【《铝电解电解槽新型阴极结构设计案例》2000字】

铝电解电解槽新型阴极结构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u23770铝电解电解槽新型阴极结构设计案例 1195611.1新型阴极结构的特点 16821.2新型阴极结构的技术原理 3297711.3新型阴极结构的应用 3145111.3.1168kA新型阴极结构铝电解槽应用 3236431.3.2200kA新型阴极结构铝电解槽应用 4104261.3.3300kA新型阴极结构铝电解槽应用 5现如今，铝电解技术得到了迅猛发展，铝电解槽也从曾经的60kA的小型电解槽逐渐走向了大型化，但是现在铝的电解效率低于50%、生产成本中电费成本超过50%、铝电解产业生产能耗高都是阻碍电解铝行业发展的重要难题。再加上近年来我国在节能减排方面各项政策的实施，节能降耗新技术的开发和应用成为了铝电解行业的新趋势。新型阴极结构可以在传统阴极结构的基础上增加极距从而完成槽电压的大幅下降，从而使电能的消耗得到明显的改善，来实现工业上的节能减排。1.1新型阴极结构的特点新型阴极结构为阴极上表面分布着两排平行于阴极排布方向、垂直于阴极上表面并且与电解槽长边呈90度的双凸起，双凸起不是单独存在的，而是与阴极炭块构成一个整体，凸起高度为110mm,宽度为350mm,双凸起的中间留有200mm的间隔，方便铝液能够从中缝位置顺利通过，有效的处理了传统阴极结构中缝部位沉淀结壳等常见问题。如图7-1所示。图7-SEQ图7-\*ARABIC1新型阴极结构电解槽阴极照片倒固糊的作用可以作为一种阻碍介质来阻隔金属铝液和熔融电解质渗透进入阴极内部[20]。两两相邻的阴极炭块、倒固糊之间会形成凹槽，在电解槽启动之前将二分之一的氧化铝和二分之一的冰晶石制作成混合料填充在凹槽之内，可以有效的避免因铝液泄露而造成对槽底的破坏，很好的延长电解槽的使用时间。图7-SEQ图7-\*ARABIC2新型阴极结构电解槽结构示意图1.2新型阴极结构的技术原理目前国内外铝电解槽的槽电压大约在4.1～4.3V。母线带给铝液内的电磁场力叠加上阳极发生氧化反应后析出的气体对铝液产生的重力波导致铝液面无法形成稳定状态，是导致目前的铝电解槽内炭块之间的距离和槽电压无法继续下降的主要原因。总的来说,电解槽内的水平电流和垂直磁场造成了电解槽内铝液发生流动，但在新型阴极结构电解槽中铝液产生波动的方向与新型阴极结构上的双隆起方向呈90°，可以很好的阻碍铝液的前进波，从而达到很好的减波效果。双凸起的具体作用：一是通过隔断铝液流速场来减弱铝液流速场带来的重力波的作用；二是可以均匀化分布铝液内的电流来减弱电磁力的作用；三是双隆起可以使铝液进行循环流动减弱电解槽纵方向波的作用。新型阴极结构产生的减波效果，使铝液面可以稳定下来，缩小极距、降低电压、提高电流效率，积极响应国家的节能减排号召[21]。1.3新型阴极结构的应用1.3.1168kA新型阴极结构铝电解槽应用2008年5月1日，重庆天泰铝业公司三台试验槽开始应用新型阴极结构。表7-SEQ表7-\*ARABIC1试验槽与系列普通槽技术经济指标对比考核时间/d槽电压/V电流效率/%直流电耗/kW⋅1082753.82393.77121501142453.81394.16120661152453.77193.0212082试验槽平均3.80393.6512101系列槽平均2754.12592.0713351对比-0.322+1.58-1250根据表7-1的数据对比，可以得出：运行平稳之后的平均直流电耗达到了12101kW·h/tAl，平均直流电耗达到了12101kW·h/tAl，传统电解槽平均槽电压比新型阴极结构电解槽槽电压高0.322V；电流效率从传统电解槽的92.07%提高到了新型阴极电解槽的93.65%，提高了1.58%[22]。1.3.2200kA新型阴极结构铝电解槽应用1.汉江丹江口铝业有限责任公司汉江丹江口铝业有限公司于2009年对65台200kA系列电解槽进行了新型阴极技术的应用。表7-SEQ表7-\*ARABIC2200kA系列2008年和2011年主要技术经济指标对比表整流效率/%交流电耗/kW⋅电流效率/%直流电耗/kW⋅200897.1514020.58091.4013621.111201197.1313358.70692.1512975.311对比-0.02-661.8740.75-645.800根据表7-2可得吨铝直流电耗和交流电耗分别下降645.800kW·h和661.874kW·h/t−Al。按照2008年产量53211.83t计算，全年节约交流电耗3522万kW·h，节能降耗方面取得了很不错的成果，经济效益也得到了提高[23]。2.浙江华东铝业股份有限公司华东铝业从2009年6月6日开始对94台200kA系列电解槽进行了新型阴极结构的实践应用，运行时间历时三个月。表7-SEQ表7-\*ARABIC3新型阴极结构电解槽技术参数技术参数电流强度/kA槽工作电压/V电解质水平/cm铝水平/cm槽温/℃初晶温度/℃分子比范围210±13.700~3.76018~2018~21955~965945~9552.4~2.6根据表7-3可知：从投产开始三年多的时间内没有出现过任何问题和故障，而且随着电解生产逐渐正常化后，电解过程中的各项数据和参数也逐渐平稳化，2012年1～9月统计，全部的新型阴极结构电解槽直流电单耗为12215kWh/t−Al，工作电压为3.73～3.76V，电流效率为92.15%，就我国现在的发展形势来看，电解槽电耗每年都有不错的上升趋势，但是对于我国铝工业发展规划提出的铝工业发展目标来说仍然存在一定的差距，还需继续努力1.3.3300kA新型阴极结构铝电解槽应用2009年7月,东方希望包头稀土铝业将新型阴极结构成功应用在了300kA系列电解槽上。表7-SEQ表7-\*ARABIC4300kA新型阴极电解槽启动后第1天和第45天的工艺技术条件第1天第2天工作电压/V5.03.75平均电压/V5.03.75电解质水平/cm28~3020~22铝水平/cm18~2018~20槽温/℃970~980955~960分子比2.7~2.82.55~2.65东方希望包头稀土铝业较早投入运行的新型阴极结构电解槽平均槽电压运行在3.71V左右,电流效率91%左右,直流电耗12160k