简析影响电解铝电流效率的因素及影响程度

简析影响电解铝电流效率的因素及影响程度

李恩涛潘怡玲

广西来宾银海铝业有限责任公司广西来宾546119

摘要：所谓电流效率就是在电解过程中实际的铝产量与同样条件下（电流强度和时间相同）铝的理论产量之比的百分数，一定的生产条件下，电流效率的高低取决于实际铝产量。电流效率是电解铝生产过程中一项非常重要的技术经济指标，电流效率的高低与铝电解生产的各种工艺参数关系重大，它在一定程度上反映着电解铝生产的技术水平。本文结合电解铝实际的成产过程中，然后对影响电解铝电流效率的因素以及影响的程度进行了分析，并针对其中存在的问题提出了有效提升电流效率的解决措施，希望能为相关的工作人员提供一定的参考依据。

关键词：电解电流效率影响因素分析控制

引言

在进行电解的过程中实际形成的铝的产量与同样环境下铝的理论产量之间形成的比值被称为电流效率，在特定的生产环境下，电流的效率在一定程度上将直接决定了铝的实际产量。电解铝在生产的过程中，电流效率属于其中一项非常重要的参考指标，并且在一定程度上直接体现出了电解铝生产的效率以及水平。主要是因为在进行电解的过程中，金属铝需要在阴极条件下才能形成，同时其金属铝的完整性可能还会受到很多外界因素的影响，这就导致电流效率很难实现较高的比值，通常情况下，实际的生产总量一直要低于理论产量。目前，国外一些发达国家所采用的铝电解技术的电流效率可以达到93%～95%之间，由此可以看出，要想有效提高电解铝的电流效率，相关人员就必须加强对电解工艺的研究力度。

1影响电流效率的主要因素

在进行电解的过程中，影响电解铝电流效率的主要因素主要包括了以下几个方面:一是铝的溶解与再氧化性受到了一定的损失；二是铝在一定程度上存在不完全放电性；三是会受到外界离子放电的影响；四是水的电解影响。在实际的产出过程中除了机械的安全性会受到一定的影响之外，铝的损失与电解条件之间有着分不开的关系，比如电解时的温度、电解质组成元素、极距、铝液以及电流的密度等，这样电解条件在一定程度上将直接关系到电解铝的产出状况。

1.．1电解温度对电流效率产生的影响

电解铝在生产的过程中，除了直流电在经过回路的过程中会对电能造成一定的影响之外，还存在一部分补充电解在成产的过程中因为散热而造成一定的损失。剩余的部分可以使熔体中的ALF4－离子产生一定的还原反应，其反应为ALF4－+3e=AL+ALF4－。

在实际的电解铝成产过程中，在相同的电解环境中，除了以上的氧化还原反应之外，在同一时间进行的还有以下几种反应:

正是因为发生的这些反应，导致电流效率一直得不到有效的提升，并且在温度比较高的环境下，这些反应会变得更加的剧烈，这就说明高温不利于电流效率的有效提升。另外，当温度比较高时，已经电解完成的原铝可能又会重新进入到电解质状态然后在形成第二次氧化反应，当电解出来的原铝开始在相反的方向发生反应时，就会导致电流效率开始降低。

目前，工业电解槽电解质的温度需要控制在900－950℃之间，当电解的温度升高的时候会导致铝的溶解度也会相应的增加，在溶解完成之后扩散的速度也会加快，这就会导致电流的效率出现下降状态。根据相关的实践结果可以了解到，有效降低电解质温度的方法就是降低电解质的初晶温度，在对初晶温度进行降低的过程中可以采取氟化镁、加氟化钙以及氟化锂等添加剂，通过添加可以实现对初晶温度的有效降低。

1.．2分子比对电流效率的影响

分子比与电解质的温度之间有着一定的联系，当电解槽的温度呈现稳定状态的时候，初晶的温度就会呈现下降的趋势，这就代表反应的过热度开始上升，这样就可以为氧化还原反应的顺利进行提供良好的保障。当分子比开始降低的时候，与电解质的密度之间会呈现正比例关系，这就会使得电解质与铝液之间的差距开始不断的加大，可以为铝液的分离提供出有利的条件。当电解质的分数超出3时，不但会加强铝自氟化钠中取代钠的反应，同时还会因为氟化钠过多而加剧了钠离子放电的可能性，另外，当电解质的初晶温度达到了一定的数值之后，电流效率就会出现降低的现象。

1.3铝水平对电流效率的影响

铝水平与分子比之间实现有效的结合，在一定程度上可以为电解槽热的平衡性提供一定的保障。在这个时候较高的铝水平就可以对磁场实现一定的稳定作用，对电解槽内部的不平整问题进行有效的解决，通过这种方式可以使电流以一种稳定的状态通过电解槽，有效减少对阴极的侵蚀性。因为铝的特性属于一种特性的导体，只有对铝的水平进行合理的控制，才能为电解槽底部热量的平衡性提供一定的保障，同时也有利于底部热量的有效发挥，从而使电流效率可以实现进一步的提升。

因为铝具有非常好的导热性能，所以在具有良好铝液水平的基础上，可以将阳极底部的热量有效的发挥出来，这对于降低电解槽的温度可以起到一定的促进作用，同时也能对周围起到一定的固定作用，从而使电力密度可以实现有效的提升，通过这两个方面的实现都可以有效提高电流效率。但是如果要一直保持比较高的铝液水平，不但在操作方面存在一定的难度，同时也对因为热量散发的较快会导致槽底结壳的厚度相应增加，这时炉底电压的温度就会升高，因此，一定要对铝液水平进行有效的控制。电解质的水平在一定程度上将直接体现出了电解质量以及电解质水平的高低，当电解质增加的时候，热稳定性也会保持良好的状态。

1.4极距对电流效率的影响

极距指的是阳极底掌与铝液镜面之间存在的距离，在极距比较小的状态下，溶解铝散布到氧化区的距离也会相应的减少，一般情况下阳极气体会直接将铝液表面上的铝进行氧化。在极距比较大状态下，熔体的对流搅拌作用就会呈现出下降的趋势，同时散布过程中的厚度会开始增加，在一定程度上减少铝的受损程度。但是，当极距超出了一定的范围之后，压降会呈现出非常明显的上升现象，这时候就会产生比较大的电能消耗，所以通过提高极距来提高电流效率的方式会受到一定条件的限制。

假如在其他条件不变的情况下，槽电压的大小在一定程度上将直接体现出了极距的高低，当温度处于平稳状态时，电流会随着极距的增加而升高，当极距达到了一定范围之后，极距在增加时，电流效率基本上也是一直处于一种平稳的状态，正是因为极距的增加，导致电解质的电压降也随之增加，这样会对电流效率造成非常严重的影响。

2主要因素的影响程度分布

结合电解机理可以了解到，对电解具有影响作用的各种因素，彼此之间是存在一定的联系的，通过相关的试验结果分析，对电解效率产生影响的因素主要为电解温度以及铝水平等技术条件等。

2.1电解质温度波动对电流效率的影响程度

假设t1－t2=－10℃X2=X1h1=h2

则n(%)=－0.1266(t1－t2)=1.26(%)

2.2铝水平波动对电流效率的影响程度

假设h2－h1=18cm－15cm=3cm

t1=t2X2=X1

则n(%)=56.3(Sin54－Sin46)=2.87%

3结语

综上所述，电解过程在一定程度上呈现出了一定的复杂性，并且其电解的质量经常会受到外界各种因素的影响。通过以上内容的分析，要想有效提高电流效率，就需要在电解铝进行生产的过程中，对电流的密度、低氧化铝的浓度以及电解温度等条件进行合理有效的控制。在实际的生产过程中，在减少反应发生的基础上，就可以实现对二次反应的有效控制，从而提升电流效率，这也是目前在提升电流效率方式中最主要的研究方向。另外，在成产过程中还应该加强相应的控制力度，从而可以有效提高电解铝的生产效率以及经济效益。

参考文献

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［2］陈新，宋春林，刘晓颖．浅谈离子膜法制碱中电流效率的影响因素［J］．氯碱工业，2001(06)．

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