專利名稱：一種提高鋁電解槽單位產出率的方法
技術領域：
一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，涉及一種鋁電解槽生產工藝的改進方法。當前，國內電解鋁系列平均陽極電流密度不足0. 75A/cm2，真實電流效率都在93% 以下，電解溫度基本都在940-950°C，國外先進企業(yè)陽極電流密度達到了 0. 9A/cm2，系列電 流效率都在94-96 %之間。與國外相比國內的主要差距是電流密度和電流效率低，電解槽單 位面積產出率低，提高電流強度以提高產出率潛力巨大。鋁電解槽生產要求穩(wěn)定平穩(wěn)，要取得較好的技術經濟指標其首要目標是使電解槽 達到較好的物料平衡和熱量平衡。傳統(tǒng)的強化電流的方法即是在加大電流強度的同時減少 覆蓋料，加裝側部散熱片和強制風冷等方法提高熱能散發(fā)，這種方法雖然達到了強化電流 提產的目的，但其帶來的后果即是槽電壓相應上升和能耗的提高。同時由于偏離了電解槽 設計的能量平衡，不可避免加大了電解槽側部散熱量，是爐幫形成困難，影響電解槽電流效 率和電解槽槽壽命，同時其調控變量減少，槽況一般相對較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種有效降低電解槽電 壓、提高電流效率、使電解槽在高電流密度運行，達到提產和節(jié)能的目的提高鋁電解槽單位 產出率的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，其特征在于(1)在電解過程中熔鹽中加入堿性電解質熔劑，電解質熔鹽電導率為2. 3-2. 65S/ cm ；(2)控制電解溫度為925 935°C ；(3)控制電流密度為0. 80 0. 85A/cm2 ；本發(fā)明的一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，其特征在于所述的在電解槽熔鹽 中加入的堿性電解質熔劑后的槽內電解質重量比組成為NaF :50% 53% ;KF 6% ； LiF 6% ；A1F3 :29% 31% ；CaF2 6% ；MgF2 :1 3%。本發(fā)明的一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，其小幅降低電解溫度的方法是通 過調整電解質成分的方式進行。本發(fā)明的一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，在保持電解槽能量平衡不變的前 提下提高電流強度5 % 20 %。本發(fā)明的一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，通過應用高導高熔解的電解質熔 劑，將電解質熔鹽電導率提高15-30%，即從當前的2. OS/cm左右提高到2. 2-2. 65S/cm，氧 化鋁的溶解性能不低于當前在用電解質，應用低窄氧化鋁加料控制策略，實現(xiàn)930°C左右電 解。在不改變陽極總面積的情況下強化電流強度5% 20%，相應改善下料量與下料間隔 時間，將電流密度從0. 70 0. 75A/cm2提高至0. 80 0. 85A/cm2。同時保持電流效率94% 以上，基本不改變電解槽各部分的散熱狀態(tài)，實現(xiàn)電解槽的能量平衡穩(wěn)定。這樣有利于電解槽低壓高效高電流密度運行，可達到提產和節(jié)能的雙重目的。
具體實施例方式一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，(1)在電解過程中熔鹽中加入高導電性電 解質熔劑，電解質熔鹽電導率為2. 3-2. 65S/cm,電解質組成范圍NaF 50 53% ；KF 3 6% ；LiF :3 6% ；A1F3 29 — 31% ；CaF2 :3 6% ；MgF2 :1 3%。；⑵控制電解溫度為 925°C 935°C ； (3)控制電流密度為 0. 80 0. 85A/cm2。實施例1某鋁電解槽，其系列設計電流強度150kA，槽電壓為4. 06V,電解溫度為944°C，電 流密度經現(xiàn)場測算為0. 69A/cm2,極距經現(xiàn)場測量為4. 6cm左右。實際電流效率經盤存分 析為91. 8%。因其電流密度相對較低，因此選擇導電性能相對較高的電解質組成，將電解 槽中電解質熔劑通過填平補齊后逐步調整為高導高熔解的電解質成分，槽內電解質最終重 量比組成為NaF :52% 53% ;KF 5% ；LiF 6% ；A1F3 :30% 31% ； CaF2 3% 4% ；MgF2 :1% 2%。電導率由2. 02S/cm逐漸變?yōu)?. 23S/cm，再到2. 46S/cm，最終 調整到2. 65S/cm，導電性能提升幅度為30%，同時相應調整后加料間隔和加料量。電流強 度由152KA提升至178KA，強化比例為17%，電流密度相應提高到0. 80A/cm2。電解溫度由 944°C逐步降低到935°C，電流效率保持在92. 5%左右，槽電壓降低為3. 99V，噸鋁直流電耗 由13180kW 降低為12850kW *h，由于分攤電耗有所降低，綜合交流電耗由14390kW 降 低至13750kW -h,單槽產能由423噸/年提高至500噸/年，單槽每年因降低單位電耗而降 低成本約14. 5萬元，因增產而增加經濟效益約41萬元。實施例2某鋁電解槽，其系列設計電流強度200kA，槽電壓為4. 02V,電解溫度為940°C，電 流密度經現(xiàn)場測算為0. 73A/cm2，極距經現(xiàn)場測量為4. 3cm左右。實際電流效率經盤存分析 為91. 92%。因其電流密度處于國內中等水平，因此相應選擇配套的高導電解質組成，槽內 電解質最終重量比組成為NaF :50% 51% ；KF 5% ；LiF 6% ；A1F3 :30% 31%;CaF2 6%;MgF2 :1% 2%。電導率由 2. 04S/cm逐漸變?yōu)?2. 17S/cm，再到 2. 40S/ cm，最終調整到2. 52S/cm，導電性能提升幅度為23%，同時相應調整后加料間隔和加料量。 電流強度由205KA提升至233KA，強化比例為14%，電流密度相應提高到0. 83A/cm2。電解 溫度由944°C逐步降低到933°C，電流效率保持在92%左右，槽電壓降低為3. 98V，噸鋁直 流電耗由13020kW h降低為12900kW h，由于分攤電耗有所降低，噸鋁綜合交流電耗由 14470kff h降低至13800kW h，單槽產能由578噸/年提高至653噸/年，單槽每年因降 低單位電耗而降低成本約18. 1萬元，因增產而增加經濟效益約52萬元。實施例3某鋁電解槽，其系列設計電流強度300kA，槽電壓為4. 16V，電解溫度為941°C，電 流密度經現(xiàn)場測算為0. 76A/cm2，極距經現(xiàn)場測量為4. 3cm左右。實際電流效率經盤存分析 為90.8%。因其電流密度處于國內較高水平，因此相應選擇配套的高導電解質組成，將電 解槽中電解質熔劑通過填平補齊后逐步調整為高導高熔解的電解質成分，槽內電解質最終 重量比組成為NaF :50% 51% ；KF 6% ；LiF 5% ；A1F3 :29% 30% ；CaF2 5% 6% ；MgF2 3%。電導率由1. 98S/cm逐漸變?yōu)?. 23S/cm，最終調整到2. 35S/
4cm，導電性能提升幅度為19%，同時相應調整后加料間隔和加料量。電流強度由300KA提升 至336KA，強化比例為12%，電流密度相應提高到0. 85A/cm2。電解溫度由941°C逐步降低到 930°C,電流效率保持在91%左右，槽電壓降低為4. 10V，噸鋁直流電耗由13652kW h降低 為13426kW h，由于分攤電耗有所降低，綜合交流電耗由14450kW h降低至14100kW h， 單槽產能由845噸/年提高至947噸/年，單槽每年因降低單位電耗而降低成本約13. 2萬 元，因增產而增加經濟效益約71萬元。實施例4某鋁電解槽，其系列設計電流強度350kA，槽電壓為4. 10V,電解溫度為937°C，電 流密度經現(xiàn)場測算為0. 76A/cm2，極距經現(xiàn)場測量為4. 4cm左右。實際電流效率經盤存分析 為92. 7 %。因其電流密度相對較高，因此選擇導電性能相對較高的電解質組成，將電解槽中 電解質熔劑通過填平補齊后逐步調整為高導高熔解的電解質成分，槽內電解質最終重量比 組成為:NaF 50 ~ 51% ；KF 3 4% ；LiF 3 4% ；A1F3 30 ~ 31% ；CaF2 5 6% ；MgF2 2 3%。電導率由2. OlS/cm逐漸變?yōu)?. 30S/cm，導電性能提升幅度為15%，同時相應調 整后加料間隔和加料量。電流強度由350KA提升至368KA，強化比例為5%，電流密度相應 提高到0. 80A/cm2。電解溫度由937°C逐步降低到925°C，電流效率略提高至93. 5%左右， 槽電壓降低為4. 05V，噸鋁直流電耗由13180kW h降低為12900kW h，由于分攤電耗有所 降低，綜合交流電耗由14090kW h降低至13750kW h，單槽產能由987噸/年提高至1037 噸/年，單槽每年因降低單位電耗而降低成本約16. 6萬元，因增產而增加經濟效益約35萬元。上述的實施實例僅僅是本發(fā)明的典型實施方式進行描述，在不脫離本發(fā)明設計構 思前提下，本領域中普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變型和改進，均應 在本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內容，已全部記載在權利要求書中。
權利要求
一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，其特征在于(1)在電解過程中熔鹽中加入堿性電解質熔劑，電解質熔鹽電導率為2.3-2.65S/cm；(2)控制電解溫度為925～935℃；(3)控制電流密度為0.80～0.85A/cm2。
2.根據權利要求1所述的一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，其特征在于所述的 在電解槽熔鹽中加入的堿性電解質熔劑，加入量視電解槽內存量電解質特性而定，一般不 超過槽內熔體電解質質量的10%，槽內電解質重量比組成為NaF:50% 53% ；KF:4% 6% ；LiF 6% ；A1F3 :29% 31% ；CaF2 6% ；MgF2 3%。
3.根據權利要求1所述的一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，其特征在于小幅降低 電解溫度的方法是通過調整電解質成分的方式進行。
4.根據權利要求1所述的一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，其特征在于保持電解 槽能量平衡不變的前提下提高電流強度5% 20%。
全文摘要
一種提高鋁電解槽單位產出率的方法，涉及一種鋁電解槽生產工藝的改進方法。其特征在于(1)在電解過程中熔鹽中加入堿性電解質熔劑，電解質熔鹽電導率為2.3-2.65S/cm；(2)控制電解溫度為925～935℃；(3)控制電流密度為0.80～0.85A/cm2。本發(fā)明的方法，過使用一種高導高熔解性能的鋁電解用熔劑(電解質)，在不影響電解槽電流效率的情況下，可減少單位電流電解質的電壓降，提高電解槽電流強度，實現(xiàn)電解槽提產的目的。
文檔編號C25C3/20GK101857963SQ20101020699
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月13日
發(fā)明者邱仕麟, 黃海波 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司