綜合節能技術在240kA鋁電解槽上的應用

張國保 周海祥

摘 要：本文針對240kA鋁電解槽當中的綜合節能技術進行討論，對該項技術的具體應用加以了解，并對相關內容進行分析。

關鍵詞：綜合節能技術；240kA鋁電解槽；應用

中圖分類號：TF821 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0291-01

當前階段，由于電解鋁行業的高能耗特點，很多企業在生產運營過程中都無法對自身的經濟效益加以保證，雖然通過對一些節能技術的創新應用，獲得了較為顯著的效果，但卻無法保證電能的效率，這在一定程度上推動了綜合節能技術的發展，對該項技術進行合理的應用，不僅能夠減少企業生產的能耗問題，還能使其經濟效益得到有效的提升，對電解鋁行業的可持續發展具有至關重要的作用，因此，對240kA鋁電解槽當中的綜合節能技術應用進行深入的研究是很有必要的。

1 淺析新型內襯結構的應用

1.1 分段高導電陰極鋼棒

近幾年當中，國內相關領域為了對電解槽運行的穩定性進行提升，從陰極鋼棒入手進行的諸多研究，主要是通過改變其結構或配置使鋁液當中的水平電流有效降低，這也實現了異型陰極鋼棒的有效開發，某公司利用特種合金進行鋼棒制作，實現了分段高導電陰極鋼棒的生產，通過材質導電性的調整，使鋁液水平電流得到了有效的控制，并且通過電解槽爐底電流分布、電阻以及陰極和材質接觸性能的調整，使低電壓生產目標得以實現，有效降低了電解槽當中的直流電耗。

按照鋼棒長度方向進行分割縫的設置，并保證分割段為上厚下薄狀態，隨著陰極棒自身高度與厚度的提升，相關研究人員決定在保證陰極炭塊組裝質量和使用壽命的同時，將其厚度從450mm增加到480mm，并調整燕尾槽部分的寬度，以中心線為基礎，將其寬度由90mm擴大到95mm。

需要使用絕緣糊對分段高導電陰極鋼棒上的分割縫進行填充，并采用石墨粉來連接陰極炭塊和鋼棒，而鋼棒與鋼棒之間的連接則需要借助冷搗糊來實現，使用冷搗糊將未進行分割的鋼棒端頭連接起來，而分割部分則需要使用冷搗糊對側面的上半部進行連接。與此同時，還要在不同溫度的情況下，對爐底壓降以及鋁液水平電流展開仿真計算，通過實踐發現，在溫度為800℃的情況下，傳統陰極鋼棒的爐底壓降及平均水平電流為350mV和0.635A/cm2，而同樣條件下，分段高導電陰極鋼棒的各項指標分別是290mV和0.550A/cm2，兩者的壓降相差60mV，水平電流相差0.085A/cm2，同時也提升了電解槽自身的穩定性[1]。

1.2 電解槽保溫技術

隨著科學技術的進步，電解鋁行業的低壓生產工藝也得到了快速的革新，使得電解槽當中的電壓逐漸降低，但也使電解槽出現了能量失衡的問題，降低了氧化鋁的溶解度，并在爐底部分出現了結殼和沉淀的問題，使電解槽的運行穩定性受到了影響，對低電壓生產工藝的深入研究和應用造成了一定的阻礙，為了推動此類工藝的研究與深化，電解鋁行業開始對分段高導電陰極鋼棒技術加以應用，實現了電解槽內襯結構的合理優化，使上述問題得到了有效的解決。

按照從上到下的順序，具體可以將底部內襯結構分為硅酸鈣板一層，厚度為65mm；蛭石保溫磚兩層，厚度為65mm，蛭石防滲磚兩層，厚度為42mm，使用氧化鋁對其縫隙進行填充；干式防滲料一層，厚度為69mm，前四層結構都需要采用干砌的方式進行處理，而最頂層部分的蛭石防滲磚則需要使用濕砌的方式處理。在此過程中，硅酸鈣板、蛭石防滲磚以及蛭石保溫磚之間的縫隙都需要應用蛭石防滲磚粉加以填充。

內襯側面結構需要使用厚度為6mm的納米板進行處理，而保溫納米板則需要設置在斜面以上的部分。

側下部位的斜面需要對兩種保溫材料加以應用，分別是硅酸鈣板80mm和陶瓷纖維板20mm。

通過對保溫槽和一般電解槽的各項指標對比，發現使用內保溫的槽鋼棒溫度相對較低，同時爐幫溫度也得到了明顯的降低，爐底部分的溫度從原有的147℃下降到了82℃，這也說明通過內襯保溫結構的合理優化，大大提升了電解槽的保溫性能[2]。

1.3 冷搗糊技術

在常溫狀態下，冷搗糊具有明顯的糊料特性，揮發率相對較低，用其施工能夠保證施工環境的整潔性，可以使施工人員的工作強度大大降低，同時該項技術的搗實性較好，常溫下不會出現太大的溫度波動，焙燒收縮率不高，改善了糊料漲縮的問題。

1.4 30%的石墨陰極炭塊

抗鈉性好、抗侵蝕性強以及導電率高是石墨陰極炭塊最大的優點，常用的石墨陰極炭塊有兩種，分別是30%石墨與50%石墨，從該行業的實際應用來看，50%石墨在爐底早期階段能夠很好的降低壓降，但卻會對爐底造成較大的影響，同時還會使水平電流被加大，使電解槽出現電壓偏高的現象，因此，要對30%的石墨進行選擇和應用[3]。

2 預焙陽極外觀結構優化

在陽極結構方面，相關研究人員也做出了以下研究：①將炭陽極當中的無用部分去掉，使陽極損耗被降低；②對炭塊底部進行改進，使電解期間的陽極氣體能夠有效排除，防止此類氣體形成氣膜，影響槽電壓；③對陽極高度進行調整，并將換極周期延長；降低換極造成的負面影響；④在低電壓生產工藝當中，陽極保溫料具有較高的作用，對其進行有效的堆積，能夠使陽極得到有效的覆蓋和保護。

出于對以上幾點內容的考慮，電解鋁行業先后針對陽極進行了倒角、開槽以及結構改進、技術創新等處理，使預焙陽極結構得到了全面的優化[4]。

而在240kA鋁電解槽當中實施綜合節能技術，不僅能夠降低平均電壓、直流電消耗以及陽極毛消耗，同時還能提升電流效率，具有非常顯著的節能效果。

3 結 語

綜上所述，綜合節能技術具有良好的應用效果，電解鋁行業一定要對其保持高度的重視，并通過不斷的創新與應用，有效推動自身的發展。

參考文獻

[1]王 剛，李 賢.綜合節能技術在240kA鋁電解槽上的應用[J].有色金屬（冶煉部分），2017，3（1）：32～35.

[2]徐治儀.240kA鋁電解槽低電壓綜合節能技術的研究及應用[D].中南大學，2013.

[3]蘇其軍，趙瑞敏，陳才榮，等.420kA大型預焙槽系列綜合技術開發與應用[Z].云南云鋁涌鑫鋁業有限公司，貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，2015.

[4]新型陰極結構鋁電解槽系列生產工藝系統重大節電示范工程[Z].浙江華東鋁業股份有限公司，2014.

收稿日期：2018-9-14