DSA电解槽节能技术研究

第３８卷第６期２０２０年１２月中　国　锰　业ＣＨＩＮＡ′ＳＭＡＮＧＡＮＥＳＥＩＮＤＵＳＴＲＹＶｏｌ．３８Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２０２０收稿日期：２０２０－０８－２０作者简介：刘益宏（１９６６－），男，重庆人，高级工程师，从事电解锰生产及研究。

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电解槽技术研究及创新刘益宏１，黄　健２（１．四川省讯益节能科技有限公司，四川成都　６１００００；２．贵州省新材料研究开发基地，贵州贵阳　５５０００２）摘　要：电解锰的生产在中国已有６０多年历史，工艺技术和装备随着产能的增加在不断进步，但是生产核心装备———电解槽的技术进步不大。

针对目前电解槽现状，研究解决电解槽清槽时的脏、乱、差问题；解决电解槽电解反应混乱带来的返酸，返碱，电效低下；研究通过改变电解槽结构，使电解液ｐｈ值稳定在７～７．５，使电解反应平稳有序，实现节能降耗和清洁生产。

关键词：节能；清洁生产；一体化电解槽中图分类号：ＴＦ８２１ 文献标识码：Ｂ　ｄｏｉ：１０．１４１０１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００２－４３３６．２０２０．０６．０１３０　前　言传统电解槽材质为木质或塑料，且假底在槽体下方。

隔膜架底面和假底的平面结合是该电解槽密封面。

随着使用时间的增长、温度的变化，电解槽这两部分容易变形而产生裂纹，导致密封性变差，电解槽漏酸。

温差大的地区，更容易出现此类问题，因为假底长期在４０℃的槽液里，而隔膜架会在０℃放置，由于线膨胀系数不一致而变型。

电解槽体３００ｍｍ以下为储存阳极泥和阳极液的假底，此结构电解槽不易散热，电解液的流动性差。

带来两个后果：一是浓度极差增大；二是电解槽液温度偏高不易控制。

假底内产生大量的渣，工人必须下槽进行清理，一种方式是用铁铲将渣铲出电解槽，另一种方式将渣从电解槽底出口通入沟道和阳极液池，但生产环境都非常的脏乱差，还会经常造成阳极沟道和池子堵塞。

正因为上述缺陷，导致管理、技术指标（槽温、ｐＨ值、锰浓度）一直处于被动调控状态，从而带来生产环境脏、乱、差等一系列问题［１］。

科技成果——电解槽新型节能焙烧启动技术及自控装置技术开发单位郑州经纬科技实业有限公司适用范围适用于电解铝行业，作为电解铝进入正常生产管理期之前的电解槽焙烧启动。

使用时需电解铝厂有天然气接入，有天然气专用管道。

成果简介该项目创新研制了新型焙烧技术和焙烧装置，以天然气为燃料，将燃烧后的高温烟气通入电解槽进行焙烧，与传统焦粒通电焙烧技术相比：（1）清洁环保，节能降耗：以焙烧启动一台300kA电解槽为例，可平均节电7万kW•h，折合节约标煤约22t，减排CO257t；（2）解决了焙烧不均匀、温差大、阴阳极氧化几率高、电解槽使用寿命短的技术难题；（3）操作简便、自动化程度高，不需铺焦粒、捞碳渣、焊拆分流片等大量繁琐的人工工作，降低了焙烧成本。

技术效果与目前通用的焦粒通电焙烧技术对比，以铝厂应用较多的300kA 电解槽为例，经河南省冶金研究所有限责任公司（具有能源监测资质）现场监测，启动单台槽的平均监测结果对比如下：（1）该技术：平均消耗5700Nm3天然气，折标煤约7t；（2）焦粒通电：平均消耗8.7万kW•h电能及1.6t焦粒，折标煤约29t；（3）节能效果：可节约标煤约22t，减少CO2排放57t。

（注：折标系数：1万Nm3天然气=12.143t标煤，1万kW•h电=3.13t标煤，1t焦粒=0.9714t标煤，1t标煤约排放2.6tCO2）应用情况目前已在25家铝企应用，重复采购整套设备或配件次数达44次，无论是新建槽还是大修槽或事故槽，全部实现100%的焙烧启动成功率，且均运行良好。

4家示范工程：（1）2016年8月，焦作万方铝业500台280kA大修槽重启，节电3250万kW•h，折合CO2减排2.6万t。

（2）2016年7月，山东茌平信源300台660kA新槽启动，节电4620万kW•h，折合CO2减排3.7万t。

（3）2015年3月，辽宁营口忠旺220台500kA新槽启动，节电2574万kW•h，折合CO2减排2万t。

铝电解槽综合节能技术的开发与应用发布时间：2022-04-27T13:35:07.180Z 来源：《中国科技信息》2022年33卷第1期作者：何新光[导读] 现代铝电解槽生产热效率一般只有50%何新光新疆众和股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830013摘要：现代铝电解槽生产热效率一般只有50%，大约有50%的热量散失于周围环境和被烟气带走。

其中一部分热量是通过槽四周和阳极上部以辐射、对流的方式损失掉，并且大量的高温空气排放入大气中也是一种能源浪费和热污染。

当代铝电解技术发展的方向是向着“低极距、节能减排”的技术方向发展。

研究开发保温型铝电解槽，降低电解槽热量损失是实现电解生产节能减排的重要手段。

本文结合生产实践，对铝电解综合节能技术进行分析和探讨。

关键词：铝电解槽；节能技术；开发；应用；引言在铝电解生产过程中，碳素阳极可作为导体，将直流电导入电解槽，也可作为基本原料，参与电化学反应。

随着电化学反应的进行，阳极被不断消耗，因此需要定期更换阳极。

但是，每次更换阳极都是对电解槽的一次干扰，更换阳极后电解槽物料和能量平衡遭到破坏、电流分布发生变化，并且在操作过程中搅动铝液加速了铝的二次反应，降低电流效率;另外，如果操作不规范，壳面块打捞不干净，还会造成阳极长包甚至发生滚铝事故等。

1电解槽保温节能技术研讨开发保温型铝电解槽，减少电解槽热损失，实现铝电解槽在低电压下稳定高效运行是目前全球铝行业的发展趋向，特别是在当前电价居高不下，能源极度紧张的情况下，各企业纷纷研究开发应用各种保温技术，降低铝电解槽散热量，从而实现最大限度降低吨铝电耗，降低生产成本。

因此，加强铝电解生产保温技术的研究开发及应用，实现低耗、经济、环保生产，具有非常重要的意义。

传统散热型铝电解槽散热比例如图1所示，从图1中可以看出要减弱铝电解槽散热，提高能量利用率，必须加强铝电解槽槽上部和侧部保温。

针对400kA 大型预焙电解槽散热情况及生产工艺配置情况综合分析后，研究开发了节能型新型铝电解槽结构及新型保温型槽罩，使电解槽由“散热型”向“保温型”转变，提高了电解槽能量利用率，延长了槽寿命，改善了作业环境，降低了企业生产成本，实现铝电解槽低耗、低排、低成本及长寿运行。

目录前言 (3)一、国内外铝电解槽发展概述 (4)二、铝电解槽结构及节能概述 (5)(一)铝工业电解槽结构基本介绍 (5)（二）采取先进的槽结构设计和高质量的安装 (6)三、高效节能电解槽设计研究 (8)（一）问题提出 (8)（二）技术理论依据 (9)（三）该技术的创新点 (9)四、高效节能电解槽异型阴极结构设计方案实施 (10)（一）材质、外观要求 (10)（二）尺寸设计制作 (10)五、高效节能电解槽生产清槽铸炉方案实施 (11)（一）电解槽清槽方案 (12)一）清槽前准备的需用材料、用具 (12)二）清槽后达到的标准： (14)三）清槽具体步骤 (15)（二）高效节能电解槽铸炉实施方案 (18)一）槽底砌筑 (18)二）干式防渗料铺设 (19)三）阴极炭块组制作 (20)四）阴极炭块组安装 (24)五）阴极炭块周围砌筑 (25)六）侧部炭块砌筑 (25)七）扎固 (26)六、高效节能电解槽焙烧启动方案实施 (28)（一）准备工作 (29)（二）装炉 (30)（三）通电焙烧 (31)（四）启动 (33)（五）后期管理 (34)七、高效节能电解槽电解生产工艺技术研究 (36)（一）铝水平、电解质水平研究 (36)一）铝水平高度要求 (36)二）高效节能电解槽铝水平高度设置研究 (37)三）电解质水平研究 (38)（二）低极距（低电压）操作 (39)（三）效应控制 (41)（四）换极捞块控制 (48)（五）极上保温料控制 (48)（六）分子比调整 (49)（七）阳极设置周期研究 (50)八、结果分析 (53)九、效益分析及结论 (53)高效节能电解槽生产技术研究前言泰山铝业公司190KA大型预焙铝电解槽，属于设计及实践生产技术相对成熟的先进的大型中间下料式预焙槽，目前产能较小，规模竞争力较低。

通过技术参数的优化实施，提高电解工艺的技术含量，升华现场的生产管理水平，电解生产取得了较好的技术经济指标，电流效率常年保持在92％以上，吨铝综合电耗控制在14500kw.h/T.AL以下。