近代铝电解技术高效节能的探讨

1、近代铝电解技术节能与高效近代铝电解技术节能与高效 姚姚 世世 焕焕 E mail:yao_E mail:yao_ 手机：手机：1364850814013648508140 铝电解几个主要名词铝电解几个主要名词 直流电耗（直流电耗（kwh/t）=298 0槽平均电压槽平均电压(V) / 电流效率（电流效率（ ） 公式表明：电压越低直流电耗越低，电流效率越高直流电耗越低公式表明：电压越低直流电耗越低，电流效率越高直流电耗越低 因此节能的途径是降低槽电压和提高电流效率，每降低因此节能的途径是降低槽电压和提高电流效率，每降低0.1V可可 以节约电耗以节约电耗320kwh/t，而每提高电流效率，而每提高

2、电流效率1%，可节电，可节电140kwh/t 炭阳极到阴极（铝液表面）的距离简称极距（炭阳极到阴极（铝液表面）的距离简称极距（ACD），这是电），这是电 解铝所必需有的空间，一般解铝所必需有的空间，一般ACD为为3.5-5cm，因此这个空间所占，因此这个空间所占 的电压约为的电压约为1.05-1.5V（平均每（平均每cm极距极距=0.3V），也就是如果把极），也就是如果把极 距距 从从4.5cm降到降到3.5V，可以节约电压，可以节约电压0.3V，每，每0.1V节电节电320kwh/t ，相当于节约直流电耗：，相当于节约直流电耗：960 kwh/t，但是如果再提高，但是如果再提高2%的效率的效

3、率 ，又节约电耗，又节约电耗280kwh/t，960+280=1240kwh/t铝，这就是当前全铝，这就是当前全 球节能所利用的手段。我国有的铝厂称节电球节能所利用的手段。我国有的铝厂称节电1200kwh/t的来源就的来源就 是利用上述的手段。是利用上述的手段。 西方国家铝厂西方国家铝厂 高产量、高效率在先，低电耗兼顾高产量、高效率在先，低电耗兼顾 利用利用ACD的空间实现高产和低电耗的空间实现高产和低电耗 西方铝电解技术西方铝电解技术3个典型技术路线个典型技术路线 大型、低极距、高电流强度和低电耗大型、低极距、高电流强度和低电耗 力托力托-加铝加铝-Pechiney：300KA400KA50

4、0KA。 阳极电流密度：阳极电流密度：0.98A/cm2，槽电压趋势：，槽电压趋势：4.02V， 电流效率电流效率95-96%，直流电耗：，直流电耗：1300012800kwh 海德鲁（海德鲁（Hydro）300KA420KA，阳极电流密度：，阳极电流密度： 0.99A/cm2，槽电压：，槽电压：4.08-4.1V，电流效率，电流效率94-95%， 直流电耗：直流电耗： 1300012800kwh 迪拜（迪拜（Dubai）：）：DX型：型：350370KA。阳极电流密。阳极电流密 度：度： 0.99A/cm2，电流效率，电流效率95-96%，槽电压：，槽电压： 4.15V，直流电耗：，直流电耗

5、： 13000kwh。 Dubal Dubal 第第 8 8 系列系列 DX - 370 KA DX - 370 KA 电解槽电解槽 5试验槽采用试验槽采用30个个810宽的阳宽的阳 极，阳极长度极，阳极长度1580mm 第第8系列系列40台工业槽改为台工业槽改为36 个小阳极个小阳极，报导阳极总面积报导阳极总面积 与原有与原有30个阳极相同，每侧个阳极相同，每侧 18个阳极，与该公司确认个阳极，与该公司确认 1610680mm，电流强度，电流强度 370KA时，阳极电流密度为时，阳极电流密度为 0.96A/cm2 。 该设计用于建设阿布扎比该设计用于建设阿布扎比 140万吨（万吨（Emal）

6、电解铝厂）电解铝厂 DX槽电流不断上升电压电耗不断降低 DX电解槽（Google） 电流强度电流强度365 kA365 kA 直流电耗直流电耗12.94 kWh/kg Al12.94 kWh/kg Al 电流效率电流效率95.7 per cent95.7 per cent 槽电压槽电压4.15V4.15V 单槽产量单槽产量2.82 2.82 mtmt Al/pot/day Al/pot/day 阳极效应系数阳极效应系数0.01/pot/day0.01/pot/day PFCsPFCs排放量排放量3g/3g/mtmt Al Al 阳极电流密度阳极电流密度 0.96A/cm20.96A/cm2 阳

7、极净耗阳极净耗0.408 kg/kg 0.92Acm2。2010年新报导近期电流将升到年新报导近期电流将升到 450KA，电流密度上升到，电流密度上升到0.98Acm2 。 从图看出：从图看出：HAL300KA槽，稳定的极距在槽，稳定的极距在4.5cm左右，但左右，但 HAL400KA与与HAL-300同样的稳定性是同样的稳定性是3.5cm，从稳定性图示看：，从稳定性图示看： 400KA槽比槽比KAL300KA槽躁声更小。从保持的槽电压可以看出，槽躁声更小。从保持的槽电压可以看出， 很难解释很难解释.图中红线是我画的，原图没有。图中红线是我画的，原图没有。 AP低槽电压趋势低槽电压趋势 AP3

8、9电解槽在启动和稳定生产以后，把槽电压逐步压低，在电解槽在启动和稳定生产以后，把槽电压逐步压低，在2009年年 6月达到原订月达到原订4.18V的目标，见图。的目标，见图。有有4台电解槽进行了压低槽电压台电解槽进行了压低槽电压 的试验，已经压低了约的试验，已经压低了约170mV，折合电力约，折合电力约540kwh/t Al。电压的目。电压的目 标是标是4.02V，见图。，见图。 80年代日本三菱坂出铝厂的低电压年代日本三菱坂出铝厂的低电压 电解质成分：LiF-1.5%,过剩AlF3-6%; 半石墨化阴极炭块和圆型阴极棒; 阳极使用为沥青焦； 电流：132KA；电流效率91.3%；槽电压：3.7

9、4V； DC:12.2kwh/kg。 132KA原槽壳不变，采用沥青焦为基础的半石墨化阴极 和圆形大阴极棒，炉底压降预计降低0.2V,实际降低到 0.21V. 设计设计新型槽新型槽原有改进原有改进 电流（电流（KAKA）150150150150132132 阳极电流密度阳极电流密度0.80A/cm20.80A/cm20.800.800.700.70 槽电压（槽电压（V V）3.85-3.903.85-3.903.903.903.743.74 电流效率（电流效率（% %）91-9391-93929291.391.3 DCDC* *kwh/kgkwh/kg）12.3-12.812.3-12.812

10、.612.612.212.2 我国铝电解技术我国铝电解技术 直流电耗国际领先，高产高效仍有差距直流电耗国际领先，高产高效仍有差距 利用利用ACD的空间实现更低的的空间实现更低的 电耗电耗 我国铝电解槽的节能我国铝电解槽的节能 我国铝电解槽的节能效果是国际领先的，直流电我国铝电解槽的节能效果是国际领先的，直流电 耗达到耗达到12300-12500kwh/t的目标可以实现，向的目标可以实现，向 12000kwh/t靠近还需要努力。靠近还需要努力。 目前国内进行的各种电解技术表明对降低目前国内进行的各种电解技术表明对降低ACD或或 电压均有不同的效果，但是，那一种节能效果最电压均有不同的效果，但是，

11、那一种节能效果最 实际，目前在发展中。实际，目前在发展中。 不同电流和结构的电解槽，其最佳的电解槽热平不同电流和结构的电解槽，其最佳的电解槽热平 衡和工艺条件尚需要下功夫进行科学测定与评价。衡和工艺条件尚需要下功夫进行科学测定与评价。 经过近年来的技术进步，我国阳极电流密度在经过近年来的技术进步，我国阳极电流密度在 0.72-75A/cm2 的平底阴极电解槽的的平底阴极电解槽的 ”到位电压到位电压” 在在3.95V-4.0V是可以达到的？。所谓是可以达到的？。所谓“到位电压到位电压” 是指平底阴极在不牺牲电流效率下的电压。是指平底阴极在不牺牲电流效率下的电压。 我国节能电解槽的发展 国际上先进

12、的大型电解槽十年前高效是首位的，节能是第二位的，近年国际上先进的大型电解槽十年前高效是首位的，节能是第二位的，近年 来，两者兼顾，所谓高效包括两个内容，高产量和高电流效率，近年来来，两者兼顾，所谓高效包括两个内容，高产量和高电流效率，近年来 国外先进的大型槽已经将电压降到国外先进的大型槽已经将电压降到4.1-4.15V，槽单位面积的产量比我国，槽单位面积的产量比我国 约高约高25-30%，拿我国主流技术的阳极电流折合我国的槽电压应该不高于，拿我国主流技术的阳极电流折合我国的槽电压应该不高于 4.0-3.9V，另外，我国铝电解槽单位阴极面积的产量和电流效率则更逊色，另外，我国铝电解槽单位阴极面积

13、的产量和电流效率则更逊色 于国外先进水平。这当然与国情和原料有关，近几年我国铝电解技术工于国外先进水平。这当然与国情和原料有关，近几年我国铝电解技术工 艺技术路线有较大的变化，转变了认识，挖掘了艺技术路线有较大的变化，转变了认识，挖掘了ACD的潜力，向着较低的潜力，向着较低 的电压方向发展，就是平底阴极电解槽直流电耗与过去比较有了很大的的电压方向发展，就是平底阴极电解槽直流电耗与过去比较有了很大的 进步，特别是新型阴极的发展，两者均突破了进步，特别是新型阴极的发展，两者均突破了ACD的常规禁区，槽电压的常规禁区，槽电压 可以达到可以达到3.7-3.75V.目前技术尚在发展中。目前技术尚在发展中

14、。 目前最难解决的是氧化铝中含有目前最难解决的是氧化铝中含有Li和和K，致使电解质温度过低，氧化铝溶，致使电解质温度过低，氧化铝溶 解极为困难，分子比被迫升高到解极为困难，分子比被迫升高到2.6-2.7，,影响了电流效率的提高，普遍影响了电流效率的提高，普遍 反映效率只有反映效率只有90-91%。 取决于高效低能耗的主要因素取决于高效低能耗的主要因素 ACD ACD极距（降低极距是当前节能的主要途径，如冯的专利）极距（降低极距是当前节能的主要途径，如冯的专利） 电流密度（低电流密度更容易实现低电耗）电流密度（低电流密度更容易实现低电耗） 电解质成分电解质成分: :分子比升高分子比升高0.10.

15、1，虽然节电，虽然节电35mV35mV，但效率也降低，但效率也降低 MHD MHD稳定性（好磁场与坏磁场比较差稳定性（好磁场与坏磁场比较差50mV50mV和效率和效率1-2%)1-2%) 阴阳极材质与结构阴阳极材质与结构( (新型阴极和阳极开槽节能有效）新型阴极和阳极开槽节能有效） 母线电流密度（国外母线电流密度（国外150mV150mV，我国，我国200-230mV)200-230mV) 电流效率电流效率( (每提高每提高1%1%效率，多生产效率，多生产1%1%的铝，也节电的铝，也节电140kwh/t140kwh/t铝铝 下图是国外导流槽和异型阴极专利，他们没有工业化？下图是国外导流槽和异型

16、阴极专利，他们没有工业化？ ACD节能和节能阴极评价 目前国内节能阴极有：异型（冯教授专利）、阻流块、高低块，硼化目前国内节能阴极有：异型（冯教授专利）、阻流块、高低块，硼化 钛导流槽，形式很多。这类阴极都是依靠降低极距钛导流槽，形式很多。这类阴极都是依靠降低极距ACD实现的，仅从实现的，仅从 降低电压来讲，大部分可以做到降低电压来讲，大部分可以做到3.75-3.85V，与过去的，与过去的4.15-4.2V比较，比较， 按电效不变，报导和鉴定节电数据均为按电效不变，报导和鉴定节电数据均为1000-1200kwh/t 实践已经证明凸台阴极的凸台宽度越窄，越容易掉头，寿命不长，使实践已经证明凸台阴

17、极的凸台宽度越窄，越容易掉头，寿命不长，使 用中几乎都将凸台加宽，且台阶也减少到一个，宽度几乎接近原炭块用中几乎都将凸台加宽，且台阶也减少到一个，宽度几乎接近原炭块 有许多铝厂没有采用新型阴极，全系列电压降到有许多铝厂没有采用新型阴极，全系列电压降到3.85-3.9V，电流上升，电流上升 10-15%，由，由160KA升到升到180KA;有的有的300KA槽，电压降到槽，电压降到3.84V,阳极电流阳极电流 密度提高到密度提高到0.8A/cm2，电流达到，电流达到328KA；400KA槽电压降到槽电压降到3.91-3.92V, 阳极电流密度提高到阳极电流密度提高到0.85A/cm2，电流达到，

18、电流达到429KA;降低降低ACD同时提高同时提高 电流双丰收。电流双丰收。 由于前面提到的平底阴极的阳极电流密度比新型约高由于前面提到的平底阴极的阳极电流密度比新型约高10%，从理论计，从理论计 算评价，折算两者的电压，前者仍低于后者算评价，折算两者的电压，前者仍低于后者,现在混扰不清的是电效，现在混扰不清的是电效， 如果平底阴极效率确实比新型阴极高如果平底阴极效率确实比新型阴极高2个百分点，那就另当别论？不个百分点，那就另当别论？不 管怎样，已经证明我国原来电解槽保持的管怎样，已经证明我国原来电解槽保持的ACD过高，潜力没有挖掘，过高，潜力没有挖掘， 所以我提出一个所以我提出一个“到位电压

19、到位电压”。 现在的问题是电流效率？每提高现在的问题是电流效率？每提高1%的效率可省电的效率可省电140kwh/t,每降低每降低 45mV电压也降低电压也降低140lkwh/t，但后者走的是双赢路线。要实事求是的，但后者走的是双赢路线。要实事求是的 全面评价。全面评价。 极距极距ACD和阴极电流密度与电流效率的关系和阴极电流密度与电流效率的关系 节能的原则：不能过多的牺牲电流效率，因为它既节能又增产。利用提高分子节能的原则：不能过多的牺牲电流效率，因为它既节能又增产。利用提高分子 比（即提高电解质导电率）来实现低电压，实际是提高电解质导电率，极距不比（即提高电解质导电率）来实现低电压，实际是提

20、高电解质导电率，极距不 变，用于贡献内热，牺牲电流效率。当内热不足时（主要是低电流槽）提高电变，用于贡献内热，牺牲电流效率。当内热不足时（主要是低电流槽）提高电 流不仅补偿内热，而且增加产量和提高效率（例如流不仅补偿内热，而且增加产量和提高效率（例如10%）并能大幅度的降低完）并能大幅度的降低完 全成本中管理费用、折旧、工资和财务费用等约全成本中管理费用、折旧、工资和财务费用等约10%，为什么单纯去追求低电，为什么单纯去追求低电 压，而舍去增加电流和效率的贡献？当然节电是主要的，要平衡。压，而舍去增加电流和效率的贡献？当然节电是主要的，要平衡。 我国阴极电流密度几乎比国外低了我国阴极电流密度几

21、乎比国外低了40%，单位面积阴极产，单位面积阴极产 铝量少，而阳极二次反铝量少，而阳极二次反 应（或损失的铝）是常数，必然降应（或损失的铝）是常数，必然降 低整个电解槽的电流效率，上述三个技术效率高的原因？低整个电解槽的电流效率，上述三个技术效率高的原因？ 阴极电流密度对电流效率的影响阴极电流密度对电流效率的影响:在给定设计的电解槽上，铝的二次反在给定设计的电解槽上，铝的二次反 应是一个常数，因此，在电解槽电解质温度、电解质成分和槽帮基本不变应是一个常数，因此，在电解槽电解质温度、电解质成分和槽帮基本不变 的条件下，阴极电流密度越高，电流效率必然也随之提高。在阴极，钠和的条件下，阴极电流密度越

22、高，电流效率必然也随之提高。在阴极，钠和 铝是按照下列反应式协同在阴极上沉积的。铝是按照下列反应式协同在阴极上沉积的。 Al+3NaF（在冰晶石中的（在冰晶石中的NaF） AlF3（在冰晶石中）（在冰晶石中）+3Na（在铝中）（在铝中） 钠平衡的浓度是随着电解质操作温度的降低和钠平衡的浓度是随着电解质操作温度的降低和AlF3过剩量的增加而降低的。过剩量的增加而降低的。 所以在高阴极电流密度和更低的分子比条件下，所以在高阴极电流密度和更低的分子比条件下，Na在铝中含量减少了，当在铝中含量减少了，当 然由于生成的铝多了，所以电流效率就提高了。然由于生成的铝多了，所以电流效率就提高了。 海德鲁认为磁

23、场补偿好的电解槽，由于降低了铝液的流速，此时，浓度海德鲁认为磁场补偿好的电解槽，由于降低了铝液的流速，此时，浓度 的极化作用使的极化作用使Na析出较多，铝液中析出较多，铝液中Na含量较高，获得较高的电流效率。含量较高，获得较高的电流效率。 但是迪拜的实践是铝液中的但是迪拜的实践是铝液中的Na浓度越低电流效率越高，恰恰与那种磁场补浓度越低电流效率越高，恰恰与那种磁场补 偿好的电解槽得到相反的结论。迪拜认为他们的铝液流速没有降低，而是偿好的电解槽得到相反的结论。迪拜认为他们的铝液流速没有降低，而是 在较高流速的情况下没有损害电解槽的指标。在较高流速的情况下没有损害电解槽的指标。 海德鲁也承认在纵向

24、配置的电解槽上，由于磁场的效果不如横向配置，因海德鲁也承认在纵向配置的电解槽上，由于磁场的效果不如横向配置，因 此，电解质搅动较大，冰晶石此，电解质搅动较大，冰晶石-氧化铝的共晶体的混合物迅速融化，氧化铝的共晶体的混合物迅速融化，Na的的 沉积就减少了，所以也反映出电流效率较高。沉积就减少了，所以也反映出电流效率较高。 氧化铝浓度和极距氧化铝浓度和极距ACD与电流效率的关系与电流效率的关系 当一个非常不均匀的当一个非常不均匀的ACD在给定的平均在给定的平均ACD之下时之下时 ，电流效率必然非常之低；简单的道理就是多数，电流效率必然非常之低；简单的道理就是多数 阳极是在极限极距之下运行的。阳极是

25、在极限极距之下运行的。 非常均匀的氧化铝浓度能使电解质的过热度也变非常均匀的氧化铝浓度能使电解质的过热度也变 化的很小，这是因为凝固在阳极底掌下的电解质化的很小，这是因为凝固在阳极底掌下的电解质 能够被及时熔化，这样能够被及时熔化，这样ACD的变化就变得很小。的变化就变得很小。 我们期望得到高电流效率的电解槽必然是在均匀我们期望得到高电流效率的电解槽必然是在均匀 的氧化铝浓度条件下产生的。的氧化铝浓度条件下产生的。 见下图。见下图。 南非铝厂使用氧化铝的一致性 参数及控制量参数及控制量船批号船批号 123456789 勺减勺减(300-1200)(0.6)0.660.660.720.760.6

26、70.660.640.680.78 堆积比重堆积比重kg/cm3954960971980976976987973965 SiO2 %(0.013)0.0110.0120.0110.0110.010.0090.0090.0110.009 Fe2O3(%)(0.0165)0.0090.0100.0090.0090.0090.0090.010.0090.009 TiO2 % (0.005)0.0030.0030.0020.0030.0020.0020.0030.0030.002 Na2O% (0.3-0.4)0.390.380.380.390.0380.380.380.400.40 CaO % (0

27、.02-0.04)0.040.0420.0410.0390.0380.0410.0410.0440.042 +150 m %(100目目)(0- 5%) 6.405.308.006.003.605.505.506.307.50 细粒细粒-45 m %(325目目 )(0-10%) 3.106.604.204.506.004.305.204.404.45 超细粒超细粒(-20 m)0.91.10.91.001.101.101.300.800.70 流动性流动性 秒秒727052827857687170 比表面积比表面积M2g-1(65-75)747375737073747675 Datum of

28、 AP 30 . From 11.2005 to 01,2006 (bhpbilliton 2006 March 29网上发表网上发表) 同一种槽型在不同的国家和不同的铝厂就有极大的差别同一种槽型在不同的国家和不同的铝厂就有极大的差别 有的槽在有的槽在340KA条件下可以取得条件下可以取得 4.1V电压电压,但有的但有的320KA槽电压却槽电压却 4.22V. 而且后者也没有因为阳极电流密度低和极距比前者高而电流效率有所提高而且后者也没有因为阳极电流密度低和极距比前者高而电流效率有所提高? Hill-1 Hill-2Hill-3Moz- 1 Moz- 2 ABCDEFGHI KA351.634

29、9.9352.1349.3351.7338.3340.3344.2342.2319.3341.8352.9332.8335.0 Kwh/ t 1305813096131111342513394129541277013157133741328313287133761298012919 CE95.7295.5195.4195.2194.4694.595.194.3194.2594.8394.9094.5296.296.2 Kg / t27102691270526782675257526062614259724382612268625782596 电压电压.4.1944.1874.1974.2894

30、.2454.1074.0754.1634.2294.2264.2254.2424.194.17 阳极阳极410415398423415408403-411409421406418408 Fe (pmm) 8948287877606947839721023105813759631152864675 Haupin 说：对于全球而言，同一种槽型，在不同地点和不同铝厂，甚至于在一说：对于全球而言，同一种槽型，在不同地点和不同铝厂，甚至于在一 个铝厂的不同系列或工段获得不同效果的情况是司空见惯。个铝厂的不同系列或工段获得不同效果的情况是司空见惯。 KWH/kg=2.98 V/ 12500kwh/t的条件

31、（的条件（3.95V和和94%效率效率=3.75和和90%效率）效率） 12000kwh/t的条件是的条件是3.75V和和94%效率，用什么手段效率，用什么手段 平均电压平均电压90%92%94% 3.75V124171214711888 3.85V1247012205 3.95V12522 电解铝必须使用的能量（电解铝必须使用的能量（1.647x+0.48）是少不了的，现在）是少不了的，现在 300KA以上的槽子，有内保温的条件下，槽电压设定在以上的槽子，有内保温的条件下，槽电压设定在 3.7V，是可以取得，是可以取得12300kwh/t的指标，但效率不高，应该的指标，但效率不高，应该 寻求

32、在同等电耗下的最高电流效率和低电压。这是一个炼寻求在同等电耗下的最高电流效率和低电压。这是一个炼 铝工作者的实事求是责任。铝工作者的实事求是责任。 科学工作者要理论联系实际 氧化铝分解所必须的能耗：按ANAF手册，常用的公式； CO x CO x AlC x OAl 1 1 62 1 234 3 322 STGH xAlkg kWh H Rxn 43.1 91.4 . 上式x是电流效率，当为100%时，最小的能量需求是6.34kwh/kg Al，上述电化 学反应能(包括Gibbs自由能和热焓)除以法拉第常数F和电子数n，即可以传统的电 压表示： nF H E Rxn H x 43. 1 91.

33、 43355. 0 = x 48. 0 647. 1 = x 48.0 647.148.0647.1x U=（）x= 在不同的电流效率时在不同的电流效率时 热平衡是铝电解槽“灵魂” Pierre Beran的公式: Q=IV-1.649x+0.48-RextI 沈时英的公式是： Q=IV-1.648x+0.482-RextI 方程式两边各除以方程式两边各除以I I之后，就简化为单位安培热损失：之后，就简化为单位安培热损失： q热损失 热损失= V- V-1.649X+0.48- Vext 设定电压设定电压V电流效率电流效率%1.648X+0.48母线压降母线压降V单位热损失单位热损失V 3.7

34、901.96320.21.5328 3.7911.97970.21.5213 3.7921.99630.21.5038 3.7932.01260.21.4874 3.7942.02910.21.4709 1.649X+0.48是电解铝生产必须使用的能量（是电解铝生产必须使用的能量（V)，与电流效率有关，与电流效率有关 ，效率越高，消耗的电能越高，牺牲，效率越高，消耗的电能越高，牺牲1%的效率，减少的效率，减少16.69V的电压的电压 ，如果设定槽电压，如果设定槽电压V=3.70V,而由于而由于ACD超越了极限值，效率有可能超越了极限值，效率有可能 降低降低2%的话，那么你的设定电压应该修正为的

35、话，那么你的设定电压应该修正为3.733V。 3.733V比比3.7V约约 损失电耗损失电耗107kwh/t，但电效提高，但电效提高1%，省电，省电 140kwh/t，双赢。，双赢。 国内一年前有的铝厂就做过细致的对比测定。国内一年前有的铝厂就做过细致的对比测定。160KA槽采用新型槽采用新型 阴极，在正常生产的阴极，在正常生产的3个季度内，进入正常的电压运行并取得稳定个季度内，进入正常的电压运行并取得稳定 的效率之后，大量测定数据分析表明每降低的效率之后，大量测定数据分析表明每降低10mV电压或折算电压或折算3mm 极距，降低效率极距，降低效率0.248%。 因此，追求过分的低电压，必然影响

36、电流效率，现在我们很难判因此，追求过分的低电压，必然影响电流效率，现在我们很难判 断国内哪一种新型阴极在什么工艺条件下运行，可以双赢，断国内哪一种新型阴极在什么工艺条件下运行，可以双赢， 切不可使用切不可使用“隐性电压隐性电压”来保持电解槽的热平衡，如提高分子比来保持电解槽的热平衡，如提高分子比 。 磁稳定性设计水平对稳定性的影响磁稳定性设计水平对稳定性的影响 国外的研究认为：不好磁场至少增加国外的研究认为：不好磁场至少增加50mV或或1-2%的效率。的效率。 但是最近我国发现有的大电流槽磁场稳定性虽然很好，但是 氧化铝的溶解不十分理想，电流效率与稳定性较差的槽子差 不多，说明氧化铝浓度均匀是

37、非常重要的，也去前面Na析出 的解释有关。 阴极设计改进阴极设计改进:采用含石墨高的阴极和圆形（异型）阴极棒采用含石墨高的阴极和圆形（异型）阴极棒. 好的阴极设计也能降低好的阴极设计也能降低50-100mV和提高电流和效率，双赢。和提高电流和效率，双赢。 国外发展一种楔形阴极和阴极棒，可以大幅度降低磁干扰。国外发展一种楔形阴极和阴极棒，可以大幅度降低磁干扰。 降低阳极气泡诱发电压0.25V既能节电又能提高效率 美铝研究所的王相文等测量了阳极开槽设计对气泡电压的测量了阳极开槽设计对气泡电压的 影响，他们发现由不开槽阳极的影响，他们发现由不开槽阳极的0.24V降低到开槽阳极的降低到开槽阳极的 0.

38、08V。我国天泰发明了穿孔阳极，气泡过电压大幅度降低。我国天泰发明了穿孔阳极，气泡过电压大幅度降低。 G.Bearne25等人发现气泡电压与阳极宽度有关，因此，发现气泡电压与阳极宽度有关，因此， 可以肯定气泡释放的强度取决于阳极宽度（也就是窄阳极最可以肯定气泡释放的强度取决于阳极宽度（也就是窄阳极最 有利于气泡的释放），所以，采用窄阳极并在阳极纵向开槽有利于气泡的释放），所以，采用窄阳极并在阳极纵向开槽 对释放气泡是十分有利的。气泡覆盖率的计算表明对于不带对释放气泡是十分有利的。气泡覆盖率的计算表明对于不带 槽的普通阳极而言，覆盖率为槽的普通阳极而言，覆盖率为37%到到58%，而对于带槽阳极，

39、而对于带槽阳极 是是20%到到40%。 气泡诱发电压 Bayer12的研究指出，阳极的几何尺寸对气泡的行的研究指出，阳极的几何尺寸对气泡的行 为和电解槽性能指标是有影响的，以为和电解槽性能指标是有影响的，以AP30为例，工厂为例，工厂 为了简化操作，为了简化操作，将两个阳极合并使用一个铝导杆连接，将两个阳极合并使用一个铝导杆连接， 而且将两个阳极之间的缝隙用阳极糊填死形成一个大而且将两个阳极之间的缝隙用阳极糊填死形成一个大 阳极，令人遗憾的是：阳极的噪声增加了两倍，电流阳极，令人遗憾的是：阳极的噪声增加了两倍，电流 效率几乎下降了效率几乎下降了4%。 海德鲁海德鲁B.P.Moxnes等人等人1

40、3的报告也有类似的结论，的报告也有类似的结论， 他们把一个阳极劈成两半，其结果大大的降低了阳极他们把一个阳极劈成两半，其结果大大的降低了阳极 的噪声。的噪声。 气泡诱发过电压气泡诱发过电压 RDorin进行了进行了ACD对电压的影响，对电压的影响， 设定设定ACD为为20mm，将阳极倾斜置于，将阳极倾斜置于0， 5和和48，而阴极为，而阴极为5。将试样置于平放。将试样置于平放 时（即时（即0），电压的变化从），电压的变化从100到到300mV， 阳极倾斜度为阳极倾斜度为48时电压为时电压为80mV。试验。试验 表明，将阳极和阴极同时倾斜时，释放表明，将阳极和阴极同时倾斜时，释放 出的是小气泡。

41、出的是小气泡。 国内几个铝厂的调查（个人见解）国内几个铝厂的调查（个人见解） 山东某厂：山东某厂：400KA槽中有三分之一槽采用石墨化阴极（平槽中有三分之一槽采用石墨化阴极（平 底），电流底），电流430KA，3.92V，电流效率：略高于，电流效率：略高于92%；另外；另外 2/3槽采用高低快阴极，效率较低。槽采用高低快阴极，效率较低。300KA槽，槽，4.05V/91% 山东某厂：山东某厂：240KA槽有槽有75台槽高低块，台槽高低块，3.79V，90%。过去。过去 用进口氧化铝时，平底槽效率曾达用进口氧化铝时，平底槽效率曾达 93.5%和和4.15V。现在全。现在全 厂平底槽用进口矿石生产的氧化铝，不含厂平底槽用进口矿石生产的氧化铝，不含Li和和K，电压小，电压小 于于4.0V，效率，效率90%，过热度，过热度10度。度。 河南某厂：河南某厂：350KA槽因实施峰谷电价，电流在槽因实施峰谷电价，电流在350KA至至 370KA间变化，间变化，2月份月份3.955V，90%效率。效