展。

　　2 异型阴极铝电解槽的简介、优点与缺点

　　2.1 异型阴极铝电解槽的的原理简介

　　传统的电解槽的阴极主要采用普通的炭块、半石墨或者全石墨的阴极以及复合阴极，电解槽的阴极表面光滑平整。在生产过程中，电解槽的内侧阴极上电解质会形成很硬的焦结状的炉帮，虽然阴极的材质不同，但是都会导致阴极压降有一定的降低。在电解过程中直流电会产生强烈的磁场，这对电解槽内的铝液和液态电解质产生影响，导致他们形成了很强的流动状态。为了维持电解槽的正常运行，就需要通过增大电压来实现。与此同时，高电压和铝液的高速流动会带来大量的热量，就会引起二次反应以及电流的空耗等情况。铝电解槽采用异型阴极，就是对阴极表面进行几何图形的改变来达到降低能耗的要求。

　　2.2 异型阴极铝电解槽的优点

　　（1）降低电压，提高电流效率。异型阴极表面的几何形状的改变能够降低铝液的流动速度，改善电解槽内铝液的状态，使得铝液的表面比较平稳，在这种情况下比较低的电压就能够维持生产的正常进行，提高了电流的效率，也减少了在电解槽中产生的热量。同时异型阴极铝电解槽的侧面由原先的散热功能转换成为保温功能，这样能够维持电解槽的热平衡，降低了能量消耗。（2）延长了电解槽的使用寿命。异型阴极铝电解槽运行比较稳定，具有比较好的电解效果。传统的铝电解槽容易产生炉帮，而炉帮的导热性比较差，大量的炉帮会导致电解槽的温度逐步的升高，当长期积累之后又没有得到及时的清理时，就会影响电解槽的质量，危及生产安全。异型阴极电解槽的铝液比较平稳，而且比较低的电压下就能运行，产生的炉帮比较少，因此能够延长电解槽的使用寿命。

　　2.3 异型阴极铝电解槽的缺点

　　（1）会增加捞炭渣的工作量 使用异型阴极铝电解槽开展生产时，捞炭渣的工作量会增加。工作人员需要及时的讲炭渣打捞干净，保证生产的安全正常的进行。（2）电解池的阴极槽沟容易掉块.异型阴极电解池的槽沟比较容易掉块，槽中的焦粒的铺设的厚度比较厚，焦粒密度的控制比较困难，可变性比较大。

　　3 异型阴极在大型铝电解槽上运用的可行性

　　异型阴极铝电解槽具有比较大的可行性，原因如下：

　　（1）能够降低企业的能耗，增加企业的效益；电解铝产业是高能耗产业，传统的生产工艺的能耗约占电解铝产业成本的40%，高昂的能耗成本导致许多电解铝企业举步维艰。而异型阴极电解铝技术的应用能够有效的提高电解槽中铝液的稳定性，提高电流的效率；提高了有效极距，实现了低电压的运行，有效的延长了电解槽的寿命，因而能够降低电解铝产业的能耗。能耗成本降低，企业的效益就会增加。（2）能够减少废气污染，符合我国环境保护的要求.

　　4 建议

　　（1）异型阴极铝电解槽在投入使用后要注重监控与管理。异型阴极铝电解槽投入使用后，现场工作人员在进行更换电极、工人在打捞沉淀、炭块以及进行其他维护工作等工作时需要更加精细，以保护异型阴极电解槽比较脆弱的热平衡。要根据实际的生产情况来确定合适的电压，不能够盲目的追求低电压。对生产过程要进行实时监控和管理，及时的发现问题并且解决问题。（2）加强异型阴极铝电解槽的智能化。目前异型阴极电解槽技术还处于比较初级的阶段，许多工艺参数和流程都有待完善，整体智能化水平不高，现场工作人员的工作环境比较差。因此研发人员应当积极的开发研究，提高异型阴极电解槽技术的自动化水平和智能化水平，从而提高工作的效率，改善工作环境。

　　5 结语

　　异型阴极电解铝技术的应用和推广能够有效的降低电解铝产业的能耗，减少企业的运行成本，提高企业的竞争力，增加企业的经济效益，有效的缓解了能源供应压力；同时能在一定程度上降低对环境的污染。虽然目前异型阴极电解技术还存在一些问题，但是随着科学技术的发展，异型阴极电解技术会越来越完善，它的应用也会更加广泛。

　　参考文献

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