低电压管理在电解铝生产中的实践与分析

李喜元

【摘 要】在铝电解的生产过程中，要想降低生产能耗，建设生产成本，就可以在电流恒定的情况下进行电解铝的低电压管理。本文就针对这一问题进行了讨论，首先介绍了电压偏差的基本概念，其次对这一问题出现的原因进行了分析，最后结合具体的生产实践分析了电解铝生产过程中低电压管理要点。

【关键词】低电压管理;电解铝生产;实践分析

【中图分类号】TE821  【文献标识码】B

在电解铝的生产过程中加强低电压管理可以帮助生产企业提高电流效率，降低生产成本，提高生产效能。在目前的生产过程中，电解铝的电流利用效率已经达到了90%以上，如果想进一步提高电流效率就需要采取科学合理的节能技术，实现低电压管理。本文就针对电解铝生产过程中的低电压管理要点展开了分析。

1.电压偏差

在电解铝的生产过程中，生产管理者应该注意电压偏差问题。首先应该考虑电解槽的实际运用情况，电解槽的各部分进行降压管理，设立合理的电压，确保其处在一个稳定的运行状态。之后，管理者可以根据预先设定好的电压，利用计算机进行演算，确定电解槽的实际电压。在一般情况下，电解槽的设定电壓与实际电压之间可能会存在一定的差异，这就被称为电压偏差，电压偏差是体现电解槽稳定性的重要因素，电压偏差越大，电解槽的稳定性越差，反之，稳定性越强。

2.电压偏差原因分析

2.1电解槽保温性差。出现电压偏差的主要原因就是因为电解槽的保温性相对比较弱。在电解铝的低电压生产过程中，由于电解槽保温性能较差，其温度也会随之降低，在这一情况下电解质就会出现收缩的情况，进而导致其流动性变差，黏度大大增加，最终出现电压偏差。在电解槽中任何一个部分出现问题都会导致其保温性能的减弱。要想实现电解槽热量的平衡就必须提高工作电压，为其正常工作的开展补充热量。

2.2技术条件不合理。电解槽的电压降低时就会导致热量不足，为了减少这一情况的出现需要避免电解槽在热平衡过程中热量散失，需要提高技术水平。但是如果电解铝技术的水平相对较低，就会使得电解槽的热量大量散失，降低电解槽的温度。这时，电解槽需要利用自动控制系统来适当的调整电压，最终出现电压偏差的情况。

2.3换极、出铝等作业质量差。在电解槽的运行过程中需要进行加保温料、换阳线等操作环节，这些工作需要采用人工操作的方式，在这些工作开展的过程中必然会影响电解铝的工作效率。如果在操作过程中出现失误就会导致电压增加，加大电压偏差。

3.低电压技术

在电解铝的生产过程中低电压技术主要有三种，即异型阴极节能技术、阻流块节能技术以及双阴极钢棒节能技术。这三种技术的具体含义如下。

异型阴极节能技术主要应用在电解槽的维修管理过程中，在这一及时中利用带有凸台的异型阴极来对电解铝生产过程中的铝液流动起到阻碍作用，这一技术可以减缓铝液的流动速度，进而实现低电压管理。而阻流块节能技术的工作原理与异型阴极节能技术大体相似。主要指的是在电解槽中加入阻流块，降低铝液的流动速度，进而达到降低电压的目的。而双阴极钢棒节能技术则是指在阴极钢棒的位置加一个贯穿槽，在槽中加入绝缘材料，增加槽中部阴极钢棒与炭块的接触面积，这样就会造成槽中部向阴极钢棒导电增多，进而达到降低磁场的作用。

4.电压的管理措施

4.1降低极化电压。要想在电解铝的生产过程中实现低电压管理首先就需要降低极化电压。铝在电解生产的过程中可以利用极化电压来进行辅助，另外还可以利用氧化铝的分解作用来提高额外的电压。要想在这一情况下来降低极化电压就需要在生产过程中提高氧化铝的浓度。

4.2减小阳极压降。钢爪-炭块之间的接触点电压降又可以被称为预焙阳极电压降，通过增加铸铁与炭块之间的接触面积，同时改善生铁成分，能够有效降低电压降。在铝电解生产过程中，在钢爪-炭块的接触部位，可以覆盖氧化铝，同时提升Fe-C接触点温度，以此减少电压降。

4.3减小电解质电压降。在电解铝的生产过程中应该适当减少电解质的电压降，而减少电解质的电压降就需要提高电解质得到综合水平，减少电流密度与极距，最大程度上提高电解质的导电性能，进而减少电压偏差。

4.4降低阴极电压降。减低阴极的电压降也是减少电压偏差的主要方法，可以通过以下几种方式来实现这一目的。首先应该对电解槽的结构进行改进，提高电解槽的稳定性与抗腐蚀性，其次需要应用质量相对比较高的石墨质炭块，减少电解槽底部的沉淀量。最后还需要适当对阴极的结构底边进行加宽，在这一情况下需要增加接触面积，最大程度上减少电流的导程，减少电压偏差。

4.5降低槽内外母线电压降。最后，在电解铝的生产过程中还需要注意降低电解槽内部与外部的母线电压降。在电解槽的设计过程中需要充分考虑这一因素，对母线进行一个比较合理的配置。在目前的发展形势下，电解槽的种类相对比较多，金属导体之间的接触点也越来越多，进而导致电能的消耗量过大。在这一情况下需要改善导体的接触点，减低内外母线的电压降。

5.电解铝生产中的低电压管理实施

5.1槽控制系统升级。在电解铝的生产过程中，电解槽的控制体系具有十分重要的作用。如果在实际的生产过程中如果槽电压降低就会导致整个电解槽的稳定性降低，因此需要保证控制系统的稳定与安全，只有这样才能满足低电压管理的基本要求。反之，如果电解槽的控制系统不能达到生产要求，就需要及时进行改进，保证在低电压情况下也能实现电解槽的正常运转。

5.2改进生产条件。在生产过程中，如果电解槽的电压降低，其温度也会随之降低，这会导致电解质的粘性增加，影响电解槽的稳定运行。因此在电解铝的生产过程中需要严格控制电解槽的运行状况，不断改进生产条件，减少外界环境的不良影响，只有这样才能进一步保证电解槽的稳定运行，提高电解铝的生产运行状况。

5.3采用炭碗间开槽阳极。影响阳极炭块与钢爪之间的接触压降的因素有很多种，例如浇筑技术、炭块的接触面积或磷生铁的成分等等。如果在电解铝的生产郭晨中浇筑技术相对稳定并且磷生铁的成分较好，就可以在碳碗之间开槽，从而降低阳极压降。

5.4改进电解槽保温性能。电解槽的保温性能十分重要，在电解槽的生产过程中伴随着槽电压的进一步降低，其内部的热量输出量就会逐渐降低，这时需要对其进行保温管理，减少电解槽内部热量的流失。

5.5保证系列电流能量平衡。在电解铝的生产裹层中需要注意电流能量的平衡，另外还需要注意观察电解槽内部电压的变化情况，如果槽电压降低，就需要及时提高电流量，保证电解槽内部能量的平衡。

6.结语

总而言之，在电解铝的生产过程中，任何操作失误都会导致电压偏差的出现，进而影响生产过程的稳定性，最终对生产效果产生较大的影响。因此，在电解铝生产的过程中需要提高低电压管理技术，确保在电解槽稳定运行的同时提高生产效率，提高电流效率，改进生产条件，在条件允许的情况下还可以提高经济效益与社会效益，达到良好的节能效果。

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