4.2 铝电解

4.2.2  重熔用铝锭单位产品综合能耗指标的确定系参照现行国家标准《电解铝企业单位产品能源消耗限额》GB 21346规定的指标，以其能耗限额先进值为本条的一级指标，以其能耗限额准入值为本条的三级指标。

4.2.3  本条对电解铝应采取的节能措施作出规定。

    1  世界铝电解工业的发展趋势是采用高效节能型大容量预焙阳极电解槽。增大槽容量可提高劳动生产率，降低投资成本并有利于降低综合能耗。槽容量选择应与系列生产规模相匹配，铝电解生产系列直流电压不宜低于800V，以保证有较高的整流效率和供电系统的安全。

    2  为了降低能耗，应适当地加强电解槽保温，特别是槽底部保温，应使电解质结晶固相等温线(最高至850℃)尽可能置于炭块下的耐火层内。由于目前采用的电解槽侧壁材料尚不能有效抵御电解质侵蚀和冲刷，生产过程中必须使其内壁形成适当厚度的炉帮(凝固的电解质)以保护脆弱的侧壁。宜选用耐电解质侵蚀和冲刷、电绝缘性能和导热性能好的材料作侧壁内衬，设计成侧壁散热型电解槽。

    3  阳极电流密度的取值除要考虑电耗率、基建投资等综合经济效益外，还要考虑到阳极、热负荷的承载能力。

    近年来，我国新开发的大型预焙槽的阳极电流密度的设计值均在0.75A/cm²～0.82A/cm²。国际上比较先进的大型预焙槽阳极电流密度的设计值均在0.85A/cm²～0.90A/cm²。考虑我国阳极炭块的综合质量，本款规定为0.75A/cm²～0.85A/cm²。

    4  母线电流密度降低，母线中消耗的电能减少，但母线的购置费增加，需要确定一个适当的电流密度，使得母线的总费用最低。

    大型铝电解槽的输电母线系统属于复合电路，既有并联又有串联，各并联线路的导电距离不等，但要求电流相同。为了防止电流偏畸，虽然设定了母线电流密度，但在具体部位的数值需根据电工计算确定。按近年来的电价、铝母线价值及利率情况，铝母线电流密度取0.25A/mm²～0.40A/mm²、单槽母线系统电压降小于280mV为宜。

    5  随着大容量铝电解槽的开发和应用，强大电流产生的磁场对电解生产起着特殊重要的作用。磁场的大小和分布直接影响电解槽内熔体的稳定状态和流动速度。它们是决定生产指标(如电耗、电流效率、内衬寿命等)好坏的基础条件之一。因此，母线配置设计应根据电磁学和流体力学的基本规律对磁场和磁流体稳定性进行计算和分析，结合生产实践，优化母线配置设计。

    6  采用高质量阴极炭块和大截面阴极棒可降低槽底电压降，是减少能耗、延长槽寿命的关键措施之一。以电煅烧无烟煤为基础，含石墨碎小于10％的无烟煤炭块，由于电阻率较高、对钠的破损指数大等原因，新建大型槽不推荐采用，目前采用较多的是石墨碎含量为30％左右的半石墨质炭块。国外某些铝厂已在大型铝电解槽上采用全石墨化的高质量优质炭块，取得良好效果；我国某些铝厂也已开展了石墨化阴极炭块在电解槽上的应用试验，从国内外的发展趋势来看，大量采用30％以上高石墨质或石墨化阴极炭块将逐步替代低质量的无烟煤炭块。

    7  目前国内外铝电解的生产广泛采用低分子比、低氧化铝浓度、低效应系数等新工艺。

    根据国内外铝电解的生产实践，在其他条件允许的情况下，当电解质的分子比每降低0.1，电解质初晶温度可降低3℃～4℃，电流效率可提高0.5％。工业生产条件下，分子比保持在2.20～2.40为宜。

    低氧化铝浓度，既可防止炉底产生沉淀，又可提高电流效率。根据生产实践，其浓度宜保持在1.8％～3％。

    低效应系数在节省电能消耗、提高整流设备的利用率、保持系列电流稳定等方面具有重要意义，为此应尽量降低效应系数。

    8  我国铝加工厂用的各种合金或坯料，绝大部分是采用商品铝锭重熔、调配再铸造的。铝锭重熔的单位能耗约为4800MJ/t，并造成0.5％～1.0％的金属烧损。加工厂某些大批量的铝坯或铝合金板锭、铸轧板坯、挤压型材的圆锭、线坯等均可在铝电解厂铸造车间用原铝直接生产，既可节省铝锭重熔能耗，又可避免重熔时金属烧损。

    9  铝电解生产各种必要的日常操作，如添加氧化铝、调节电解质温度、更换阳极、出铝等，会发生阳极效应并熄灭等问题，干扰了电解槽的正常运行，使它偏离最佳运行状态，采用计算机控制，一是估计运行作业对过程状态的影响，二是在适当的容许误差内使电解槽的正常运行状态尽可能地接近最佳状态，以达到稳定生产，降低电耗，提高电流效率的目的。

    10  目前我国生产的氧化铝可分为砂状、中间状和粉状三种类型，砂状氧化铝具有比表面积大，在电解质中易于溶解，不易产生槽底沉淀等特性，有利于提高电流效率，降低能耗，同时在干法净化系统中，砂状氧化铝作为吸附剂，吸附铝电解槽烟气，其吸附性能也优于其他类型的氧化铝。