如何保持電解鋁生產(chǎn)中的電解質(zhì)水平

李云鵬

摘 要： 電解鋁在工業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位，在生產(chǎn)過(guò)程中電解質(zhì)的水平能夠決定最終生產(chǎn)出的鋁產(chǎn)品的品質(zhì)。為了提高生產(chǎn)質(zhì)量，生產(chǎn)廠商一直在研究如何保證電解質(zhì)水平的辦法，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累和不斷探索，終于得出了一些能夠有效提升電解質(zhì)水平的辦法，作用于生產(chǎn)過(guò)程中，能夠有效提高鋁生產(chǎn)效率，減少相應(yīng)成本的投入，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞： 鋁電解；電解質(zhì)；電解質(zhì)水平

冰晶石氧化鋁鹽電解法最初在19世紀(jì)末發(fā)明，在長(zhǎng)達(dá)百年的發(fā)展過(guò)程中，受到了全世界各地鋁生產(chǎn)廠家的使用，作為一種成熟的電解鋁制作方法其產(chǎn)量穩(wěn)定，成品質(zhì)量有所保障，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的程序優(yōu)化，已經(jīng)形成了一整套完善的制作方式，廣泛應(yīng)用于全世界各個(gè)地區(qū)的鋁電解工業(yè)。目前大部分鋁電解槽都采用熔鹽電解槽，冰晶石氧化鋁熔鹽在整個(gè)電解過(guò)程中起到非常關(guān)鍵的作用，通過(guò)對(duì)電解質(zhì)中所含有的氧化鋁進(jìn)行溶解，使其發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)出鋁。

1.電解質(zhì)的組成和性質(zhì)

由于產(chǎn)地和自然環(huán)境不同的因素，不同產(chǎn)地的電解質(zhì)在組成成分方面存在一定的差異。為了保證產(chǎn)量和最終成品的質(zhì)量，在電解過(guò)程中，工作人員還會(huì)依據(jù)不同的生產(chǎn)要求和產(chǎn)品原材料質(zhì)量，向其中添加一些額外的化合物，用于改善電解質(zhì)屬性。化合物的增加使其組成成分變得更加復(fù)雜，可變因素更多。常見(jiàn)的電解質(zhì)成分為冰晶石，氟化鋁，氧化鋁，氟化鈣。

電解質(zhì)的性質(zhì)通常意義上是指該物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，其與生產(chǎn)有關(guān)的性質(zhì)包括密度，導(dǎo)電度，濃度，過(guò)熱度。不同的性質(zhì)對(duì)于生產(chǎn)結(jié)果的影響是不同的，需要工作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和具體的要求對(duì)于材料的不同性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以保證最終成品的質(zhì)量。

2.電解質(zhì)水平與生產(chǎn)的關(guān)系

2.1電解質(zhì)水平影響電解質(zhì)濃度

在生產(chǎn)過(guò)程中，電解質(zhì)水平的高低會(huì)直接影響到電解質(zhì)濃度，而濃度代表了單位空間內(nèi)生產(chǎn)所需材料的數(shù)量，一旦生產(chǎn)所用材料數(shù)量過(guò)低就會(huì)影響到產(chǎn)品的形成，電解質(zhì)水平與電解質(zhì)濃度之間呈正相關(guān)關(guān)系。按照正常的NB間隔，電解質(zhì)中的氧化鋁濃度會(huì)出現(xiàn)偏低的情況，而且偏低趨勢(shì)愈發(fā)明顯。當(dāng)電解質(zhì)水平過(guò)低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況，第一種情況是由于電解質(zhì)過(guò)低，從定容下料器下來(lái)的材料在火眼處不容易在電解質(zhì)表面擴(kuò)散開(kāi)，而是聚集在一堆，形成堵料情況，造成氧化鋁不容易進(jìn)入到電解質(zhì)中，產(chǎn)生缺料的情況，造成濃度降低。第二種情況是，材料能夠較好的進(jìn)入熔體中，但是由于電解質(zhì)自身的水平偏低，影響到了溶解水平，造成氧化鋁過(guò)剩，而出現(xiàn)沉淀懸浮的情況，影響到氧化鋁濃度。為了減少由于電解質(zhì)水平對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的影響，現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中一般都采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精確的用料管理。

2.1.2電解質(zhì)水平與效應(yīng)

陽(yáng)極效應(yīng)的發(fā)生與電解質(zhì)中缺少氧化鋁有關(guān)，由于電解質(zhì)的水平較低，電解槽就會(huì)容易出現(xiàn)堵料和下料點(diǎn)不吃料的情況，造成氧化鋁的溶解程度降低，影響到后續(xù)生產(chǎn)的氧化鋁濃度，當(dāng)這種效應(yīng)沉積到一定程度后，就會(huì)造成生產(chǎn)的氧化鋁濃度低于其效應(yīng)的臨界濃度，會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)極效應(yīng)。

2.2電解質(zhì)水平與原鋁質(zhì)量

電解質(zhì)量對(duì)于最終的成品鋁的質(zhì)量有直接影響，在生產(chǎn)過(guò)程中如果出現(xiàn)電解質(zhì)過(guò)高的情況，就會(huì)導(dǎo)致原鋁質(zhì)量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)電解值過(guò)高時(shí)，陽(yáng)極碳還容易泡入電解質(zhì)中，這樣可能會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極鋼爪融化，造成原鋁中出現(xiàn)鐵離子，影響到材料純度，并且會(huì)由于離子數(shù)增加，影響到電解過(guò)程。如果電解質(zhì)過(guò)高可能會(huì)造成內(nèi)爪被氧化，同樣會(huì)造成鋁中含有鐵離子，使原鋁質(zhì)量無(wú)法有效控制。在一般的生產(chǎn)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)超過(guò)23公分時(shí)，工作人員就要對(duì)其進(jìn)行密切關(guān)注，一旦電解質(zhì)高于23公分時(shí)，原鋁就一定會(huì)受到一定的影響，所以在生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員必須調(diào)節(jié)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，根據(jù)不同材料特點(diǎn)和不同生產(chǎn)步驟，對(duì)于電解質(zhì)的數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2.3電解質(zhì)水平與操作質(zhì)量及勞動(dòng)強(qiáng)度

在電解過(guò)程中需要工作人員進(jìn)行細(xì)致操作在生產(chǎn)過(guò)程中必須調(diào)控好操作質(zhì)量和勞動(dòng)強(qiáng)度之間的平衡。只有保證具有適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)水平，氧化鋁才能夠以最好的狀態(tài)進(jìn)入電解質(zhì)中，不會(huì)出現(xiàn)堵料積料的情況，工作人員進(jìn)行換機(jī)操作時(shí)，結(jié)殼塊比較容易打撈，爐底的沉淀較少，可以減少工作人員進(jìn)行打撈沉淀的工作，從而減少了由于打撈沉淀所造成的二次反應(yīng)。如果在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)電解質(zhì)過(guò)低的情況，對(duì)氧化鋁的溶解程度就會(huì)出現(xiàn)不足，相應(yīng)的生產(chǎn)材料就不能以較好的狀態(tài)進(jìn)入電解質(zhì)，隨之出現(xiàn)的問(wèn)題就是造成堵料，沉淀形成的情況，工作人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去處理這些堵料沉淀，會(huì)嚴(yán)重影響到工作進(jìn)度，并且容易產(chǎn)生二次反應(yīng)，影響到整體的工作質(zhì)量。

3.電解質(zhì)水平降低的原因

在目前對(duì)于電解質(zhì)水平降低的原因，探究中，主要出現(xiàn)的原因是由于技術(shù)條件失控，造成電解質(zhì)水平出現(xiàn)迅速降低。

（1）鋁水平過(guò)高，增加了鋁液保持一定溫度所需吸收的能量。由于鋁材料自身的散熱性較好，鋁水平的增加造成體積增大會(huì)提高其散熱性能，導(dǎo)致電解質(zhì)在邊部出現(xiàn)結(jié)晶。爐膛減少，此時(shí)液態(tài)的電解質(zhì)數(shù)量減少，電解質(zhì)水平出現(xiàn)降低。

（2）工作人員計(jì)算失誤，設(shè)定電壓偏低，導(dǎo)致電解槽中所需的能量不足，造成電解質(zhì)出現(xiàn)萎縮情況。

（3）分子比低。電解質(zhì)溫度低，在這種情況下，電解液的初晶溫度降低，容易出現(xiàn)電解質(zhì)結(jié)晶，降低了電解質(zhì)濃度，減少了電解質(zhì)中的材料含量。

（4）陽(yáng)極保溫料不足，導(dǎo)致上部散熱增加，電解質(zhì)在電解質(zhì)液表面出現(xiàn)結(jié)晶情況，吸附在結(jié)殼塊底部，降低電解質(zhì)濃度，降低了電解質(zhì)水平。

4.保持電解質(zhì)水平措施

（1）確保結(jié)殼塊的返回利用

每一塊殘極都會(huì)吸附大量的電解質(zhì)，在工作人員打撈這部分殘極過(guò)程中大量的電解質(zhì)材料會(huì)伴隨殘極被一同打撈，造成電解質(zhì)材料損失，根據(jù)統(tǒng)計(jì)工作人員每進(jìn)行一次更換陽(yáng)極操作，整個(gè)電解質(zhì)都會(huì)損失約40-80kg。在打撈碳渣的過(guò)程中，也會(huì)造成一部分電解質(zhì)損失。在進(jìn)行處理作業(yè)時(shí)，一部分電解質(zhì)會(huì)隨鋁業(yè)被一同抬包，并且吸出管的表面也會(huì)吸附一部分電解質(zhì)。以上三點(diǎn)都會(huì)造成大量的電解質(zhì)損失，所以在生產(chǎn)過(guò)程中必須要保證從電解槽中取出的礦量能夠全部返回到電解槽內(nèi)，保證電解槽內(nèi)的電解質(zhì)數(shù)量平衡。

（2）有計(jì)劃的添加冰晶石或電解質(zhì)塊

對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中一些無(wú)法避免的材料損失情況，工作人員要進(jìn)行具體的統(tǒng)計(jì)，并且在生產(chǎn)過(guò)程中適時(shí)增加相應(yīng)數(shù)量的電解質(zhì)材料，保證整體的電解質(zhì)濃度符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)：

在鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中，電解質(zhì)如何保持是一個(gè)難題，隨著近些年精確測(cè)量?jī)x器的出現(xiàn)，可以使生產(chǎn)人員在生產(chǎn)過(guò)程中較為精確的了解到電解質(zhì)材料的容量情況，作出相應(yīng)調(diào)整，保證生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行。

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