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摘要：当前，国内的铝电解技术其总体效果已经达到国际化水准，可是中国在电解槽内衬应力规划、热平衡规划以及电解制造管理措施方面，同国际先进水平比较，还存在较大的差距。中国铝电解槽提高产率的潜能比较大，随着国内铝电解技术的日益发展，这个潜力将会慢慢发挥出来，变成国内原铝产能不断增长的关键途径。
关键词：铝电解技术；高效；绿色；节能；措施；探析
铝电解制造属于高能耗产业，伴随铝电解产业的制造技术不断完成，在当前重大预焙操，电解铝中直流电耗以减少为13000kW·h/t上下，可是相较于理论电耗依旧相差许多，能源使用率很低。所以，节能减排依旧是当前铝工业的重要研究内容。再加上资源和能源成本的提高，和对环保要求的日益提升，节能环保理论自然就变成了铝电解工业制造技术控制的焦点。
1.电能效率测算和减少电单耗措施
能量效率=（理论电耗÷具体电耗）×100%，假定电解槽电流性能是I，平均电压是V，电流效率是r，理论最小电压是V1，电解时间是t，那么：
电能效率=（V1×I×t/V×I×r）×100%=（V1/V×r）×100%
由此不难发现：在特定环境下V1是固定的，电能效率和平均电压属于反比凡茜，和电流效率为正比关系。
可以看出，铝电解中电耗的决定因素是电解槽内的平均电压与电流效率。所以，减少平均电压和提升电流效率均可以实现降低能耗的目标。
2.环保措施
近些年，全球各个铝业单位均十分關注环保，采用了许多措施降低铝电解环节出现的温室、有害以及含尘气体对环境的影响，其主要措施是：（1）提升集气率；（2）减小阳极效应指标。当前，全球先进效果已经减小到了0.01-0.04个/（槽·日），最终目标是0；（3）减少阳极效应时段。当前全球先进效果阳极效应时段平均时间不大于10s；（4）减少换极时段，提升换极智能化水平；（5）电解槽没有效应开启。
值得注意的是，尽管阳极效应过程会出现很多的PFC，稳定生产时也将出现PFC。NAE-PFC的出现同阳极部分电流密度偏高息息相关，和电解质内Al2O3的浓度偏低相关。为降低NAE-PFC，以后应当强化对各组阳极电流的密度进行控制，要求合理提升电解质内Al2O3的浓度，就算消耗部分电流效率也无妨。
3.减少铝电解过程能源消耗的措施
3.1减小电解材料的电压降
电解质电压降重点受电解质的阻抗率及极距的作用。一方面，在工业电解铝的过程中，常常会存在炭渣。少数炭渣悬浮于电解质的外表，少数却悬浮于电解质里面。炭渣愈细，掺杂于电解质中的数量就愈多，那么电解质电力受到的影响会更大。当电解质中掺杂了1.0%的炭渣时，导电率会降低12%。由此，生产方面讲分离炭渣视为关键任务处理。其重要措施是利用弱酸特征的电解质，且增添可以降低电解质中炭渣湿润性的材料，像CaF2與MgF2，让炭渣悬浮起来。在制造时要降低阳极氧化，防止脱掉太多的炭渣。遵循换阳极与熄灭效应后实施捞炭渣工作。此外，在电解质中还有部分漂浮的固体Al2O3，也将增加电解质中的阻抗率，要严格管理一次添加到电解质中的Al2O3总量。另一方面，合理减小极距。
3.2降低阴极电压降
阴极电压降主要指的是由铝液到阴极帮头该段导体内的电压降。首先，选择导电性优良的阴极碳快，减小阴极电压降。其次，在稳定生产中，强化操作控制，防止一次性进到电解槽中的Al2O3数量偏多，在槽底出现炉底沉积物，导致炉底结壳。而且，还需定时开启烟道端清除沉淀。
3.3降低阳极电压降
针对节约电能角度来说，增加现行阳极的截面大小，也就是充实使用当前的槽壳来加大阳极在槽膛当中的填充率。如此一来，在不加大阴极铝液表面大小也就不增大铝损失的基础上，可以减少槽电压。
针对预焙槽中阳极电压降重点为钢爪-炭块之中的接触位置电压降，要注重浇筑方式和质量，降低接触点电压降
3.4降低阳极效应，减少效应时间
阳极效应在电解铝制造中有优点也有缺点。优势之处在于：能够分离电解质内的炭渣，熔解炉底的沉淀物，整理炉膛，整理阳极底掌；缺点之处在于：损坏电解制造的可靠性，减少电流效率，增大能耗[1]。阳极效益出现时槽电压由4V左右提高至31V上下，一个效应便增大能耗200kW·h左右。
所以，调整下料手段，管理好下料量，使得电解质中时常维持固定浓度的Al2O3，降低阳极效应的出现。强化操作控制，严格管理效应时段，能够减少效应电解划分电压，降低电耗。
3.5提升电流效率
3.5.1维持适宜的气温与过热度，低温分解始终是老旧的电解方式，因此，大多数生产单位采用低分子比、底铝程度的生产工艺控制方式。针对预焙槽而言，分子比小于2.21、气温在950℃之下，就算维持很低的铝水平，因为电解质内Al2O3溶解水平下降，电解炉槽底尤其是中缝下料点位置结壳问题明显，大大阻碍到正常制造，经过长时间的生产活动，槽温管理在940-970℃范围以内，分子比管理在2.26-2.35，过热度维持在11℃左右是较为合适的。
3.5.2维持合适的铝水高度，出现良好的槽膛结构，维持很高的阴极电流密度，对增加电流效率有很大益处。铝水平大有助于电解气温均衡，实时传导阳极底端的过热，传输槽中剩余热量，出现可靠的炉膛。可是，铝水平偏高极易导致电解质冷缩，维持不好所需要的电解质性能[2]。铝水平偏低时，电解槽出现明显的发热情况，槽内温度大大提高，铝损失加大，电流电流减少。生产活动显示，铝水高度维持在24厘米左右，槽子工作稳定，炉底很好，能够长期保证高效率制造。
4.国内铝电解工艺的改进建议
最近二十年来，国内铝电解产业取得了较大的发展，铝电解技术发展很大，总体性能已经达到世界先进水平。中国在铝电解槽含量上已达到国际领先效果，吨铝直流能耗全球最少，磁场平衡规划也实现了国际先进水平。但是，在目前能源成本高、铝价少的条件下，技能依旧是最关键的。以后依然需要着重研发及推行使用各类节能方法，让吨铝直流能耗减少到12000kW·h之下。中国通国际领先水平的重要差距在于电解槽的制造率及电流效率过低。增加产量对减少铝锭完全费用有利，提升阴极电流密度对增大电流效率有益。若想达到国际先进水平，就需大家全面提升电解槽中衬应力与热平衡设计质量以及计算机管理效果，而且还需提升国内的Al2O3、阳极与阴极的水平[3]。在有条件的区域，慢慢提升阳极电流密度，尽量在2020年之前，让国内铝电解槽中阳极电流密度慢慢提升至0.9A/c㎡。国内的铝电解槽加强电流加大产率的能力比较大。伴随国内铝电解工艺的快速发展，这个潜力将会慢慢发挥出现，变成国内原铝产业不断增加的关键途径。
5.结束语
节能减排环保是一个系统的项目，并非是单方面条件可以完成的，在确保稳定的生产技术环境下，加强操作控制是减少铝电解制造电耗的前提保障。而且注重新技术的使用，能够更为有效的进行节能降耗环保作业。
参考文献：
[1]庞思明，颜世宏，李宗安，陈德宏，徐立海，赵斌. 我国熔盐电解法制备稀土金属及其合金工艺技术进展[J]. 稀有金属，2013（03）：440-450.
[2]车立志，詹正学，王灿. 大型预焙阳极铝电解槽生产管理实践[J]. 云南冶金，2015（S1）：27-29.
[3]林国政，齐有贵. 自焙阳极铝电解生产系列综合治理示范工程的成果和经验[J]. 轻金属，2012（04）：25-30.
关键词：铝电解技术；高效；绿色；节能；措施；探析
铝电解制造属于高能耗产业，伴随铝电解产业的制造技术不断完成，在当前重大预焙操，电解铝中直流电耗以减少为13000kW·h/t上下，可是相较于理论电耗依旧相差许多，能源使用率很低。所以，节能减排依旧是当前铝工业的重要研究内容。再加上资源和能源成本的提高，和对环保要求的日益提升，节能环保理论自然就变成了铝电解工业制造技术控制的焦点。
1.电能效率测算和减少电单耗措施
能量效率=（理论电耗÷具体电耗）×100%，假定电解槽电流性能是I，平均电压是V，电流效率是r，理论最小电压是V1，电解时间是t，那么：
电能效率=（V1×I×t/V×I×r）×100%=（V1/V×r）×100%
由此不难发现：在特定环境下V1是固定的，电能效率和平均电压属于反比凡茜，和电流效率为正比关系。
可以看出，铝电解中电耗的决定因素是电解槽内的平均电压与电流效率。所以，减少平均电压和提升电流效率均可以实现降低能耗的目标。
2.环保措施
近些年，全球各个铝业单位均十分關注环保，采用了许多措施降低铝电解环节出现的温室、有害以及含尘气体对环境的影响，其主要措施是：（1）提升集气率；（2）减小阳极效应指标。当前，全球先进效果已经减小到了0.01-0.04个/（槽·日），最终目标是0；（3）减少阳极效应时段。当前全球先进效果阳极效应时段平均时间不大于10s；（4）减少换极时段，提升换极智能化水平；（5）电解槽没有效应开启。
值得注意的是，尽管阳极效应过程会出现很多的PFC，稳定生产时也将出现PFC。NAE-PFC的出现同阳极部分电流密度偏高息息相关，和电解质内Al2O3的浓度偏低相关。为降低NAE-PFC，以后应当强化对各组阳极电流的密度进行控制，要求合理提升电解质内Al2O3的浓度，就算消耗部分电流效率也无妨。
3.减少铝电解过程能源消耗的措施
3.1减小电解材料的电压降
电解质电压降重点受电解质的阻抗率及极距的作用。一方面，在工业电解铝的过程中，常常会存在炭渣。少数炭渣悬浮于电解质的外表，少数却悬浮于电解质里面。炭渣愈细，掺杂于电解质中的数量就愈多，那么电解质电力受到的影响会更大。当电解质中掺杂了1.0%的炭渣时，导电率会降低12%。由此，生产方面讲分离炭渣视为关键任务处理。其重要措施是利用弱酸特征的电解质，且增添可以降低电解质中炭渣湿润性的材料，像CaF2與MgF2，让炭渣悬浮起来。在制造时要降低阳极氧化，防止脱掉太多的炭渣。遵循换阳极与熄灭效应后实施捞炭渣工作。此外，在电解质中还有部分漂浮的固体Al2O3，也将增加电解质中的阻抗率，要严格管理一次添加到电解质中的Al2O3总量。另一方面，合理减小极距。
3.2降低阴极电压降
阴极电压降主要指的是由铝液到阴极帮头该段导体内的电压降。首先，选择导电性优良的阴极碳快，减小阴极电压降。其次，在稳定生产中，强化操作控制，防止一次性进到电解槽中的Al2O3数量偏多，在槽底出现炉底沉积物，导致炉底结壳。而且，还需定时开启烟道端清除沉淀。
3.3降低阳极电压降
针对节约电能角度来说，增加现行阳极的截面大小，也就是充实使用当前的槽壳来加大阳极在槽膛当中的填充率。如此一来，在不加大阴极铝液表面大小也就不增大铝损失的基础上，可以减少槽电压。
针对预焙槽中阳极电压降重点为钢爪-炭块之中的接触位置电压降，要注重浇筑方式和质量，降低接触点电压降
3.4降低阳极效应，减少效应时间
阳极效应在电解铝制造中有优点也有缺点。优势之处在于：能够分离电解质内的炭渣，熔解炉底的沉淀物，整理炉膛，整理阳极底掌；缺点之处在于：损坏电解制造的可靠性，减少电流效率，增大能耗[1]。阳极效益出现时槽电压由4V左右提高至31V上下，一个效应便增大能耗200kW·h左右。
所以，调整下料手段，管理好下料量，使得电解质中时常维持固定浓度的Al2O3，降低阳极效应的出现。强化操作控制，严格管理效应时段，能够减少效应电解划分电压，降低电耗。
3.5提升电流效率
3.5.1维持适宜的气温与过热度，低温分解始终是老旧的电解方式，因此，大多数生产单位采用低分子比、底铝程度的生产工艺控制方式。针对预焙槽而言，分子比小于2.21、气温在950℃之下，就算维持很低的铝水平，因为电解质内Al2O3溶解水平下降，电解炉槽底尤其是中缝下料点位置结壳问题明显，大大阻碍到正常制造，经过长时间的生产活动，槽温管理在940-970℃范围以内，分子比管理在2.26-2.35，过热度维持在11℃左右是较为合适的。
3.5.2维持合适的铝水高度，出现良好的槽膛结构，维持很高的阴极电流密度，对增加电流效率有很大益处。铝水平大有助于电解气温均衡，实时传导阳极底端的过热，传输槽中剩余热量，出现可靠的炉膛。可是，铝水平偏高极易导致电解质冷缩，维持不好所需要的电解质性能[2]。铝水平偏低时，电解槽出现明显的发热情况，槽内温度大大提高，铝损失加大，电流电流减少。生产活动显示，铝水高度维持在24厘米左右，槽子工作稳定，炉底很好，能够长期保证高效率制造。
4.国内铝电解工艺的改进建议
最近二十年来，国内铝电解产业取得了较大的发展，铝电解技术发展很大，总体性能已经达到世界先进水平。中国在铝电解槽含量上已达到国际领先效果，吨铝直流能耗全球最少，磁场平衡规划也实现了国际先进水平。但是，在目前能源成本高、铝价少的条件下，技能依旧是最关键的。以后依然需要着重研发及推行使用各类节能方法，让吨铝直流能耗减少到12000kW·h之下。中国通国际领先水平的重要差距在于电解槽的制造率及电流效率过低。增加产量对减少铝锭完全费用有利，提升阴极电流密度对增大电流效率有益。若想达到国际先进水平，就需大家全面提升电解槽中衬应力与热平衡设计质量以及计算机管理效果，而且还需提升国内的Al2O3、阳极与阴极的水平[3]。在有条件的区域，慢慢提升阳极电流密度，尽量在2020年之前，让国内铝电解槽中阳极电流密度慢慢提升至0.9A/c㎡。国内的铝电解槽加强电流加大产率的能力比较大。伴随国内铝电解工艺的快速发展，这个潜力将会慢慢发挥出现，变成国内原铝产业不断增加的关键途径。
5.结束语
节能减排环保是一个系统的项目，并非是单方面条件可以完成的，在确保稳定的生产技术环境下，加强操作控制是减少铝电解制造电耗的前提保障。而且注重新技术的使用，能够更为有效的进行节能降耗环保作业。
参考文献：
[1]庞思明，颜世宏，李宗安，陈德宏，徐立海，赵斌. 我国熔盐电解法制备稀土金属及其合金工艺技术进展[J]. 稀有金属，2013（03）：440-450.
[2]车立志，詹正学，王灿. 大型预焙阳极铝电解槽生产管理实践[J]. 云南冶金，2015（S1）：27-29.
[3]林国政，齐有贵. 自焙阳极铝电解生产系列综合治理示范工程的成果和经验[J]. 轻金属，2012（04）：25-30.