淺論大型鋁電解槽異型陰極可行性

韓有成

摘 要：該文敘述了我國的大型鋁電解槽的發展情況，對異型陰極鋁電解槽進行了簡單介紹。該文探討了異型陰極鋁電解槽的優點與不足，認為它具有較大的可行性，并且為異型陰極鋁電解槽的更好的推廣和發展提出的建議。

關鍵詞：異型陰極 鋁電解槽 可行性

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0092-01

近年來我國電解鋁的產能持續快速的增長，電解鋁產業是一個高耗能的產業，因此如何節省和降低能耗一直以來是電解鋁行業研究的重點與難點。在這種背景下，異型陰極電解槽應運而生。異型電解電解槽的應用在一定程度上降低了生產工藝的能耗，提高了工藝的安全性，取得了比較大的成果；但是異型陰極鋁電解槽也存在一定的不足。該文就大型鋁電解槽異型陰極推行的可行性展開研究。

1 國內大型鋁電解槽的發展情況

20世紀70年代末，我國從國外引入160 kA的中間瞎聊預焙槽技術，這拉開了我國現代的鋁電解技術發展的序幕。20世紀90年代，我國成功的開發了280 kA、320 kA以上的特大型的電解槽技術，使得我國的鋁電解的技術基本上達到了國際水平。此后，我國的設計和制造鋁電解槽的能力和水平越來越成熟，與國外的產品相比，我國的價格相對低，因此受到國內許多中小型企業的青睞。

目前我國的鋁電解技術一方面向著大型化的方向發展，例如增加電流強度，這樣能夠提高能量效率。目前我國的主流鋁電解槽的電流為200～300 kA之間，占全國鋁電解槽總量的33%；其次是300～400 kA的鋁電解槽，占全國的31%；處于第三的是400～500 kA，占全國的24%；其余的是大于500 kA的鋁電解槽以及小于200 kA的鋁電解槽。低于200 kA正在淘汰中。而大于500 kA的鋁電解槽是目前最先進的能耗最低的，主要用于我國的新疆和甘肅兩地新建的電解鋁項目中。我國鋁電解技術的一個方向發展，即開發和研究新的工藝和技術，例如異型陰極結構、鋁電解槽的鋁液的流態的優化節能技術等。總而言之，在全球能源資源越來越緊張的情況下，鋁電解槽技術正在向高功率、低能耗的方向發展。

2 異型陰極鋁電解槽的簡介、優點與缺點

2.1 異型陰極鋁電解槽的的原理簡介

傳統的電解槽的陰極主要采用普通的炭塊、半石墨或者全石墨的陰極以及復合陰極，電解槽的陰極表面光滑平整。在生產過程中，電解槽的內側陰極上電解質會形成很硬的焦結狀的爐幫，雖然陰極的材質不同，但是都會導致陰極壓降有一定的降低。在電解過程中直流電會產生強烈的磁場，這對電解槽內的鋁液和液態電解質產生影響，導致他們形成了很強的流動狀態。為了維持電解槽的正常運行，就需要通過增大電壓來實現。與此同時，高電壓和鋁液的高速流動會帶來大量的熱量，就會引起二次反應以及電流的空耗等情況。鋁電解槽采用異型陰極，就是對陰極表面進行幾何圖形的改變來達到降低能耗的要求。

2.2 異型陰極鋁電解槽的優點

（1）降低電壓，提高電流效率。異型陰極表面的幾何形狀的改變能夠降低鋁液的流動速度，改善電解槽內鋁液的狀態，使得鋁液的表面比較平穩，在這種情況下比較低的電壓就能夠維持生產的正常進行，提高了電流的效率，也減少了在電解槽中產生的熱量。同時異型陰極鋁電解槽的側面由原先的散熱功能轉換成為保溫功能，這樣能夠維持電解槽的熱平衡，降低了能量消耗。（2）延長了電解槽的使用壽命。異型陰極鋁電解槽運行比較穩定，具有比較好的電解效果。傳統的鋁電解槽容易產生爐幫，而爐幫的導熱性比較差，大量的爐幫會導致電解槽的溫度逐步的升高，當長期積累之后又沒有得到及時的清理時，就會影響電解槽的質量，危及生產安全。異型陰極電解槽的鋁液比較平穩，而且比較低的電壓下就能運行，產生的爐幫比較少，因此能夠延長電解槽的使用壽命。

2.3 異型陰極鋁電解槽的缺點

（1）會增加撈炭渣的工作量 使用異型陰極鋁電解槽開展生產時，撈炭渣的工作量會增加。工作人員需要及時的講炭渣打撈干凈，保證生產的安全正常的進行。（2）電解池的陰極槽溝容易掉塊.異型陰極電解池的槽溝比較容易掉塊，槽中的焦粒的鋪設的厚度比較厚，焦粒密度的控制比較困難，可變性比較大。

3 異型陰極在大型鋁電解槽上運用的可行性

異型陰極鋁電解槽具有比較大的可行性，原因如下：

（1）能夠降低企業的能耗，增加企業的效益；電解鋁產業是高能耗產業，傳統的生產工藝的能耗約占電解鋁產業成本的40%，高昂的能耗成本導致許多電解鋁企業舉步維艱。而異型陰極電解鋁技術的應用能夠有效的提高電解槽中鋁液的穩定性，提高電流的效率；提高了有效極距，實現了低電壓的運行，有效的延長了電解槽的壽命，因而能夠降低電解鋁產業的能耗。能耗成本降低，企業的效益就會增加。（2）能夠減少廢氣污染，符合我國環境保護的要求.

4 建議

（1）異型陰極鋁電解槽在投入使用后要注重監控與管理。異型陰極鋁電解槽投入使用后，現場工作人員在進行更換電極、工人在打撈沉淀、炭塊以及進行其他維護工作等工作時需要更加精細，以保護異型陰極電解槽比較脆弱的熱平衡。要根據實際的生產情況來確定合適的電壓，不能夠盲目的追求低電壓。對生產過程要進行實時監控和管理，及時的發現問題并且解決問題。（2）加強異型陰極鋁電解槽的智能化。目前異型陰極電解槽技術還處于比較初級的階段，許多工藝參數和流程都有待完善，整體智能化水平不高，現場工作人員的工作環境比較差。因此研發人員應當積極的開發研究，提高異型陰極電解槽技術的自動化水平和智能化水平，從而提高工作的效率，改善工作環境。

5 結語

異型陰極電解鋁技術的應用和推廣能夠有效的降低電解鋁產業的能耗，減少企業的運行成本，提高企業的競爭力，增加企業的經濟效益，有效的緩解了能源供應壓力；同時能在一定程度上降低對環境的污染。雖然目前異型陰極電解技術還存在一些問題，但是隨著科學技術的發展，異型陰極電解技術會越來越完善，它的應用也會更加廣泛。

參考文獻

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