电解铝节能降耗措施探讨

陈 伟，张 宁

（国家电投宁夏能源铝业青铜峡铝业分公司350kA电解车间，宁夏 青铜峡 751600）

电解铝节能降耗措施探讨

陈 伟，张 宁

（国家电投宁夏能源铝业青铜峡铝业分公司350kA电解车间，宁夏 青铜峡 751600）

我国属于电解铝大国，近年来，国内电解铝产能规模不断扩张，但其迅猛的发展势头也带来了很多担忧。一是电解铝下游产业利润空间减小，很多产业被迫停产，造成铝锭积压，资源出现大量浪费。二是电解铝属于高耗能产业，需要消耗很多能源，会产生较大污染，而近年来国家大力强调绿色发展，这与国家经济发展政策相违背。为了确保电解铝产业发展，如何确保节能降耗成为电解铝行业需要重点探讨的问题。

电解铝；节能降耗；技术

当前，电解铝产业不断发展壮大，其在社会经济发展及国家综合实力提升中发挥了重大作用。电解铝属于高耗能产业，会排放较多废物，电解铝过程的节能降耗，对确保企业和整个社会的可持续发展来说都具有重要意义。同时，做好电解铝节能降耗还是一项保护社会生态的有效举措，本文首先分析了当前电解铝节能降耗的主要技术，然后提出了电解铝节能降耗的实施措施。

1 电解铝节能降耗主要技术

1.1 异型阴极节能技术

异型阴极节能技术的主要目的是改变铝电解槽槽底中传统的平底特点，提高附带凸台以及相应的阻流作用的凸台阴极，达到优化槽内铝液流态、改善铝液表面变形和优化极距的目的。异型阴极节能技术的主要工作原理为：铝电解槽原铝直流电单耗与槽工作电压二者为相关关系，最终可以达到节能电解[1]。

国内外学者纷纷对该技术予以创新，先后开发出多种内容丰富的节能铝电解槽技术，这些技术均有相同的目的——优化铝液形态。当前已有错位凸台、圆弧形凸台、矩开凸台以及二级凸台等技术。这些技术的配套技术主要有异型阴极加工制作技术、焙烧启动技术、异型技术电解槽的大修筑炉技术等。目前，国内外已经有很多铝业公司陆续将该项技术引入自身多条生产链中[2]。在应用异型阴极节能技术的最初阶段，节能效益显著，但是随着使用时间的不断延长，碳素材质凸台逐渐被磨损消耗，其节能效益也不断下降。纵观当前应用于生产的应用槽情况，异型阴极节能技术节能效益很难与其槽龄相匹配。异型阴极节能技术已经在350 kA系列工业应用，槽平均电压3.93 V，电流效率91.5%，直流电耗12 800 kW·h/t。

1.2 阻流块技术

阻流块技术主要指的是在传统槽的槽底表面上放置特殊材质的凸台块，从而达到进一步优化铝液流态的目的。从设计思路分析，阻流块技术适用于线槽，因此可以在单槽多次放置阻流块，这样能够在线槽的龄期限内将技术优势充分发挥出来。但是，阻流块技术也存在使用范围有限和期限较短等问题，其主要原因有两个。

1.2.1 阻流块材质方面的因素

该技术对电解质体系的清洁度要求较高，但是很难找到合适或者清洁度达标的材料，以致于阻流块存在漂移、过轻、断裂、溶解等缺点，无法全面地满足高温不化解条件下的阻流技术要求。

1.2.2 槽底状况技术方面的因素

对由计算机技术控制的大型铝电解槽来讲，虽然其对氧化铝的浓度和生产技术的要求较高，但是若从理想的角度上看，在电解槽内数十平方米工作区域的模式依然存在问题，炉底和炉膛不规整，使得阻流块失去了有利的基础条件，在被放置后其在槽内的作用无法统一。若电机槽自身情况较好，其应用初期的效果是值得肯定的。

阻流块技术经在350 kA系列工业应用，槽平均电压3.9 V，电流效率91.5%，直流电耗12 700 kW·h/t。

1.3 导流槽技术

发明导流槽技术的最初目的是当电解槽阴极处于懒惰状态时，能够在槽底表面不保留或者很少保留铝液。所以，该技术的主要原理是通过预留在槽底表面上的导流沟和导流槽将形成的铝珠汇集到铅端头的蓄铝池中。迄今为止，依然未出现应用惰性阴极的情况，人们在试验槽内设置了硼化软涂层。经过试验发现，实验槽的槽工作电压可以维持在很低水平，但是考虑到槽体存在热工分布的问题，再加上侧部炉帮结壳很厚，最终确定铝液应超过铝水平10 cm[3]。导流槽技术的产生，为我国铝电解节能技术发明提供了新方向和新思路，既可以降低试验槽的热支出，又可以减少热收入，最终达到降低能耗的目的。导流槽技术经在350 kA系列工业应用，槽平均电压3.88 V，电流效率91.8%，直流电耗12 600 kW·h/t。

1.4 异型阴极钢棒技术

继异型阴极技术之后，异型阴极钢棒技术成为行业追逐的对象。该技术是将铝电解槽阴极燕尾槽内的一整根通长钢棒分为不相连的两段，同时将每段进行“双钢棒”处理。“双钢棒”处理的结果是，槽周磁场平衡得到进一步优化，槽内铝液流态得到优化，与异型阴极技术相同，因槽工作电压有效降低，电解生产原铝直流电解单耗得到明显降低。同时，本技术只对钢棒进行“双钢棒”处理，实施较易[4]。重要的是槽内底表面为平面底，有利于建立和保持规整槽膛。因而被快速接受。异型阴极钢棒技术经在350 kA系列工业应用，槽平均电压3.95 V，电流效率91%，直流电耗13 000 kW·h/t。

2 电解铝节能降耗的实施措施

2.1 从原料着手

从原料着手，降低电解铝所用氧化铝、氟化铝、阳极覆盖料、炭阳极中杂质含量，避免对电解铝过程产生影响。通过控制原材料质量、净化阳极覆盖料、提高炭阳极质量及优化电解生产工艺技术参数等，人们可以提升电解铝质量。

2.2 降低线路电压

线路电能损耗可能会对电能供应效率产生影响，倘若电路电压高出正常范围，可能会增加电能消耗。因此，在电解铝过程中，要降低线路电压，这样可以在一定程度上减少直流电耗。另外，还要重视配电室管理工作，配电室三相负载电流之间差异尽量不要大于10%，若超过10%，应对三项负载电流进行适当调整，从而节约电能。

2.3 动力设备节电

人们应树立稳定供电思想，正确认识稳定供电可以实现节约资源的目的，针对配电室、动力电缆等供电设备进行定期检查，重点检查电缆、刀闸等部位，若发现有问题应及时整改。另外，还要定期对母线绝缘、地坪间隙处位置进行检查，对一些杂物进行清理，尽量减少电能消耗[5]。

2.4 烟气回收利用

电解铝在实施过程中会有烟气排放，现阶段我国在电解铝过程中已经开始运用净化系统，这样可以显著解决电解铝产生的烟气污染。加强电解铝烟气回收利用，既可以降低成本消耗，实现能源利用和经济效益的最大化，又对贯彻落实电解铝节能降耗理念有重要意义。

2.5 建设新型电解槽

电解槽是铝电解必要设备，电解槽的工作效率也影响着铝电解的能源损耗量。所以，要想实现电解铝节能降耗，还要重视新技术的引进和应用，对电解槽进行优化，新型电解槽可以更好实现节能降耗的目的。

3 结语

我国铝行业的发展潜力巨大，在电解铝过程中，为了确保能源的有效利用，人们必须要最大程度地实现节能降耗。在发展电解铝产业的同时，企业要加大对电解铝节能降耗技术的研究和运用，改善电解铝高耗能、高污染情况，从而实现自身的可持续发展。

1 工信部下达2017年电解铝等行业重大工业专项节能监察任务[J].中国有色金属，2017，（15）：23.

2 班剑锋.电解铝企业能源管理[J].中国有色金属，2014，（11）：62-63.

3 黄海波，邱仕麟.富锂氧化铝对铝电解生产的影响[J].轻金属，2014，（8）：26-28.

4 冯文革.大型铝电解槽节能技术分析[J].轻金属，2013，（3）：31-33.

5 陈才荣，赵瑞敏，车立志，等.铝电解槽节能技术的深度剖析研究[J].云南冶金，2016，45（6）：66-74.

Discussion on Energy Saving and Consumption Reduction of Electrolytic Aluminum

Chen Wei,Zhang Ning
(National Electricity Investment Ningxia Energy Aluminum Industry Qingtongxia Aluminum Branch 350kA Electrolysis Workshop,Qingtongxia 751600,China)

China is a big country of electrolytic aluminum.In recent years,the scale of domestic electrolytic aluminum production has been expanding,but its rapid development momentum has also brought a lot of worries.First,the profit margins of the downstream industries of electrolytic aluminum decreased,and many industries were forced to stop production,resulting in the overstock of aluminum ingots,and a large amount of waste of resources.Two is electrolytic aluminum belongs to high energy consuming industry,need to consume a lot of energy,will produce greater pollution,and in recent years,the state strongly emphasizes the green development,which is contrary to the national economic development policy.In order to ensure the development of electrolytic aluminum industry,how to ensure energy saving and consumption reduction has become a key issue in electrolytic aluminum industry.

electrolytic aluminum; energy saving; technology

TF821

A

1008-9500(2017)11-0084-03

2017-09-22

陈伟（1984-），男，宁夏青铜峡人，助理工程师，研究方向：电解铝工业化生产。