大型铝电解槽强化电流
大型铝电解槽强化电流条件下槽帮形成规律的研究
ｗａ ｓｎｕｍｅ ｉａ ｉ ｕｌｔ ｄ ｂ ｉ ｔ ｌ ｍ ｅ ｔ ｏｄ ｗｉｈ ａ ｃ ｎｔｏ ｈｅ ｃ １ｒ ａ ｔｏ ． Ｔｈｅ ｅ ｆ ｃ ｓｏｆｃ ｔ — ｒｃ ｌｓｍ ａ ｅ ｙ ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｎｔｍｅ ｈ ｔ ｃ ｏｕ ｆｃ ｍｉａ ｅ ｃ ｉ ｎｓ ｆ ｅ ｔ ａ ｈ
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凝 固等 温 线 和 槽 帮 厚 度 以及 操 作 参 数 对 石 墨 化 阴 极 强 化 电 流 后 炉 膛 形 状 的 影 响 规 律 。结 果 表 明 ， 型 模 估 计 值 与 现 场 测 量 值 相 当吻 合 ， 用 模 型方 法 有 助 于强 化 槽 电流 、 现 运 行 参 数 的 优 化 。 所 实 关 键 词 ：５ Ａ 铝 电 解槽 ； 学 反 应 ； 帮 ； 墨 化 程 度 ； 化 电流 ３０ｋ 化 槽 石 强
强化电流是电解铝增产节约的有效措施
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２０ ０ ７年 № １
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２０ ０ ７年 №１
铝 镁 通
讯
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强化 电流 是 电解 铝 增 产 节 约 的有效 措 施
杜 科 选 ，夏 禹
（ 州铝业 股份 有 限公 司 ，甘 肃 兰 州 ７ ０ ６ ） 兰 ３ ０ ０
摘
要 ：在 一 定 的技 术 条件 下 通 过 电 流 强化 可以提 高 电 解槽 铝产 量 和 电 流 效 率 ， 低 生产 成 本 。 凡 阳 极 电 流 密 度 在 降
２ 强 化 电流 的 可 行 性
２ １ 国外强 化 电流 的成 功案例 ．
备满 负荷 生产 以提 高 产量 。
对 于 现有 的铝 电解 系列 ，通 过 提高 电流 效率 增 加产 量 收 效 甚 微 ，而 新 建 和 扩 建 投 资 大 建 设 周 期 长 ，相 比之下 ，采 用强 化 电流 的来 提高 产量 是投 资 少 见效快 ，具有 简 捷高 效 的特点 ，可快 速适应 市 场 的需 求 。在 一定 的 技术 条件 下通 过 电流 强化可 以提 高 电解槽 铝 产量 和 电流效 率 ，降低生 产成 本 ，强化 电流是 电解 铝增 产 节约 的有 效措 施 。 我国 ２０ ０ ５年 电解 铝 产 量 达 到 ７ ０万 吨 ，２ ０ ８ ０６ 年１ ～９月份 产 量 达 ６ ０ ９ ７ ．３万 吨 ，预计 ２ ０ ０ ６年可
工业铝电解槽电流分布特征研究
工业铝电解槽电流分布特征研究工业铝电解槽是生产铝金属的重要设备，其电流分布特征对生产效率和能源消耗具有重要影响。
因此，研究工业铝电解槽电流分布特征对于优化生产过程、提高产能、降低能耗具有重要意义。
工业铝电解槽中铝电解液呈现复杂的流动状态，电流分布受到多种因素的影响。
首先，电解液在电解槽内的流动形式受到电解槽结构和布置的影响。
电解液在电解槽内形成液流，其速度和方向对电流的分布产生影响。
其次，电解槽内阳极和阴极的布置方式也会对电流分布产生影响。
阳极和阴极的位置和间距会改变电流通过的路径和分布情况。
此外，电解槽内的温度分布也会对电流分布产生一定的影响。
为了研究工业铝电解槽的电流分布特征，研究人员采用了多种方法。
一种常用的方法是数值模拟。
通过建立电解槽的数学模型和计算流体力学模型，可以模拟电解液在电解槽内的流动状态，并计算出电流分布情况。
另一种方法是实验研究。
研究人员通过在实际工业铝电解槽中安装传感器，测量电流分布情况，并进行分析和验证。
这些方法的研究结果可以为优化电解槽设计和操作提供指导。
研究表明，工业铝电解槽的电流分布呈现出不均匀性。
电流在阳极和阴极之间的分布不均匀，呈现出较高的电流密度区域和较低的电流密度区域。
而电流密度的分布对铝的沉积速率和能耗有重要影响。
较高的电流密度区域会导致铝的过量沉积，而较低的电流密度区域会导致铝的不足沉积。
因此，优化电流分布可以提高产能和降低能耗。
综上所述，工业铝电解槽的电流分布特征对于生产效率和能源消耗具有重要影响。
研究表明，电解液的流动状态、阳极和阴极的布置方式以及温度分布等因素会影响电流分布。
通过数值模拟和实验研究，可以获得电流分布特征，并为优化电解槽设计和操作提供指导。
进一步的研究可以探索更多的因素对电流分布的影响，并提出相应的优化策略，以提高工业铝电解槽的生产效率和能源利用效率。
浅析400KA电解槽提高电流效率的几种途径
浅析400KA电解槽提高电流效率的几种途径摘要：在工业生产中，铝电解槽是一个重要的设备，用于生产铝材。
而解槽的作用就是将铝氧化物还原成金属铝。
然而，在这个过程中，会遇到电流效率不高的问题，导致直流电耗增加，生产成本上升。
因此，提高铝电解槽的电流效率具有重要意义。
本文主要分析400KA铝电解槽提高电流效率的几种途径，异形阴极的凸起结构可以增加聚焦效应，提高电流密度，从而增加电流效率。
新型阳极则可以通过排气通道将气体排出，降低气泡对阳极的影响，提高电流效率。
高导电铝芯复合阳极钢爪则可以提高阳极的导电性能，降低电阻，从而提高电流效率。
同时，钢爪保护环技术可以保护钢爪，防止钢爪氧化，延长使用寿命。
这些技术的应用可以发挥重要作用，提高铝电解槽的电流效率，降低生产成本，提高生产效益。
因此，应该重视各种关键技术的研发和应用，不断推进解槽技术的发展，推动工业生产的进步。
关键词：400KA；电解槽；电流效率引言：在电解厂中，提高电流效率是首要任务之一。
电流效率是指电解过程中所使用的电能与最终得到的产品之间的比率。
电解技术参数对电流效率影响很大，包括电解质温度、电解质成分、极距、电流密度以及铝水平和电解质水平等。
其中，电解质温度是影响电流效率的关键因素之一，因为在高温下，电流效率会下降，而在适宜的温度下，电流效率会得到提高。
此外，电解质成分也对电流效率有很大影响，因为电解质成分的变化会导致电解效率的变化。
除了电解技术参数外，科学技术条件对提高电流效率也至关重要。
这包括了设备维护、操作技术、工人素质等方面。
在设备维护方面，要保证设备的良好运行状态，确保设备的稳定性和可靠性。
在操作技术方面，要保证操作规程的规范性和操作流程的合理性。
在工人素质方面，要提高工人的技能水平，确保工人能够熟练操作设备。
本文以400KA铝电解槽生产为例进行探究。
在这个过程中，要注意控制电解质温度、电解质成分、极距、电流密度以及铝水平和电解质水平等参数，以提高电流效率。
大型铝电解槽强化电流资料
4.1 换极周期缩短
以320KA电解槽为例:
不强化电流前,阳极高度 550mm，换极周期为30天。 电流强化到330KA时，换 极周期只能维持29天.
对于一个282台槽的系列 来说，平均每天多换12组 阳极，工作量增加3%。
4.2 不稳定操作增加
对于各项指标已不断创高的如今，要想得到进一 步提高，减少干扰性操作是一项重要措施。
电解槽的干扰性操作主要包括:换极、出铝、抬母 线，干扰较大的是换极工作.
换极周期从30天缩短到29天，平均每台槽每天换 极次数增加0.02次.
4.3 阳极电流密度增大对电流效率的 影响
阳极电流密度过大会降低电流效率的原因: 阳极气体析出量增大，电解质的搅拌强度增加，
电压增加30mv左右，电解质电压增加45mv左右。
电压管理需采取的两种不同措施
保持极距不变，电压在原基础上增加75mv。 按电流效率不变计算，直流电耗将增加 235kwh/Al-t。
保持电压不变，极距缩小2mm左右。
6 强化电流后的热平衡
电解槽热平衡体系划分：以阳极上保温料层的上 表面与槽壳形成的体系。
强化后 325 0.818 225 0.83
电流效率 95.78 %
95.2 %
5 强化电流后的电压平衡
金属导体部分随着电流密度增大，温度升高，电 阻增大，电压降有明显增加。
炭块及Fe-C连接处，随着电流密度增大，温度升 高，电阻下降，电压有所下降，但量较小。
极距间的电解质电压降有明显增加。 例：320KA电解槽电流强化到330KA时，一类导体
国内大面积进行强化电流生产,将推动我国 大型铝电解槽发展.
600kA铝电解槽电流分布的测量与分析
17Metallurgical smelting冶金冶炼600kA 铝电解槽电流分布的测量与分析李 扬，毛 宇，班允刚，杨晓玲（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁 沈阳 110166）摘 要：铝电解槽阳极、阴极电流分布是铝电解生产过程中的重要参数。
本研究通过“电压法”对国内某600kA 铝电解槽的阳极电流进行测量，研究更换阳极对阳极电流分布的影响；通过“电压法”对600kA 铝电解槽的阴极电流进行测量，分析其电流分布规律。
测试结果表明，600kA 铝电解的阳极电流分布比较均匀，更换阳极对铝电解槽阳极电流分布影响较大；600kA 铝电解槽的阴极电流分布比较均匀，整体呈现A 侧总电流略高于B 侧总电流的规律，通过分析可知，炉底沉淀对阴极电流分布均匀性有较大影响。
关键词：铝电解槽；电流分布；阳极电流；阴极电流中图分类号: X703 文献标识码:A 文章编号：11-5004（2021）10-0017-2收稿日期：2021-05作者简介：李扬，（1988-），女，辽宁沈阳人，硕士研究生，工程师，研究方向：轻金属冶炼。
近些年来，我国电解铝工业快速发展，据统计，中国铝产量占据全球供应的55%。
巨大的产能需求也促使着中国电解槽设计必须走向大型化，目前，国内新建电解铝系列已将设计系列电流提升至600kA。
电解槽的稳定生产受多个参数的影响，如槽电压、槽温、分子比等，这些参数的有效监控为电解槽的稳定生产提供有效支撑。
电解槽不同时期下阳极、阴极电流分布情况可直接反应出电解槽当前的运行状态，对电解槽做出局部诊断，避免电解槽出现早期破损情况[1,2]。
本研究采用“电压法”对国内某600kA 铝电解槽的阳极、阴极电流进行测量，研究电流分布的均匀性，分析评价母线系统电平衡设计的合理性，分析评价实际生产中的铝电解槽电流分布状态。
1 测量方法及方案铝电解槽阳极及阴极电流分布测量包括两部分内容：一是阳极导杆及阴极软带电压降的直接测量，二是阳极导杆表面温度及阴极软带表面温度的测量。
浅谈电解铝平稳生产
某 大型电解 铝系列从 ２０ 年 １ 月开始强化电流 。为稳 ０６ ０
妥起见。 强化 电流分阶段 ， 小幅度地进行。 每次强化 ５ 千安培电 流。分 四次 ， 历时 四个月完成强化 电流工作。到 ２ ０ 年 ２月电 ０７
流从 ２０ ０ 千安强化 到 ２０ ２ 千安。 在此期 间， 槽壳发红现象增多 。 在发红严重处开始用分管强制冷却。２０ 年三月初分厂针对 ０７ 三工 区电解槽在启动初期急于大面积开槽 ，未形成巩 固炉帮 ， 同时为提高电流效 率一味推行低温生产 （ 每降低 １％， ０ 电流效 率提 高 １ 而造成炉底沉淀增多 ， ％） 槽子反热 ， 而影响电流效 反
大多数铝 电解槽经过科学合理 的焙烧启动后 ， 各项技 术条 件会趋正常 ， 铝电解槽进入平稳生产时期 。 此时 ， 各基层管理者
则外 ， 还应尽量使 电解槽 ａ ， ｂ两面的两块或 四块 阳极拉长更换
需认真做好 以下几方面工作方可使各 项技 术条件保持平稳并
有所提高。
一
、
分子 比管 理
的分子比不能过低。 在实际生产中应视槽温 ， 炉底 ， 温度而 环境
时间 ， 否则 ａ 两 面的当更换 到打壳眼 附近 时 ， ， ｂ 由于两 面都是 新极 ， 打壳眼变小 ， 使 易造成大堆料 ， 引起突发效应影 响槽 况。 阳极 吊出后 ， 要将大块氧化铝结壳捞干净 ， 认真处理炉底沉淀 ， 检查相邻残极是否裂缝及炉帮是否正常。 处理完后及时将新极 装上 ， 切不可将残极拔出后 不装新极而使 电解槽热量散失过 。 （） ３保温料 的添加作业 。 中间下料预焙槽采用做为保温料 ， 保持 电解槽的热平衡是添加极上保温料的主要作用。 日轻所 据 测定 ， 全极每减 薄 ｌｍ Ｏ ｍ保 温料 ， 放出相 当于 ００ — ． ｖ电 多 ． ０９ ６ ０
对铝电解槽强化电流技术的探讨
３ 假设整流效率 ９ ％恒定不变。 ） ８
・
３ ２・
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镁
通
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２ １ 年№ ３ ００
４） 设 电解 槽 在设 计 电流 ２ ０Ａ时 的效率 为 假 ４ｋ
满 足 以上条件 的情 况下 强化 才能 有利 于企业 效益 的
２ １ 芷 Ｎ ００ ｏ３
铝
镁
通
讯
・ ｌ・ ３
对 铝 电解 槽 强化 电流 技 术 的探 讨
王章 雅
（ ． 山东华 宇铝 电有 限公 司 山 东临沂 ２６ １ ） ７０ ７
摘
要： 文 根 据 本 公 司 强化 电 流 的 经 验 。 用 数 学 的 方 法从 企 业 经 济 效 益 的 角 度 探 讨 其 强 化 电 流 的 外 部 条 件 ， 本 运 并
还提 高 了 吨铝 阳极 消耗 。 以上 的定 性分 析 可见 强 从
的可 行性 小 。扣 除 自焙 槽 改造 成 预焙槽 的生 产
量 ，新 建 的 １ ０ Ａ 以 上 预 焙 槽 约 占总产 量 的 ６ ６ｋ ０ ％以上 ，如 果 将 这 部 分 预焙 槽 电流 强化 ｌ ％ ，电 ０ 流强化后每年可 增加产量 ５ ５万 吨 ， 国 内新 建 电 解 铝投 资费 用 为 １１万元 ， ． 吨 １３万 元 ， ，而 ． 吨 强化 电流 增 产 的 电解 铝 需 要 的投 资 仅 为 新建 项 目 投 资 的 ０～３ ，可 节约 投 资 约 ８ ％ ，所 以 ，强 ０％ ０ 化 电流 增 产 ５ ５万 吨 电解 铝 可 节 约 投 资 ５ ０亿 元 。
红 ，险象 环 生 。才 发 现 本 公 司 的 电 解 槽 现状 不 适
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2. 强化电流后电流密度的变化
阳极填充率高的槽型，阴极电流密度增大。 阳极填充率低的槽型，阴极电流密度不增大或是增大量较小。
这类槽型可采取加大阳极尺寸。 阳极尺寸不变，阳极电流密度增大。 阳极尺寸相应增大，阳极电流密度不变或是增加量较小. 现代大型槽型的特点，阳极填充率高。强化电流后阳极和阴极
扩散层减小，铝的损失增加，从而电流效率降低。 但从国外的电解槽运行看，只要保持合适的极距， 0.8A/cm2左右的电流密度不会明显降低电流效率。
厂家
项目
强化前
AP-30 电流强度(KA) 295
(加拿大) 电流密度(A/cm2) 0.78
180KA 电流强度(KA) 180
(巴西) 电流密度(A/cm2) 0.72
的电流密度一般都会增大.
3. 阴极电流密度增大的影响
阴极电流密度增大在一定程度上对阴极内衬产生 破坏,加速电解槽的破损.
阴极电流密度控制在0.8A/cm2以下，电流效率不降 低.
3.1 阴极电流密度增大加速阴极破损
阴极电流密度增大后，阴极本身的发热功率增大。 这将使阴极受到的热应力增大，阴极的热变形也增 大，从而破损加速。
对于有条件增大阳极尺寸的槽型，能保持阳极电 流密度不变。或是阳极加高，保持换极周期不变， 将有效避免以上问题。
4.1 换极周期缩短
以320KA电解槽为例:
不强化电流前,阳极高度 550mm，换极周期为30天。 电流强化到330KA时，换 极周期只能维持29天.
对于一个282台槽的系列 来说，平均每天多换12组 阳极，工作量增加3%。
强化后 325 0.818 225 0.83
电流效率 95.78 %
95.2 %
5 强化电流后的电压平衡
金属导体部分随着电流密度增大，温度升高，电 阻增大，电压降有明显增加。
炭块及Fe-C连接处，随着电流密度增大，温度升 高，电阻下降，电压有所下降，但量较小。
极距间的电解质电压降有明显增加。 例：320KA电解槽电流强化到330KA时，一类导体
石墨化 (国内)
12 80
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3.2 阴极电流密度保持不大于0.8
阴极电流密度对电流效率的影响
阴极电流密度过小. 阴极电流密度过大.
4. 阳极电流密度增大的影响
阳极消耗速度加快，换极周期缩短，电解槽的不 稳定操作增加.
阳极电流密度增大，电流效率降低。但在不大于 0.8A/cm2时不会明显下降。
解决能量平衡 适应磁场平衡 实现物料平衡
技术条件调整幅度与升电流梯度有关: 1、升电流幅度小,增产见效慢.但利于电解槽的自适应过程,
技术条件调整有渐进的时间. 2、升电流幅度大,增产见效快.但技术条件需要快速调整到
位.
主要技术条件与三个平衡的关系
1、铝水平:铝液的导热系数2000— 3000W/m.k.比电解质液大三倍左右.铝水平 的高度主要影响磁场平衡和能量平衡.
国内大面积进行强化电流生产,将推动我国 大型铝电解槽发展.
请各位专家批评指正！
谢 谢！
电压增加30mv左右，电解质电压增加45mv左右。
电压管理需采取的两种不同措施
保持极距不变，电压在原基础上增加75mv。 按电流效率不变计算，直流电耗将增加 235kwh/Al-t。
保持电压不变，极距缩小2mm左右。
6 强化电流后的热平衡
电解槽热平衡体系划分：以阳极上保温料层的上 表面与槽壳形成的体系。
2、电压:电压与能量和极距有关, 主要考虑 到能量平衡和磁场平衡.
3、保温料:1cm保温料相当于60—90mv电压 的热量(日轻院试验数据), 主要考虑能量平 衡.
结语
强化电流后阳极电流密度控制在0.8A/cm2 左右，合理的调整技术条件仍可取得较好 的经济指标。
强化电流要在系统允许范围内进行。降低 安全系数去强化电流只能是阶段性选择。
国家级低能耗试验项目
10台新型材料试验 槽:
TiB2涂层 TiB2复合层 异型方钢 异型上部结构
低电极距生产的直流电耗对比
平均电压(V) 电流效率(%)
93.5
4.01
94
94.5
95
4.15
96
96.8
直流电耗 (KWh/t-Al)
12781
12713 12645 13018 12882 12776
4.2 不稳定操作增加
对于各项指标已不断创高的如今，要想得到进一 步提高，减少干扰性操作是一项重要措施。
电解槽的干扰性操作主要包括:换极、出铝、抬母 线，干扰较大的是换极工作.
换极周期从30天缩短到29天，平均每台槽每天换 极次数增加0.02次.
4.3 阳极电流密度增大对电流效率的 影响
阳极电流密度过大会降低电流效率的原因: 阳极气体析出量增大，电解质的搅拌强度增加，
体系包括：Fe-C电压降、阳极炭块电压降、电解 质电压降、阴极电压降（极化电压不含）。总电 压约2.0V，强化10KA电流时，电热功率增加 20KW。
如：320KA电解槽强化电流到330KA时，热
强化电流后各技术条件要随之进行相应调整.主要围绕三个 平衡进行.
不停电启停槽开关在320KA系列电解 槽上成功应用
大型铝电解槽强化电流 对生产的影响
覃海棠 中孚实业铝业二分公司
2007.7
1. 强化电流生产在行业中兴起
强化电流最大的看点：不增加设施投资而增大产能。 国外强化电流生产实践较早,且收到较好的经济效果 国内60KA自焙槽改造均有强化电流生产. 国内近两年电解铝利润空间增大,铝电解行业也开始兴起. 国内大型电解槽的阳极电流密度在0.69—0.733A/cm2之间,与
阴极的发热功率增大后，阴极本身的温度升高，将 有利于电解质或铝水渗入裂缝底层，加速阴极破损。
对于采用石墨化阴极的电解槽将有效避免这些问题.
石墨化阴极在强化电流中的优点
性能
无烟煤 石墨质 (电煅)
电阻率 25-50 16-20
热导率 7-18 25-35
热膨胀系数 2-3 2.8-3.3
石墨化
10-13 110-130 2.5-4.5