摘要：本文主要重点论述了铝电解工业的相关问题，从铝电解工业的节能出发，分析了铝电解工业的节能减排的具体措施和方法，并论述了如何更好的提高其效果。
关键词：铝电解；工业；节能减排
前言
在当前铝电解工业发展的过程中，为了可以进一步提高铝电解工业的节能减排效果，一定要充分考虑其要点和技术措施，才能够在应用的过程中有效提高其质量。
1、铝电解工业发展概况
铝冶金的发展过程大概可分为三个阶段，最初是化学法炼铝阶段，1825年丹麦人(Oersted)用钾汞齐还原无水氯化铝，得到一种灰色的金属粉末，在研磨时呈现金属光泽，但当时未能加以鉴定。1827年德国人韦勒(F.Wohler)先用钾汞齐，后来用钾还原氯化铝制得金属铝。1854年法国人戴维尔(H.S.DeVille)用钠还原NaCl-A1C1。的络合物制取金属铝，并在法国进行小规模生产，随后罗西和别凯托夫分别用钠和镁还原冰晶石炼铝成功，用此方法建厂炼铝，应用化学法炼出的金属铝总共约200吨。
1886年美国霍尔(Hall)和法国埃鲁特(Heroult)不约而同地提出了利用冰晶石一氧化铝熔盐电解法炼铝的专利，开创了电解法炼铝的新阶段，最初是采用小型预焙电解槽，20世纪初叶出现了小型侧部导电的自焙阳极电解槽，电解槽的容量(ca流强度)也逐渐由最初的2KA发展到50KA甚至更高。
20世纪50年代以后，大型预焙阳极电解槽的出现，使电解炼铝技术迈向了向大型化、现代化发展的新阶段，法国500KA电流强度电解槽已成功应用于工业化生产。电解槽的设计、安装、操作控制都建立在现代技术的基础上。电解炼铝的技术经济指标和环境保护水平全然改观，一百多年来，电解炼铝虽然仍旧是之立在霍尔一埃鲁特冰晶石一氧化铝熔盐电解的基础上，但是无论是理论上还是工艺及控制上都取得了长足的发展。
现代铝电解工业的特点是，大型预焙电解槽逐渐取代自焙槽，向高效能、大容量方向发展。国际上先进的电解槽普遍采用电场、热场、磁场、流场乃至应力场数学模型进行设计和优化，以求获得自然形成的槽帮结壳和伸腿，稳定的铝液/电解质界面和更长的槽寿命。国际上电解生产工艺普遍采用低电解质分子比、低氧化铝浓度、低电解温度、低阳极效应系数和高槽电压，即“四低一高”工艺制度，以获得高电流效率和低直流电耗。为了保证电解槽在这样的工艺技术条件下稳定可靠地高效运行，大型铝电解厂都采用了先进的计算机自动控制系统，严格控制和管理电解槽的各项工艺技术参数和正常生产操作工序。计算机自动控制系统的发展水平己成为现代铝电解技术发展水平的重要标志之一。
2、原材料及辅料的消耗
2.1氧化铝
当今电解铝技术主要以冰晶石-氧化铝熔盐电解法为主，其主要生产原料即为氧化铝。每吨原铝的生产理论需要1.9t左右的氧化铝，实际生产可能接近2t，因此，氧化铝是铝电解生产的主要生产成本之一，降低其单耗是我们一直追求的目标。当然，氧化铝的质量对铝电解的生产有很大的影响，使用砂状氧化铝可以减少其在电解质中的下沉速度，增加其溶解度，有利于电解电流效率的提高。有资料介绍，使用砂状氧化铝比粉状氧化铝电流效率可提高1%～1.3%，节电100～150kWh/t•Al。
尽管砂状氧化铝有利于电解的生产，但由于我国铝土矿品质不高，国内生产的粉状氧化铝占较高比例，即使是我国自主生产的砂状氧化铝在质量上也没有进口砂状氧化铝好。有些铝电解厂与国外氧化铝厂签定了长期供货合同，但国内近年来发展起来的电解铝厂都基本使用国产氧化铝，这在一定程度上影响着经济指标。因此，降低氧化铝的单耗对铝电解厂来说，应着力于对铝电解生产工艺技术及供料净化系统的研究与优化，一方面保证氧化铝在电解槽中的充分溶解，减少电解槽的沉淀;另一方面采用先进的净化系统，减少氧化铝的飞扬损失，并对氧化铝充分回收。
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2.2阳极
有人把阳极称为铝电解槽的“心脏”，这足以说明在铝电解生产中阳极的重要性。自然，在铝电解生产节能减排技术中，阳极也承担着不可或缺的作用。实际上，在现在活性阳极的生产技术中，在阳极质量及单耗方面还有很多潜力可挖。
某铝厂在现在阳极条件下，对阳极的外观进行改进，即将炭阳极底部的两条长边改成方形倒角;对炭阳极上部的棱台部分，把四条棱改造圆弧形;把棱台部分的四个倾斜面改为球面。这在不影响阳极在电解槽内的正常生产前提下，减少了阳极炭块的原料，降低了生产成本。同时，通过抗氧化涂层材料及改性材料的应用，以达到阳极炭耗的降低及阳极炭块压降的减少，从而实现节能的目的。目前在阳极生产技术方面有很多新技术，这些都将进一步推进铝电解高效、节能的生产。
3、生产控制技术
3.1计算机控制技术的开发
铝电解槽的控制包括物料平衡及热平衡两方面，不管是计算机的控制还是人工控制，我们最终要达到的目的是使电解槽同时在物料和热量方面达到一个平衡点，希望其在最小热投入及最小化物料浪费的基础上产生最大化的产出。在计算机控制方面，先后开发了铝电解槽“自适应控制技术”、“模糊控制技术”、“中温寻优控制技术”和铝电解“专家系统”技术等，这些控制技术的成功应用使我国的预焙槽整体水平得到明显提高。但这些技术主要解决了电解槽“物料平衡”中的氧化铝浓度控制，而“能量平衡”的管理和控制在电解生产过程中起着更为重要的作用。因此，开发双平衡控制系统是铝电解行业亟待解决的问题。
目前国内很多铝厂已成功开发了“多变量寻优控制技术”，实现了铝电解槽两平衡的控制，不仅在电流效率及电耗方面有很好的提高，同时在减少电解槽阳极效应方面也有很好的效果，在节能的同时也实现了对环境的保护。
3.2添加剂的应用
添加剂的应用对节能具有很大的意义，一方面通过添加剂的应用，可以降低电解质初晶温度，不仅提高了电解槽的电流效率，同时随着电解温度的降低，使电解槽排放有害气体的可能性降低，保护了环境;另一方面，添加剂能改善电解质的性能，提高其导电性，降低吨铝电耗。氟化锂作为铝电解添加剂在这两方面的效果较明显，现国内已有部分铝厂逐渐推广应用，只是各厂试验推广结果都具较大差异性，其原因为锂盐含量的控制及相应配套工艺技术参数的匹配问题，且在相对较低温度下进行电解作业，其灵敏性增加，抗热冲击能力减弱，且随电解温度的降低，整个电解质熔盐体系热容减少，电解槽的计算机控制及操作的稳定性，可以避免其负面影响。
某铝厂30万t电解槽系列全部应用锂盐添加剂，在电耗及电效方面取得了显著的提高，特别在电耗方面，通过锂盐的应用，使其吨铝电耗降低超过600kWh/t•Al。
NaCl添加剂也是铝电解一种很好的添加剂，但由于其具有吸潮性，对电解车间设备有腐蚀作用而未能得到推广应用。
近年来发展起来的复合盐的应用是铝电解的一项节能新技术，有报导称通过对锂盐和镁盐、氯化钠和镁盐等复合添加剂的应用，从而在电耗及电效方面取得较好的效果。由于节能的要求，铝电解厂不得不去挖掘铝电解槽在节能方面的潜能，尽管铝电解厂近年来在铝电解槽电解质压降方面取得了显著的效果，但对添加剂的研究与应用还将继续摸索。
4、结束语
综上所述，在明确了铝电解工业的节能减排措施的基础上，我们要进一步探讨其技术方法和应用的有效性，提出了更加契合实际的节能减排理念，以及具体的技术措施。
参考文献：
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[2]李少雄，赵洪生，李生元，郭廷军，侯景星，张广平.135kA预焙阳极电解槽延长槽寿命的生产实践[J].轻金属.2016(03)：25
论文作者:贾祥
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/7
标签：电解槽论文; 氧化铝论文; 阳极论文; 铝电解论文; 节能论文; 电耗论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第23期论文;