浅述原材物料质量对电解槽电流效率的影响

[摘 要]近年来我国电解铝行业产能严重过剩，盈利水平持续下滑，行业竞争激烈，价格持续走低，用电及资源成本上升，盈利前景很不乐观。只有低成本高效生产运行才能让电解铝企业在市场的竞争淘汰中立于不败之地。本文旨在分析电解铝生产过程中的阳极质量、氧化铝质量、氟化盐添加等对电流效率的影响，以便于在实际生产过程中达到降低吨铝成本，维护槽况平稳生产的目的。

[关键词]电解槽 电流效率 阳极质量 氧化铝质量 添加剂 平稳高效

中图分类号：V412.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0397-01

1、预焙阳极质量对电流效率的影响

阳极炭渣会使电解质液的电阻增加，导电性能减弱。有研究表明：电解质中炭渣

含量为0.04%时，电解质电阻率增加约1%；电解质中炭渣含量为1%时 ，电阻率增加约11%。在槽控机智能控制的模式下，造成电解槽溶液发热量增加，槽温升高，电解槽走热行程，不及时处理就会出现阳极长包，发展成热槽；在人工处理的过程中，人工操作劳动强度增大，并带走电解槽中大量的电解质液（捞出来的碳渣中电解质的比重占大约70%），氟化盐挥发加剧，而且会导致氧化铝在电解质液体中的溶解度降低，使其悬浮于电解质液中，破坏电解槽正常生产物料平衡及能量平衡，进而影响电解槽的电流效率。

2014年我公司为充分认识到阳极质量对电流效率的影响，展开了I类及II类阳极分区使用的在线试验，实验数据统计从第二月开始，持续三个月，并根据实验结果对电解用预焙阳极采购方案做了大的调整。其中五区使用I类产品，六区使用II类产品，七区使用混合产品（约1：1）。

从表一及实验结果我们可以发现：I产品和II产品的主要差异体现在钒含量及CO2反应性（%）上，V含量主要来自石油焦，在高温环境下，对C在空气中的氧化具有催化作用，能够显著恶化炭阳极在空气中的CO2反应性（%），增加炭阳极的粉化率，掉渣率增加，从而造成电解质中含碳量增加，槽温上升，导致铝的二次反应增加，电流效率降低。其主要的反应方程式为：（高温条件下）

经过三个月的试验，从表二得出的实验表现：

1>、五区整个槽况平稳，温度控制均匀，阳极碳渣及掉块相对六区、七区少很多；

2>、五区出来的残极平均在13cm左右，且整个残极厚薄均匀，棱角分明；而六区残极高度平均在12cm左右，而且在畸形、穿底、掉块、全脱等方面明显多于五区、七区；

3>、五区电流效率要比六区高0.5%，比七区的电流效率高0.3%；

4>、五区的阳极毛耗要比六区低约3kg/t-Al，六区残极重量要比五区残极重量轻约9kg，氧化消耗多约6kg/每块极。

2、氧化铝对电流效率的影响

氧化铝物理特性对于电流效率的影响

氧化铝的物理性质主要有粒度、假密度、磨损指数、比表面积、堆积密度、安息角、-Al2O3含量等方面。电解铝行业需要粒度较为均匀的氧化铝，以符合中间点式下料及正常溶解生产的需要，现在主要以45um、150um两个级别来衡定。电解用氧化铝要求氧化铝粒度在45um-150um之间占90%左右，其中大于150um颗粒含量的控制在2%以下，小于45um的颗粒含量控制在15%以下。颗粒太粗的氧化铝在电解质液体中的溶解速率慢，导致氧化铝过多的沉积到炉底，形成沉淀和氧化铝结壳，阴极导电性变差，水平电流增加，电流效率降低。

氧化铝纯度对于电流效率的影响

氧化铝中的杂质主要是Na2O、SiO2、Fe2O3、TiO2、灼减等。

若Na2O含量增加会与电解质液体中的氟化物生成NaF，从而使电解质液体分子比升高，温度升高，铝的二次反应加剧，使电流效率降低；而保证技术条件的平稳，会增加氟化铝AlF3的使用量来调整分子比，既会增加氟化氢气体的排放量，也增加了氟化铝的消耗，使生产成本增加；研究表明氧化铝中的Na2O含量控制0.3%-0.4%最为合适。

1>、使用沙状氧化铝电流效率比使用中间状氧化铝电流效率高约0.5%；

2>、使用I厂家的四个工区氧化铝单耗要低于使用II厂家氧化铝四个工区约14kg/t-Al左右，这主要是由于氧化铝纯度及中间状氧化铝飞扬损失引起的；

3>、使用I厂家的四个工区电流效率比使用II厂家氧化铝产品带入的硅铁杂质对原铝质量影响较大；

4>、使用II厂家的氧化铝的电流效率要比使用I厂家氧化铝电流效率低约0.3%，主要是由于灼碱含量高，使氧化铝浓度增大，槽温上升导致铝的二次反应加剧造成的；

5>、由于II厂家氧化铝钠含量的超标，使电解质体系分子比偏高，氟盐的消耗量增加约1-2kg/t-Al；

3、结论

1、阳极质量对于电解效率的影响主要体现在氧化掉渣掉块等对电解质体系造成改变，及炭阳极的CO2空气反应性上，对于电流效率的影响在0.3%-0.5%左右；

2、氧化铝质量对于电流效率的影响主要体现在使用氧化铝的状态（沙状或中间状），其对电流效率的影响在0.5%左右；

3、氧化铝中的灼碱、Na2O含量对氧化铝的溶解及氟化铝影响较大，从而影响电解槽的电流效率；

4、氟化钙、氟化镁、氟化铝添加剂的使用对于电流效率的影响明显，但有利有弊；氟化锂则效果更好，1.5%含量的氟化锂可以提高电流效率约1%；

参考文献

[1]王平甫 《铝电解槽炭阳极氧化掉渣裂纹掉块的危害和影响因素》 轻金属 2002 3.

[2]王东升 《浅析提高铝电解电流效率的途径》 甘肃冶金 2005 9.