600KA的电解槽有多少组刚棒

通过对铝电解槽阴极炭块组装压降与炉底压降关系进行分析，指出了电解槽阴极炭块组装压降与运行炉底压降存在正相关性，为进一步探索降低电解槽压降提供了思路。

众所周知，铝电解槽的电能消耗(以下简称电耗)只与电解槽的平均电压和电流效率两个因素有关，降低吨铝电耗，必须降低电解槽平均电压或者提高电解槽电流效率。本文重点从如何降低电解槽电压降的炉底压降出发，分析阴极炭块组装压降与电解槽炉底压降的关系。

1 铝电解槽炉底压降

铝电解槽的炉底压降又称阴极电压，它包括阴极炭块压降、阴极炭块与阴极钢棒连接压降、阴极钢棒压降三部分，基本上各占三分之一。需要指出的是，炉底压降不仅与阴极内衬材料有关，而且也与筑炉质量、焙烧、启动及电解槽的生产维护有关，但炉底压降主要影响因素还是阴极炭块组本体的三部分压降。

1.1 阴极炭块压降

阴极炭块电压降与炭块自身的电阻率有关，电阻率越大则电压降越大。按电压降从大到小的阴极炭块依次为无烟煤基炭块、石墨质炭块、石墨化炭块。同时，阴极炭块电压降会随着温度的升高而降低，也会随电解槽生产时间延长而逐渐降低。

随着铝电解槽向大型化方向的发展、电流强度的不断强化和单位产能的逐渐提高以后，各大铝电解生产厂家已开始全面推广和使用高石墨质阴极炭块、石墨化阴极炭块。

1.2 阴极炭块与阴极钢棒连接压降

阴极炭块与阴极钢棒的连接根据连接物的不同有三种方法，第1种是浇铸磷铁，第二种是糊料扎固，第三种是细炭粉或高导电性的诸如TiC和TiB2粉与热固性树脂混合制成导电胶。目前国内普遍应用的是扎糊技术，即将阴极炭块、阴极钢棒、钢棒糊加热到一定温度，按照一定的施工工艺完成阴极炭块组的组装工作。在阴极炭块和阴极糊料一定的条件下，扎糊施工工艺质量直接影响着炭块与钢棒连接压降大小。

随着电解槽生产时间的增长，槽底逐渐隆起，阴极钢棒变形，或由于阴极钢棒被腐蚀，炭块与阴极钢棒之间的缝隙会增大，阴极炭块与阴极钢棒连接压降就会增大。

1.3 阴极钢棒压降

阴极钢棒电压降只取决于阴极钢棒的尺寸和温度，温度升高电压降会有所升高，在恒定温度下，阴极钢棒尺寸确定后电压降基本不变。

随着电解槽生产时间延长，阴极钢棒被腐蚀而导电面积减小，会使阴极钢棒压降增大。

1.4 降低炉底压降分析

通过以上所述可知，影响电解槽炉底压降的因素较多，降低炉底压降必须做好材料选取、施工、生产各方面细节工作，如:选择高导电率的阴极炭块、钢棒糊料、阴极钢棒材料，生产维护尽量避免出现炉底结壳沉淀、保持技术条件稳定避免出现病槽等引起炉底破损等。因为阴极炭块与钢棒组装质量越高，炭块与钢棒间的连接强度就能保证，钢棒才不易松动，炭块与钢棒间的测量电阻就越低。所以，在选定了阴极炭块、糊料及钢棒之后，提高阴极炭块与钢棒连接组装施工质量能够降低阴极炭块与阴极钢棒连接压降，也就成为降低炉底压降的重要措施。

2 铝电解槽阴极炭块组装压降与炉底压降分析

严格控制阴极炭块组组装施工质量，降低阴极炭块组压降可以降低投入运行的电解槽炉底压降，但一直以来，只有定性认识，没有定量指标分析，不考虑其它任何影响因素，以下对阴极炭块组压降与炉底压降进行比对分析。

2.1 阴极炭块组装一般要求

根据铝电解槽设计筑炉规范要求，阴极炭块组装后导电性能一般为:用2000A直流电以炭块工作面和阴极钢棒露出端为两极，其电压平均值不大于350mV(室温下)，否则进行重新组装。

2.2 分析样本选择

为了分析阴极炭块组装压降与电解槽转入生产后的炉底压降之间的关系，本文以某公司300kA大修电解槽阴极炭块组装压降和电解槽投入运行后的炉底压降为对象，采集相关数据进行比对分析。此300kA电解槽有25组阴极炭块组，每组阴极炭块组有4根阴极钢棒，每槽共计100根阴极钢棒。

根据新修电解槽阴极炭块组装压降测试信息和电解槽投入运行后的炉底压降测试情况，选取了12台电解槽为分析样本，这12台电解槽的阴极炭块组装压降、炉底压降及测试距通电天数见表1。

2.3 数据分析

2.3.1 炉底压降与阴极炭块组装压降比值

从表1可以看出，这12台电解槽阴极炭块组装压降平均为184mV，炉底压降平均为288mV，炉底压降测量距通电时间平均为30天。炉底压降测量时电解槽生产电流为310kA，折算到每根钢棒平均3100A，因阴极炭块组装压降测试电流为2000A，不考虑其它任何因素，炉底压降应为阴极炭块组装压降的1.55倍。下表2列出了炉底压降与阴极炭块组装压降的比值情况。

从表2可以看出，12台样本槽实际电解生产条件下炉底压降与阴极炭块组装压降比值平均为1.57，与理论比值 1.55非常接近比值最大为1.76，最小为1.30，它们与理论比值偏差在13.5%～16.1%。说明电解槽运行条件下的炉底压降与阴极炭块组装压降关联性非常大，不考虑温度变化、电解生产影响等因素，理论计算的压降比值与实际测量的比值基本吻合。

表1 电解槽阴极炭块组装压降、炉底压降等信息表

2.3.2 阴极炭块组装压降与炉底压降关系趋势

为了分析阴极炭块组装压降与炉底压降比对关系趋势，对12台样本槽的压降趋势比对结果做出图示，见图1。

表2 炉底压降与阴极炭块组装压降的比值情况

图1 电解槽阴极炭块组装压降与炉底压降数值的比对趋势

从图1可以看出:电解槽阴极炭块组装压降与运行炉底压降基本存在正相关性，即阴极组装压降越大(小)，运行后炉底压降越大(小)。

3 结语

青山湖绿道环线总长约为43 km，在选线过程中发现环湖一带有较多的原有机耕路，约占绿道线路总长的30%，在绿道实际建设中，设计师对该部分机耕路进行二次利用，并借道部分市政道路，以更低碳、生态化的手段进行建设，并针对湖面浅滩地带等生态敏感性区域因地制宜地设置了栈道，保留青山湖自然的气息(图4)。

(2)电解槽阴极炭块组装压降与运行炉底压降存在正相关性，阴极组装压降越大(小)，运行后炉底压降越大(小)。

(3)新建和大修电解槽设计确定了阴极炭块、糊料和阴极钢棒等，阴极炭块组装压降成为影响电解槽炉底压降的关键因素，提高阴极炭块组装工作质量，可以实现降低阴极炭块组装压降，为电解槽提供了降低运行电压的有效途径

某电流强度为200KA的生产大组，共有16台电解槽，其中一台槽子某月(30天)仅生产10天，这个大组该月的实际产铝量为697.08吨，问该大组的电流效率是多少?

解，已知:� I=200000A

t=15×24×30 ＋ 24×10(小时)=10824�(小时)� /M实=679.08吨

该大组的理论产量

M理 = 0.3355×I×t× l0-6= 0.3355×200000×10824× l0-6= 726.29�吨

η＝M实/M理=679.08/726.29×100%�=93.5%

该大组的电流效率是93.5%。

200KA是指电解槽电解时的电流强度，铝行业的主要就是电解法得到铝，电解铝的用电量达到电解成本的45%，因此这种电流还不算大，还有300kA的。

电解铝的基本原理和工艺过程：电解铝就是通过电解得到金属铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝熔融电解法。熔融冰晶石是溶剂氧化铝是溶质以碳素体作为阳极铝液作为阴极通入强大的直流电后在950℃970℃下在电解槽内进行电化学反应。阳极主要产物是二氧化碳和一氧化碳气体其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘该气体需经过净化处理后排空。阴极产物是铝液铝液通过真空抬包从电解槽内抽出送至铸造车间在保温炉内经净化澄清后浇铸成铝锭或直接加工成线坯、型材等。

电解槽440KA。

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。

分类区别：

1.水溶液电解槽

水溶液电解槽的形式，可分为隔膜电解槽和无隔膜电解槽两类。隔膜电解槽又可分为均向膜(石棉绒）、离子膜及固体电解质膜（如β-Al2O3）等形式；无隔膜电解槽又分为水银电解槽和氧化电解槽等。

采用不同的电解液时，电解槽的结构也有所不同。

水溶液电解槽分有隔膜和无隔膜两类。一般多用隔膜电解槽。在氯酸盐生产和水银法生产氯气和烧碱时，采用无隔膜电解槽。尽量增大单位体积内的电极表面积，可以提高电解槽的生产强度。因此，现代隔膜电解槽中的电极多为直立式。电解槽因内部部件材质、结构、安装等不同表现出不同的性能与特点。

2.熔融盐电解槽

多用于制取低熔点金属，其特点是在高温下运转，并应尽量防止水分进入，避免氢离子在阴极上还原。例如制取金属钠时，由于钠离子的阴极还原电位很负，还原很困难，必须用不含氢离子的无水熔融盐或熔融的氢氧化物，以免阴极析出氢。为此电解过程需在高温下进行，例如电解熔融氢氧化钠时为 310℃，如其中含有氯化钠成为混合电解质时,电解温度为650℃左右。

电解槽的高温可以通过改变电极间距，将欧姆电压降所消耗的电能转变为热能来达到。电解熔融氢氧化钠时，槽体可用铁或镍，电解含有氯化物的熔融电解质时常由于原料中不可避免地带入少量水分，会使阳极生成潮湿的氯气，对电解槽的腐蚀作用很强，因此电解熔融氯化物的电解槽，一般用陶瓷或磷酸盐材料，而不受氯气作用的部位可用铁。熔融盐电解槽中的阴、阳极产物，同样要求妥善隔开，而且应尽快由槽中引出，以免阴极产物金属钠长时间飘浮在电解液表面，会进一步与阳极产物或空气中的氧起作用。

3.非水溶液电解槽

由于非水溶液电解槽在制取有机产品或电解有机物时,常伴随有各种复杂的化学反应,使其应用受到限制，工业化的不多。一般采用的有机电解液，电导率低，反应速度也小。因此，必须采用较低的电流密度，极间距尽量缩小。采用固定床或流化床的电极结构有较大的电极表面积，可提高电解槽生产能力。

铝电解电容全球三大品牌是

（1）Nippon Chemi-con（NCC、嘉美功、黑金刚）

（2）Nichicon （尼吉康、蓝宝石）

（3）Rubycon（路碧康、红宝石）

氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃—970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。

铝电解生产可分为侧插阳极棒自焙槽、上插阳极棒自焙槽和预焙阳极槽三大类。

自焙槽生产电解铝技术有装备简单、建设周期短、投资少的特点，但却有烟气无法处理，污染环境严重，机械化困难，劳动强度大，不易大型化，单槽产量低等一些不易克服的缺点，当前已基本上被淘汰。

当前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度很大，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。

我国已完成了180kA、280kA和320kA、400kA、500kA以及600kA的现代化预焙槽的工业试验和产业化。以节能增产和环保达标为中心的技术改进与改造，促进自焙槽生产技术向预焙槽转化，获得了巨大成功。

330千安以上是指系列电流（直流电）330千安培，也是指通过系列电解槽每台槽的电流；电解铝为高耗能产业，用电负荷的多少与电解槽型无直接关系，主要与产能相关，如年产100万吨的电解铝厂每小时耗电量需考虑约170万千瓦时（含碳素用电，配套电厂稳定送出负荷必须满足的负荷170万千瓦时），碳素厂年产规模应达到年产55万吨以上（实际产量）。

在铝电解槽中电解冰晶石-氧化铝-氧化锰熔体制取铝锰合金的过程。属铝锰合金生产新工艺，为熔盐电解法生产铝基母合金的一种方法。 工业上应用的铝锰合金一般含锰在2％以下，铝锰母合金含锰10％左右。铝锰合金的焊接性能好，强度和耐腐蚀性也比工业纯铝好，可塑性较好，可轧制成板、棒、带、线和箔多种型材，广泛应用于各工业部门。 对掺法生产铝锰合金是传统的方法，包括制备铝锰母合金、熔化工业纯铝、加母合金、均质和净化、除渣、铸锭等过程。与对掺法相比，电解法生产铝锰合金具有的工艺简单、合金成分均匀、生产成本低等优点，电解法生产铝锰合金的技术条件，包括生产过程所采用的工艺参数、加料制度和铝锰合金的锰含量。 工艺参数是指电解过程中所控制的技术数据。在60KA电解槽进行电解时，电解槽的工作电压采用4．3～4．4V，冰晶石比为2．6～2．8，电解温度控制在1233K左右。 加料制度是指向铝电解槽中添加氧化锰的方法。电解法生产铝锰合金用的含锰原料是二氧化锰，一般含锰48％。二氧化锰添加到电解质壳面上，待铝电解槽打壳加工时进入电解质中。每2～3h添加一次，添加的数量根据合金中的锰含量计取。二氧化锰中锰的回收率为90％。 铝锰合金的锰含量是电解法生产铝锰合金需要控制的技术条件之一。这种方法适宜生产含锰量在2％以下的低铝锰合金，因为当合金中的锰含量超过5％时，铝电解槽便不能正常工作。 还有一种方法是熔炼法制取铝锰合金。 铝锰合金属压铸铝合金的后兴产物，在国内压铸行业，所知较少；铝锰合金导热性佳、耐腐蚀、韧性好，尤其可以通过硫酸阳极氧化上色，填补了国内压铸业的空白，从而在装饰性外壳、车模、玩具、工艺品、渔具、门把等领域得以应用。 较之常用压铸铝合金，此材料具备纯度高、成分简单严格的特点，因此，在熔炼及压铸、后加工及表面处理等方面，均与常规压铸铝合金有所区别，熔炼是其中的一个重要环节，其主要注意事项如下： 1、选用导热性好的石墨（碳化硅）坩埚，如摩根、维苏威等，忌用稳定性差的金属类产品，如生铁锅，通常铝锰合金中，铁的含量不超过0.2%,硅的含量在0.06%左右,而生铁锅会严重破坏其成分,影响压铸及氧化效果2、因产品熔点较高，温度低于740度时，铝液会变的粘稠，所以打渣精炼温度以保持在740-760度（常规是700-720度）之间为佳，精炼后静置20分钟后使用； 3、保温、熔炼要确保加热均匀，忌温度忽高忽低，易导致成分燃烧，造成流失；最好选用电阻式坩埚炉或电阻式反射炉，宜于控制温度； 4、做好铝液打渣除气及化验，熔炼时如发现成分流失超出比例，应及时予以补充；注意铝含量保持在96%以上,锰含量不得低于1.2%； 5、因材料流动性差，保温温度要控制在750度以上，否则生产时易产生冷隔、料充实不满等缺陷； 6、涂料可用滑石粉（20-30%）与水玻璃（3-6%）加水调配制成，如从市场中采购，忌选氧化锌类涂料；涂涮要均匀，比常规用量稍大； 7、注意废材及下脚料的存放，存放地要保持清洁（可选用油漆或地板置于表面），忌砂土、铁屑或油污混入； 8、下脚料要分级使用；一级废料，如压铸废件或粗大浇道，用量可控制在60以下；二级废料，如飞边、集渣包等，必须经过重熔打渣除气后方可使用，但注意使用比例在40%以下；三级废件如铝屑、碎末等，加工新铝锭时，按20%比例混入，并重新调配到标准后方可使用。 以上要求为与普通压铸铝合金区别之处，熔炼谨记。 锰锭：电解锰片由于比表面大，比重轻，作为合金添加剂用途时烧损严重，因此，一般把电解锰片重溶、铸锭，使其添加容易，烧损小。 主要用于生产特殊钢（不锈钢、高锰钢），有色金属合金（Cu、Al合金等）以及作为生产软磁材料（高纯MnCo3、Mn3Co4）的原材料及电焊条药皮、金钢石触煤等。