长期低电解质水平对铝电解生产的影响

长期低电解质水平对铝电解生产的影响

武朝辉 崔旭峰 王兴福

河南中孚铝业有限公司 河南 巩义 451200

摘 要：本文根据实际生产中长期低电解质水平操作，生产中出现的各种情况对比分析，阐述长期低电解质水平对铝电解生产的影响，阐述正确处理铝电解技术条件保持长期稳定的重要性。

关键词：铝电解 低电解质水平

1 电解质水平在铝电解生产过程中的作用

1.1电解质的特性

电解质的主要成分是冰晶石（3NaF.AlF₃）其中含有如氟化铝、氟化钙、氟化镁、氟化锂等化合物，冰晶石的熔点1010℃，密度2.95 g/m³.和其它化合物在熔融状态下密度为2.1 g/m³，在同一温度下较轻于铝液密度（2.3 g/m³）所以能保持电解质液体和铝液之间的分层。电解质液体内基本不含有其它比铝正电性高的元素。能较好地熔融氧化铝，保证良好的溶解性。有较好的导电性，在电解温度下，蒸气压不高，因为具有较大的稳定性。

1.2电解质水平在铝电解生产中的重要性

电解质水平是一项重要的技术条件，在铝电解生产过程中承载着溶解氧化铝和分解氧化铝的作用，它的高低直接影响氧化铝溶解能力，只有足够的电解质才能保证氧化铝浓度的稳定控制。

氧化铝的溶解速度随着电解质内氧化铝含量的改变而改变，当电解质内氧化铝含量低于5%时候，氧化铝的溶解速度最快，溶解速度随含量的增加而增加，超过5%时，随含量的增加而降低。氧化铝的溶解速度和体系内氧化铝的浓度没有关系。

1.3 电解质水平高低对铝电解生产的影响

电解质水平高，电解槽总体热稳定性大，电解温度波动小；槽内电解质量大，电解质流动性好，碳渣分离良好，氧化铝溶解能力增强，减少槽内沉淀生成，有利于炉底洁净和炉底压降的控制；电解质水平高，容易涮钢爪，影响原铝质量；阳极浸入电解质中较多，电解质压力增大，气泡排放阻力增大；造成电流旁路上口炉帮融化，引起电压波动，降低电流效率。另外电解质水平高，电解质内的氧化铝含量相对降低，不利于氧化铝向熔融状态转化，形成络合离子的状态几率变差，分解氧化铝的能力降低，降低电流效率。

电解质水平低，电解槽热稳定差，电解温度波动大；溶解氧化铝能力变差，溶解到电解质内的氧化铝来不及转化成熔融状态，变成沉积物向下加速沉降，造成槽内沉淀增多，形成结壳破坏炉膛，造成炉底压降上升；电解质水平低，电解质承载的能量降低，当打壳下料的时候，进入电解质的氧化铝需要吸收热量，电解质会快速降温，造成局部电解质温度降低，火眼处氧化铝沉降速度加快，火眼容易堵塞，增大工人劳动量。由于电解质热量不够，下料造成电解质温度降低，造成闪烁效应频发，电耗增加。

2 正常生产对电解质高度的要求

正常生产过程中，铝电解生产对于电解质的高度有一定的要求，最基本的标准是建立在氧化铝的充分溶解、熔融、电离和分离的基础上，同样是为满足铝电解的生产，不同的技术条件对于电解质的高度要求不同，不同时期对电介质的高度要求也不同，因此，在不同技术条件和不同时期对电解质的要求都做相应的管理规定。

2.1 新启槽电解质水平

电解槽启动后，要求保持较高的电解质水平。电解槽启动后进入后期管理，后期管理过程中，高电解质水平的作用一方面为稳定电解槽的热量平衡，通过大体量的电解质容量，减少电解质温度的波动，使电解质稳定过渡；另一方面过量的电解质容量，通过溶解足够量的氧化铝，在后期中逐步形成含有一定量的氧化铝的络合离子的高分子电解质形成一个坚固的炉膛内型，为正常生产管理打下良好的炉膛内型。

2.2 正常槽电解质水平

正常生产槽的电解质水平是维持铝电解正常运行的基础，电解质水平的高度是按照氧化2.2.铝在电解质中的沉降速度，溶解速度，熔融速率等要求来进行的，这些要求同时也受技术条件的影响，比如槽温，分子比等条件的影响而影响。

生产中保持18-20cm的电解质水平较为适宜，过高或者过低都会不同程度影响正常生产。一方面能够稳定其他技术条件，维持电解槽合理的热平衡和物料平衡，另一方面减少病槽的发生，有利于电解槽长期运行稳定。

3 低电解质水平操作对电解槽产生的影响

从上述说明中低电解质水平，直接的结果就是氧化铝不能得到充分溶解而造成沉淀，沉积早炉底形成沉淀或结壳，沉淀和结壳在初期不会对电解槽产生较大的影响，长期低电解质水平操作，形成的沉淀和结壳严重时候，对电解生产就会产生严重的影响，进一步危机槽寿命。

3.1 效应频发增加电耗及劳动强度

氧化铝进入电解槽需要吸收热量，降低局部温度，低电解质水平生产电解槽热稳定相差，溶解氧化铝能力下降，从定容器下来的料在火眼处不易从电解质表面扩散开，而是聚集成一堆，形成堵料，造成闪烁效应频发，增加电耗。当班员工疲于处理堵火眼熄灭效应，浪费了大量人力物力财力。

3.2

破坏炉膛影响电解槽稳定

由于电解质水平低，其溶解氧化铝能力和区间有限，造成氧化铝过剩而悬浮沉淀下来，造成槽内沉淀增多，水平电流增大，从而导致炉帮厚度减薄和炉底压降上升。聚集在火眼下或中缝处的沉淀慢慢会形成结壳，随铝液流动也会把沉淀带到角部，造成角部长，以上情况均会导致炉底压降上升和电压波动，降低电流效率增加电耗，影响电解槽运行安全。

4 长期低电解质水平操作对生产的影响

长期低电解质水平操作，带来的影响是长远而难于处理的，在正常生产管理过程中，短时间的低电解质水平大家都感觉不到有什么影响，但是潜在的影响因素逐渐形成。当造成一定的影响的时候，处理起来十分麻烦，长期稳定不下来，有时甚至会影响槽寿命，甚至造成事故停槽。

4.1长期低电解质水平的短期效果

当电解槽长期处于低电解质水平操作的时候，在一段时间内电解槽的反应是正效益，表现的形势是电解槽表现微冷趋势，电流效率增加，能耗降低，效应频发，在较长一段时间内电解槽都表现的很优秀。

以上的表现是因为长期低电解质水平操作，氧化铝溶解能力降低，沉淀的产生，沉积在炉底的氧化铝衬托铝液水平的增加，间接反映了电流效率的增加，实际上是在出在产铝。由于铝水平的衬高，造成电解槽散热量增加，表现电解槽趋冷，沉积在槽底的氧化铝很容易变成结壳，形成不规整的炉膛。

4.2长期低电解质水平的长期表现

1. 电解槽进入严重的冷行程，沉淀产生过快形成结壳，炉膛恶化，炉底压降上升幅度大，电压被迫上提，电耗增加，给管理造成较大困难。

2. 长期低电解质运行，过量的氧化铝沉积到炉底形成结壳，沉积在炉底上的混合物在阴极上进行电化学反应，生成炭化铝侵蚀阴极内衬，造成早期破损。

3、炉底状况恶化形成畸形炉膛，电解槽稳定性大大降低，水平电流和不平衡的磁场作用于铝液，使铝液液面波动产生电压摆，严重时可发生滚铝事故，造成被迫停槽。

4、电解槽长期电压波动，难于处理，严重时候发生滚铝等技术事故，电解槽炉膛得到严重损害，炉底破损加剧，严重时候造成漏槽等时候，被迫停槽。

5 结语

电解质水平是铝电解生产过程中的一项重要的技术条件，起着溶解、熔融、电离氧化铝的主要功能，是铝电解生产的主要载体，一定高度的电解质水平，是确保氧化铝进入电解槽后能得到充分溶解、熔融和分离的有效保证，是保证电化学反应的基础，过高或过低对铝电解的生产都有一定的影响，尤其是长期低电解质水平操作，给铝电解槽生产带来的是长期的影响，带来的经济效益是副作用，不仅浪费人力物力，效益低下，而且危及系列安全，因此在铝电解生产管理过程中，一定要重视该项技术条件的重要作用，使电解质水平控制在适宜的范围之内，确保铝电解的长期稳定经济运行。

参考文献

【1】梁学民，张松江《现代铝电解生产技术与管理》中南大学出版社.

【2】邱竹贤 预焙铝炼铝（第3版） 冶金工业出版社