技术|影响电解槽电流效率的因素有哪些

发布时间: 2021-01-08 00:53:37 作者:中商

电流效率是铝电解生产过程中各项工艺技术指标的综合反映,是铝电解生产过程中一项重要工艺指标,决定了铝电解槽的电耗和产量。影响铝电解槽电流效率的因素是多方面的,本文择取几点关键因素进行分析,便于铝企对症下药。




一、电解质温度


目前工业电解槽电解质温度一般保持在940~960℃之间。电解质温度升高将导致已经电解出来的铝在电解质中的溶解度增大,溶解后扩散速度加快,增加铝的损失,降低电流效率。据试验测定电解质温度每升高10℃电流效率降低1~2%。反之电解质温度过低时电解质发粘,铝与电解质的分离不好,氧化铝溶解度降低,槽内沉淀增多,电阻增大,电压上升,最终导致由冷槽转为热槽,同样电解效率也会降低。


因此在不破坏正常生产的热平衡条件下,保持低温操作是提高电流效率的关键,正常生产的电解质温度比电解质的初晶温度高15~20℃,降低电解质温度的有效方法是降低电解质的初晶温度,初晶温度的降低可以采用弱酸性电解质和适当添加氟化钙、氟化镁、氟化锂等添加剂来实现。


二、槽电压与极距


在其他条件不变的情况下,槽电压的大小就表示极距的高低,在温度不升高的条件下,极距增加,电流效率提高,但极距足够大时,再增加极距,电流效率提高就不够明显。而且因极距增加,电解质电压降增大,槽电压升高,电耗增大,槽温升高,反过来影响电流效率。因此,不能单纯用提高电压的办法来提高极距,而应通过改善电解质成分,清洁电解质,降低电解质的比电阻等办法来提高极距,-般情况下电解槽的极距在4~5cm之间。


三、电解质成分比影响


1、分子比的影响


电解质分子比>3时,一方面由于加强了铝自氟化钠中取代钠的反应,另一方面氟化钠过剩又大大增加了钠离子放电的可能性,再者电解质初晶温度高,因此,电流效率降低。


分子比<3时,电解质的初晶温度低,可降低电解温度,钠离子在阴极上放电的可能性小,增加铝液同电解质异面的表面张力,减少铝在电解质中的溶解度,对提高电流效率有利。


电解质中含有大量过剩的氟化铝时,可能增加铝的损失,降低了电流效率。另一方面低分子比容易产生沉淀且比电解质的挥发厉害,增大了氟化盐的消耗。目前我国铝电解生产多采用弱酸性电解质,分子比为2。


2、氧化铝浓度的影响


提高氧化铝浓度,可降低电解质的初晶温度,减少铝的溶解损失量,进而防止在阴极上析出钠,有助于提高电流效率。氧化铝浓度高时导电率小,电解质粘度增加,槽内沉淀可能增加,容易造成病槽,对电流效率不利。目前我国大多采用2~8%的氧化铝浓度进行电解。


3、添加剂对电流效率的影响


目前可供选择的添加剂有氟化镁、氟化钙、氟化锂等,这些添加剂都具有降低电解质初晶温度的作用,有利于实现低温操作,因此都具有提高电流效率的作用。


四、铝液水平与电解质水平


由于铝的导电热性好,因此保持较高的铝液水平,可以使阳极底部热量散发出来,利于降低槽温,又能使周围形成坚实的炉膛,收缩铝液镜面,提高阴极电流密度,这两者都有利于提高电流效率,但保持过高的铝液水平,不仅操作困难,热散失过多会造成槽底结壳增厚,炉底电压降升高,因此,必需保持适当的铝液水平。


电解质水平是槽内电解质量多少的标志,电解质水平高,则电解质量大,热稳定性好,氧化铝溶解多,但电解质水平过高不仅使阳极埋入电解质过深,同时又易熔化侧部炉帮,不利于提高电流效率;而电解质水平过低时,则热稳定性差,氧化铝溶解少,易产生大量沉淀。因此,要根据生产实际保持适当的电解质水平与铝水平。


除了以上因素影响电解槽电流效率之外,电流密度、炉膛内型以及槽龄、加工方法、电磁现象等也在不同程度上对电解槽电流效率构成影响。想要确保铝电解槽平稳高效运行,铝企需对以上影响因素有所了解。