摘 要：吨铝炭耗是铝电解生产成本中其中一项重要的技术经济指标，炭耗的高低直接关系到企业的经济效益。本文阐述了预焙阳极炭块在铝电解生产中消耗的表现形式，从生产实际出发总结出180KA铝电解槽降低吨铝炭耗的具体途径，对目前铝电解企业节能降耗和提高经济效益有一定的实践意义。
关键词：铝电解槽；吨铝炭耗；降低；途径
炭素阳极在铝电解生产成本中所占比例虽不大，但在电解槽上阳极参与电化学反应时在时刻消耗。经计算在180KA铝电解槽上，阳极以（170～190）mm/天的速度进行消耗。青海某铝电解企业A车间平均生产槽数以128台计算，那么该车间每天就需要128块阳极炭块进行周转。每块阳极重815kg，每月休极6次，全月以30天计算，该车间每月就需消耗的阳极炭块数量为5007.36吨，成本之大不容小觑。设法降低炭素阳极消耗——吨铝炭耗是摆在铝电解生产企业面前的一个重要任务。
1 影响预焙阳极炭块消耗的因素
阳极的消耗量受电解消耗量、电流效率、电解液温度、透气率、导热系数等因素有关。阳极假密度越大，阳极消耗速度就越小，故在阳极碳块生产中力求减小气孔率，减小比电阻，增大抗压强度，增加假比重，以求获得良好的理化指标。除上述理化指标外，碳阳极的消耗还受化学成分及其杂质含量的影响。碳阳极中的成分主要是碳，杂质成分是少量的铁、硅、矾、钛、镍、硫等氧化物，这些杂质成分不仅影响碳阳极的理化指标，而且会在电解过程中进入铝液而影响铝的质量和电流效率，对生产不利。杂质主要来源于原料之中，因此，对进厂原料的质量要求必须严格，原料的运输、贮存、保管等必须按章循事，以防杂质进入。
2 降低吨铝炭耗的途径
2.1 提高电流效率
提高电流效率是生产中降低吨铝炭耗的一项重要途径。电流效率提高，产量也就随之增大，分摊在每吨铝上的预焙阳极炭块消耗量就少了。在已设计定型的电解槽上影响电流效率的因素主要有两大方面，即工艺参数和操作管理因素。工艺参数就是生产中的各项技术条件，如电解温度、电解质成分、电解质水平和铝水平等，操作管理因素指各项操作（如换极、出铝和熄灭阳极效应）的质量，是实现和维持良好技术条件的能力。在生产实际中要合理搭配技术条件，保持技术条件的稳定，这是建立稳定的热平衡和物料平衡的保证，是扼制病槽保证电解槽平稳生产的基本条件。加强技术控制手段建立理想和规整的炉膛内型，缩小铝液镜面，保持铝液平静，可减少铝的“二次反应”损失，提高电流效率。
2.2 提高炭素材料——预焙阳极炭块的质量
质量差的阳极不仅会使阳极的消耗增加，还会使电解槽产生热行程，使电解槽的电流效率下降，电耗增加。同时，阳极质量的好坏也表现在阳极消耗上。质量较好的阳极其机械强度及抗氧化性能均较好，可以减少阳极在电解槽上生产过程的中氧化及掉块现象。要提高阳极炭块质量，在阳极炭块的生产过程中需控制好以下几个生产环节：①提高原料的煅烧温度；②科学精确的原料配方；③成型；④生炭块的焙烧。
2.3 保持阳极工作正常
提高换极操作质量，设置准确阳极高度，杜绝阳极电流偏流，防止阳极过热。在换极过程中捞干净氧化铝结壳块和炉底沉淀，防止阳极长包避免阳极病变。在操作中添加阳极保温料是阻断阳极与空气接触的最好途径，添加阳极保温料可防止电解质上面的阳极与空气接触，减少阳极氧化和阳极过量消耗。
2.4 适宜的电解质温度
电解质温度受电解槽的操作参数（如工作电压、铝液水平），阳极保温料的厚度、电解质成分、阳极效应系数以及阳极工作状态等诸多因素的影响。青海某电解铝企业A车间的平均电解温度在925～935℃之间。在铝工业电解槽生产上把电解质温度视为电解温度，大约高出电解质的初晶温度8～12℃。电解温度高会使阳极底部和阳极顶部的反应速度加快。实践表明，电解温度变化10℃，阳极净消耗量可在12kgC/t-Al的范围内波动。因此，该车间采用较低的电温度925～935℃之间，使得阳极炭耗一直在515kgC/t-Al左右。
2.5 适当延长阳极使用周期
利用好残极也是生产中降低吨铝炭耗的一个重要途径。对于已经上槽的残极要加强对阳极的检查，防止过厚的阳极被换掉，在保证不涮爪头、不露大饼的条件下尽量延长阳极使用周期。工区要对所使用的残极做好详尽的记录，提前计划好该残极下次所要更换的具体日期。对于余留下来要做补替更换已上槽残极的厚残极要妥善保管。
2.6 加装阳极保护炭环
在阳极的每根钢爪上加装一个小小的阳极钢爪保护炭环，可大幅度降低炭耗。阳极钢爪保护炭环自初投入生产使用后，各电解车间的阳极交换周期都延长了1天，吨铝炭耗降到490公斤以下，有的车间吨铝炭耗已降到480公斤。据初步测算，仅炭耗一项就可为企业每年节约生产成本上千万元。在以往的铝电解生产中，降低炭耗使残极厚度变薄，很容易因电解质化钢爪导致原铝质量下滑，加装阳极钢爪保护炭环后，可有效地解决这一矛盾。
图1 阳极钢爪保护炭环组装示意图
2.7 控制AE系数和AE时间
电解槽发生阳极效应时，在阳极周围产生大量的弧光，使阳极温度聚然上升，如果效应次数过多、时间过长，阳极就会被灼伤，造成阳极裂纹、掉块和大量掉渣。所以，过高的AE系数和过长的AE时间会加剧阳极的过量消耗。在近年来，该车间的阳极系数已经降低到了0.03次/（槽·日）左右。
3 结语
（1）在生产操作中提高电流效率，采用较低的电解温度，提高阳极质量，加装阳极保护炭环，加强操作质量减少阳极氧化以及合理利用停开槽产生的厚残极是降低吨铝炭耗的重要途径。
（2）把本文所述的措施在运用到180KA铝电解槽生产中后收到了良好的效果，吨铝炭耗由原来的490kgC/ t-Al左右降低到480kgC/t-Al。
