鋁電解基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

鋁電解基礎(chǔ)知識培訓(xùn)2/6/20231鋁的性質(zhì)及用途

鋁在自然界中分布極廣，地殼中鋁的含量約為8%，僅次于氧和硅，居于第三位。但在各種金屬元素當(dāng)中，鋁居于首位。鋁的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，故自然界中極少發(fā)現(xiàn)元素狀態(tài)的鋁。含鋁的礦物有250多種，其中主要的是鋁土礦、高嶺石、明礬石。鋁是一種銀白色的金屬。鋁的原子序數(shù)為13，原子量為26.98154，外層電子排列形式為3S23P1化合價(jià)通常為三價(jià)，但有時(shí)也呈一價(jià)、二價(jià)。鋁質(zhì)很輕，并兼具其它優(yōu)良性質(zhì)，在工業(yè)上被譽(yù)為萬能的金屬。

2/6/20232鋁的性質(zhì)原子序數(shù)13相對摩爾量26.98154原子價(jià)（通常）+3密度g/㎝32.3（660℃）2.699（20℃）比熱J/g.℃0.9（20℃）熔點(diǎn)（℃）659沸點(diǎn)（℃）2467熔化熱（J/g）386.6導(dǎo)熱系數(shù)（J/㎝?S?℃）2.08（20℃固態(tài)）2.18（200℃固態(tài)）導(dǎo)電系數(shù)（104?Ω-1?㎝-1）36～37(20℃)體積增長率（%）6.5（由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)）平均線膨脹率（10-6/℃）24（20～100℃）線平均收縮系數(shù)（%）1.7～1.8（650～20℃）電化當(dāng)量（g/A?h）0.3356（A?h/g）2.9802/6/20233鋁的性質(zhì)及用途

鋁是一種氧化傾向極為強(qiáng)烈的金屬，所以自然界中很少有以游離狀態(tài)出現(xiàn)的鋁。鋁與空氣中的氧結(jié)合生成一層致密牢固的氧化鋁薄膜，覆蓋在鋁的表面上，這一層氧化鋁薄膜阻止了鋁的進(jìn)一步氧化，提高了鋁的抗腐蝕能力。鋁是當(dāng)今電力、冶金、輕工、化工，航空航天、機(jī)械、建筑、食品、工藝裝飾等行業(yè)不可缺少的重要材料。同時(shí)，隨著鋁質(zhì)材料性能的不斷開發(fā)，其運(yùn)用空間還在不斷拓展。2/6/20234原鋁需求量增長迅猛

圖1-1全世界原鋁年產(chǎn)量增長曲線2/6/20235鋁冶金的發(fā)展史

★金屬鋁最早是用化學(xué)法制取的。1825年丹麥奧斯特用鉀汞齊還原無水氯化鋁，得到銀色粉末；

1854年德國維勒用氯化鋁氣體通過熔融鉀的表面，得到了金屬鋁珠；1854年法國德維斯用鈉代替鉀還原NaCl-AlCl3絡(luò)合鹽，制取金屬鋁。

電解法煉鋁起源于1854年。當(dāng)時(shí)德國本生和法國德維斯分別通過電解氯化鋁-氯化鈉絡(luò)鹽，得到金屬鋁。但在那時(shí)所用的是蓄電池，故無法擴(kuò)大試驗(yàn)。直至1867年發(fā)明了發(fā)電機(jī)，并在1880年加以改進(jìn)后，才使電解法可以用于生產(chǎn)。

2/6/20236鋁冶金的發(fā)展史

1886年美國霍爾和法國的埃魯，通過實(shí)驗(yàn)不約而同地申請了冰晶石—氧化鋁融鹽電解法煉鋁的專利，得到批準(zhǔn)。這就是通常所說的霍爾-埃魯法。也是一百多年來工業(yè)煉鋁的唯一方法。與化學(xué)法相比，電解法成本比較低，且產(chǎn)品質(zhì)量好，故被各國相繼采用，并沿用至今。2/6/20237霍爾-埃魯法現(xiàn)代工業(yè)鋁電解槽鋁導(dǎo)桿槽殼立柱母線銜架小合卡具陽極打殼機(jī)構(gòu)排煙管提升機(jī)構(gòu)槽眉板短路口極上覆蓋料2/6/20238①電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：從傳統(tǒng)電解質(zhì)轉(zhuǎn)變成改良電解質(zhì)和低分子比電解質(zhì)，已證實(shí)顯著提高電流效率，提高了生產(chǎn)能力。②添加氧化鋁的技術(shù)：改進(jìn)的電解槽引進(jìn)了點(diǎn)式下料和控制技術(shù)。③計(jì)算機(jī)已被廣泛的運(yùn)用在鋁電解生產(chǎn)控制中。電解槽的各項(xiàng)生產(chǎn)操作，例如氧化鋁添加、更換預(yù)焙陽極和出鋁等，都實(shí)現(xiàn)了高度的自動化和機(jī)械化。④改進(jìn)了煙氣排放控制，現(xiàn)代鋁工業(yè)中的環(huán)境保護(hù)已經(jīng)有了很大改進(jìn)。⑤由于改進(jìn)了陽極和陰極的質(zhì)量，現(xiàn)在陽極凈耗量大約在400kg/t-Al左右，部份電解槽的壽命達(dá)到3000天以上。⑥對電解槽磁場實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算和改進(jìn)，使得鋁電解槽的磁場有了更好的平衡，這是建造大容量電解槽的一個(gè)基本前提。

現(xiàn)代鋁工業(yè)發(fā)展

2/6/20239鋁電解原理

現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，普遍采用冰晶石---氧化鋁融鹽電解法。主要生產(chǎn)設(shè)備是電解槽。鋁電解原理：以冰晶石---氧化鋁熔體為電解質(zhì)，炭素材料為兩極，強(qiáng)大的直流電由陽極導(dǎo)入，經(jīng)過電解質(zhì)與鋁液層從陰極導(dǎo)出，在兩極間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使電解質(zhì)中的鋁離子從陰極上得到電子而析出得到鋁液，氧離子則在陽極上放電生成一氧化炭、二氧化碳混合氣體的過程。

2/6/202310現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)流程圖

鋁電解槽氧化鋁氟化鹽預(yù)焙陽極組供電機(jī)組直流電外部電源干法凈化電解煙氣載氟氧化鋁凈化后煙氣排空陰極鋁液真空抬包鋁液保持爐鋁液鑄錠產(chǎn)品交庫氧化鋁投放2/6/202311現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)的描述

現(xiàn)代鋁工業(yè)中原鋁的生產(chǎn)，主要采用冰晶石—氧化鋁融鹽電解法。直流電通入電解槽，在陰極和陽極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的過程。電解的產(chǎn)物，陰極上是液體鋁，陽極上是CO2（約75%～80%）和CO（約20%～25%）。在工業(yè)電解槽中，電解質(zhì)通常由95%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）冰晶石與5%氧化鋁組成，電解溫度為945～960℃。電解液的密度約為2.1g/c㎡，鋁液密度為2.3g/c㎡，兩者因密度差而上下分層。鋁液用真空抬包抽出后，經(jīng)過凈化和過濾，澆鑄成商品鋁錠，其純度可達(dá)到99.5%～99.8%。陽極氣體中還含有少量的有害的氟化物、瀝青煙、固體粉塵和二氧化硫。廢氣凈化后，廢氣排入大氣，回收的氟化物返回電解槽內(nèi)。

2/6/202312鋁電解槽工作示意圖氧化鋁加料(輸送車間)陽極運(yùn)輸(車隊(duì))鋁液運(yùn)輸(車隊(duì))鋁液鑄錠(鑄造車間)直流電流(動力車間)預(yù)焙陽極(陽極車間)過程自動控制(計(jì)算機(jī)車間)電解煙氣凈化(輸送車間)設(shè)備檢修(檢修車間)電解槽控制與維護(hù)(電解車間)原鋁、成品鋁分析流程檢查(質(zhì)量管理部)全公司動力(動力車間)2/6/202313鋁電解槽發(fā)展簡史

在20世紀(jì)20年代，挪威開始使用側(cè)棒自焙陽極鋁電解槽槽型，槽容量隨之?dāng)U大，電流強(qiáng)度到2.5KA，電流效率約80%，公斤鋁電耗20kwh，這種型式的鋁電解槽很快在全世界范圍推廣使用，槽容量也增大到135KA。由于側(cè)插自焙陽極鋁電解槽的電流分布不均勻，陽極操作復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。在20世紀(jì)40年代，法國成功研制出上插自焙陽極鋁電解槽，這種槽型在陽極結(jié)構(gòu)上增設(shè)了集氣罩，用以收集陽極氣體，提高了煙氣中氟的濃度，使煙氣易于凈化和易于氟的回收，最大電流強(qiáng)度達(dá)到了150-160KA。由于世界各國對環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格；碳素生產(chǎn)技術(shù)日益發(fā)展，成功制造出大規(guī)格預(yù)焙陽極碳塊；同時(shí)，隨著氧化鋁產(chǎn)量的日益增長，在20世紀(jì)60年代開始開發(fā)運(yùn)用大型預(yù)焙陽極電解槽，槽中央部位實(shí)現(xiàn)自動下料，電流強(qiáng)度達(dá)到了230-350KA以上，電流效率94%-95%，公斤鋁電耗達(dá)到13kw·h.

2/6/202314槽型及其特點(diǎn)

工業(yè)鋁電解槽槽型有：①側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽；②上插棒自焙鋁電解槽；③預(yù)焙陽極鋁電解槽；（連續(xù)、間斷）三者各具特點(diǎn)。

2/6/202315自焙陽極鋁電解槽鋁電解自焙陽極槽。生產(chǎn)中，根據(jù)其陽極消耗情況，定期地從上部添加陽極糊；利用電解槽運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，將新加入的陽極糊焙燒成為堅(jiān)實(shí)的固體陽極。陽極因此能連續(xù)使用，這正好與電解的連續(xù)過程相適應(yīng)。但自焙槽在運(yùn)行中，焙燒陽極時(shí)散發(fā)出有害的瀝青煙氣，它的回收又較為困難，凈化費(fèi)用較高，造成的污染較嚴(yán)重?！岸侮枠O”質(zhì)量問題在技術(shù)上解決困難，陽極發(fā)生病變的概率高，造成指標(biāo)不理想。

2/6/202316側(cè)插式連續(xù)自焙鋁電解槽2/6/202317上插式連續(xù)自焙鋁電解槽2/6/202318預(yù)焙陽極鋁電解槽

預(yù)焙陽極鋁電解槽。使用預(yù)先焙燒過的陽極，待陽極消耗到一定高度時(shí)要進(jìn)行更換，把舊極取出換上新極。因此陽極不能連續(xù)使用，還會產(chǎn)生殘極，而且更換陽極的過程會給鋁電解生產(chǎn)造成較大的波動和影響。預(yù)焙陽極在生產(chǎn)過程中瀝青煙氣已進(jìn)行凈化處理，因而不會給廠房內(nèi)環(huán)境造成影響。

2/6/202319連續(xù)預(yù)焙鋁電解槽圖1—6連續(xù)式預(yù)焙陽極電解槽簡圖1—陽極炭塊2—陽極棒3—陽極母線4—槽殼5—陽極炭塊接縫6—陰極炭塊7—陰極棒8—保溫層2/6/202320現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁電解槽2/6/202321三種槽型的特點(diǎn)：就機(jī)械化和自動化程度而論:以預(yù)焙陽極鋁電解槽的機(jī)械化和自動化程度最高，特別是中部下料的預(yù)焙陽極電解槽。上插棒自焙陽極鋁電解槽次之。側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽最低。

各種類型的電解槽,產(chǎn)生電極電壓高低的順序?yàn)椋荷喜灏糇员宏枠O鋁電解槽最高，側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽居中，預(yù)焙陽極鋁電解槽最低。2/6/202322三種槽型的特點(diǎn)：從投資來看:預(yù)焙陽極鋁電解槽的上部結(jié)構(gòu)和陽極裝置比較簡單，電解槽本身造價(jià)較低，但制造預(yù)焙陽極需要額外的陽極成型、陽極焙燒和陽極組裝等一整套設(shè)備，從而增加的投資較多，這一般適于大型鋁電解廠。上插棒自焙陽極鋁電解槽上部機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，投資較高，側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽投資則相對低些。

按電解槽容量而言:預(yù)焙陽極鋁電解槽容量最大，上插棒自焙陽極鋁電解槽次之，側(cè)插棒自焙陽極鋁電解槽最小。

2/6/202323三種槽型的特點(diǎn)：在現(xiàn)代鋁電解工業(yè)中，由于，中部加料的預(yù)焙陽極鋁電解槽，在電解過程中無瀝青煙害產(chǎn)生，密閉程度高，煙氣收集和凈化率好，環(huán)保效應(yīng)較高，陽極電壓降低，操作機(jī)械化，自動化程度高，適于電子計(jì)算機(jī)控制管理，因而被廣為采用。而中小型鋁廠采用自焙陽極電解槽組織生產(chǎn)，給社會帶來的資源浪費(fèi)和環(huán)保負(fù)擔(dān)，正迫使企業(yè)面臨強(qiáng)制改造和關(guān)閉的壓力。

2/6/202324工業(yè)鋁電解槽的布置方式⑴、縱向排列：+-供電車間一般用于100KA以下容量的電解系列2/6/202325工業(yè)鋁電解槽的布置方式⑵、橫向排列：+-供電車間一般用于160KA以上容量的大型預(yù)焙電解系列2/6/202326現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)成2/6/202327現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)成2/6/202328現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)成電解槽上部機(jī)構(gòu)就位螺旋起重機(jī)2/6/202329現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)成2/6/202330現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)成2/6/202331現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁

電解槽的構(gòu)成2/6/202332鋁電解生產(chǎn)中的主要原料

一、溶質(zhì)——氧化鋁氧化鋁是鋁電解的主要原料。鋁電解對氧化鋁的要求，首先是它的化學(xué)純度，其次是物理性能。在化學(xué)純度方面，要求氧化鋁中雜質(zhì)和水分的含量低。因?yàn)檠趸X中那些電位正于鋁的元素的氧化物，如SiO2、Fe2O3、等。在電解過程中會被鋁還原，還原出來的Si和Fe進(jìn)入鋁中，從而降低鋁的品位；而那些電位負(fù)于鋁的元素的氧化物雜質(zhì)，如Na2O和CaO會分解冰晶石，還會增加鋁液中的氫含量。其它雜質(zhì)，如P2O5、TiO2、V2O5、Cr2O3等都會影響電流效率。

2/6/202333鋁電解生產(chǎn)中的主要原料工業(yè)氧化鋁的物理性能，對于保證電解過程正常進(jìn)行是很重要的。通常要求它具有較小的吸水性，能夠較快地溶解在熔融電解質(zhì)里，在加料時(shí)飛揚(yáng)損失少，并能夠嚴(yán)密地覆蓋在碳陽極上以防止陽極在空氣中氧化，同時(shí)在凝固的電解質(zhì)結(jié)殼表面上起良好的保溫作用。這些物理性能取決于氧化鋁晶格的晶型、粒度和幾何形狀。氧化鋁分：砂狀、粉狀和中間狀，其安息角分別為30°～35°，45°和36°～44°。

2/6/202334增加氧化鋁平衡示意圖氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)槽上料箱天車料箱天車加料系統(tǒng)新鮮氧化鋁+渣殼載氟氧化鋁氧化鋁+渣殼+結(jié)殼塊+臟料人工添加轉(zhuǎn)變成鋁換極帶走漏到樓下飛揚(yáng)損失氧化鋁輸送過程損失純度損失槽極上、加工面及槽內(nèi)鋪底凈化系統(tǒng)損失結(jié)殼塊氧化鋁粉槽極上、加工面及槽內(nèi)鋪底會發(fā)生變化減少過磅、水份損失？1930計(jì)劃消耗量鋁電解槽（41kg）（2.124%）與理論比188997.88%1035.34%回收95%，損失：5kg。（0.26%）純度98.6%，損失：27kg。換極60kg回收95%，損失：3kg。（0.16%）其它損失總和：<6kg。（0.31%）2/6/2023352/6/202336鋁電解生產(chǎn)中的主要原料二、熔劑——氟化鹽鋁電解生產(chǎn)用的主要溶劑是冰晶石，氧化鋁能夠溶解在冰晶石中，在962℃時(shí)約能溶解11%的氧化鋁。另外還有氟化鋁、氟化鈣、氟化鎂、氟化鋰。

㈠冰晶石氧化鋁能夠溶解在熔融冰晶石里，構(gòu)成的冰晶石—氧化鋁這種電解質(zhì)基本能夠滿足鋁電解的需要：首先純冰晶石里不含有電位順序比鋁更正電性的金屬雜質(zhì)，因而可以保證產(chǎn)品鋁的質(zhì)量。其次，熔融冰晶石能夠較好地溶解氧化鋁，而且所構(gòu)成的冰晶石—氧化鋁溶液可以在冰晶石的熔點(diǎn)1008℃以下進(jìn)行電解。第三，在此電解溫度之下，冰晶石—氧化鋁溶液的密度比鋁液的密度小10%，因此電解出來的鋁液能沉積在電解質(zhì)液下的陰極上，這就能夠減少鋁的氧化損失，而且更為重要的是可以大大簡化電解槽的結(jié)構(gòu)。第四，這種電解質(zhì)具有相當(dāng)良好的導(dǎo)電性。此外，冰晶石—氧化鋁溶液基本上不吸水，在電解溫度下它的蒸汽壓不高，這就能保證電解質(zhì)成份相對穩(wěn)定。

2/6/202337鋁電解生產(chǎn)中的主要原料㈡氟化鋁氟化鋁可用來降低電解質(zhì)分子比，改善電解質(zhì)性質(zhì)，目前在鋁工業(yè)上得到廣泛運(yùn)用。作為冰晶石—氧化鋁溶液的一種添加劑，它既可以彌補(bǔ)電解質(zhì)中氟化鋁的損失，又可以降低電解質(zhì)的分子比，降低電解質(zhì)溫度。工業(yè)氟化鋁是一種白色粉末，其粒度比氧化鋁稍大，不粘手。它在常壓下加熱時(shí)不熔化，但在高溫下升華（不經(jīng)過液態(tài)直接氣化），1200℃時(shí)蒸汽壓達(dá)到760毫米。

2/6/202338鋁電解生產(chǎn)中的主要原料三、導(dǎo)電介質(zhì)—預(yù)焙陽極碳塊組瀝青石油焦瀝青焦殘極破碎煅燒中碎篩分中粒料破碎粗粒料清理中碎篩分粗粒料中粒料貯倉貯倉貯倉貯倉貯倉細(xì)粉碎細(xì)粉料定量給料（配料）預(yù)熱連續(xù)混捏（兩段）計(jì)量振動成型生碳塊焙燒清理陽極組裝預(yù)焙陽極組熔化靜置泵2/6/202339鋁電解生產(chǎn)中的動力循環(huán)水池外部高壓電源室內(nèi)開關(guān)站主控樓整流機(jī)組、動力室露天變壓器室電解二廠房電解三廠房供電平面配置圖強(qiáng)大的直流電送往240KA電解系列2/6/202340鋁電解生產(chǎn)日常主要操作陽極交換作業(yè)；出鋁作業(yè)；熄滅陽極效應(yīng)作業(yè)；抬母線作業(yè)；各種測量，數(shù)據(jù)收集作業(yè)；對電解槽的巡視、檢查作業(yè)；打撈碳渣作業(yè)；局部扎邊部作業(yè)。2/6/202341鋁電解生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

在鋁電解生產(chǎn)中，衡量生產(chǎn)效果優(yōu)劣的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)通常有：產(chǎn)量、電流效率、直流電耗、質(zhì)量、原材料及能源消耗。它們是鋁生產(chǎn)成本的決定性因素。一、原鋁產(chǎn)量電解槽系列鋁產(chǎn)量是指電解條件下所生產(chǎn)的原鋁量。鋁產(chǎn)量與電流強(qiáng)度、電流效率和運(yùn)行的槽晝夜總數(shù)有關(guān)。通過提高電流強(qiáng)度、電流效率和增加運(yùn)行的槽晝夜總數(shù)，都能夠增加鋁產(chǎn)量。因此電解生產(chǎn)中提高鋁產(chǎn)量的途徑通常有：

㈠保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性；㈡提高電流強(qiáng)度；

㈢增加電解槽系列的槽晝夜總數(shù)；㈣提高電流效率。2/6/202342鋁電解生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

二、電流效率鋁電解的電流效率是指陰極上實(shí)際產(chǎn)出的鋁量相對于理論上按照法拉第定律計(jì)算的鋁量的百分?jǐn)?shù)或小數(shù)。鋁電解電流效率是鋁電解生產(chǎn)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在其它條件不變的情況下與鋁產(chǎn)量、物耗、能耗是密切關(guān)聯(lián)的。

㈠電流效率與鋁產(chǎn)量和電耗率的關(guān)系鋁電解電流效率直接影響鋁的產(chǎn)量和電耗率，它們之間的關(guān)系可用下式表示：2/6/202343㈡電流效率降低的原因：鋁電流效率總是達(dá)不到100%，其主要原因是陰極上電解析出的鋁又重新溶解或機(jī)械地混入電解質(zhì)中，并被循環(huán)著的電解質(zhì)帶到陽極空間或電解質(zhì)表面被陽極氣體中的二氧化碳或空氣中的氧所氧化。此外，也可能有其它離子放電和電流空耗。歸納起來，引起電流效率降低主要有以下四種：1．鋁的重新溶解再氧化造成的損失。2．在一定條件下，鈉離子同鋁離子一起放電，析出鈉，造成電流損失。3．電流空耗高價(jià)離子在陰極上放電不完全，生成低價(jià)離子，此低價(jià)離子以后又在陽極上氧化，重新生成高價(jià)離子，如此循環(huán)，造成電流空耗。此外，融鹽的電子導(dǎo)電或陰極和陽極短路也會造成電流空耗。4．其它損失槽內(nèi)生成AL4C3，融鹽中所含水分的電解，雜質(zhì)化合物的電解，出鋁和鑄錠過程中的鋁損失等。

2/6/202344鋁電解生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)鋁的電流效率的計(jì)算公式：電流效率η（%）=m’/m×100%=m’/0.3355It×100%式中：m’—鋁的實(shí)際產(chǎn)量，g；I—平均電流強(qiáng)度，A；t—電解時(shí)間，h；0.3355—鋁的電化學(xué)當(dāng)量，g/A·h。原鋁產(chǎn)量（噸）=0.3355×24×I×槽晝夜×η×1062/6/202345鋁電解生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)三、原鋁直流電耗㈠直流電耗的基本概念直流電耗率是用于表示電能利用效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)。它是指鋁電解產(chǎn)出單位金屬鋁量所消耗的電能量。

計(jì)算出每公斤鋁的理論耗電量為6.32kw·h。而實(shí)際的鋁電解電耗量遠(yuǎn)大于理論量。理論量與實(shí)際量之比的百分?jǐn)?shù)稱為電能效率。實(shí)際的鋁電解電能消耗通常按下式進(jìn)行計(jì)算：

2/6/202346式中：2980—為電化當(dāng)量；（0.3355的倒數(shù)）W——噸鋁的電耗率kw·h/t-Al；V平均電壓——鋁電解槽的平均電壓（伏）；η——電流效率（%）；從式中看出，鋁電解生產(chǎn)中實(shí)際的電能消耗與平均槽電壓成正比，與電流效率成反比。

㈡降低直流電耗的途徑1．提高電流效率；2．降低電解槽的平均電壓。電解槽的平均電壓由極化電壓降、陽極壓降、陰極壓降、電解質(zhì)壓降、槽內(nèi)母線壓降、槽外母線電壓降以及效應(yīng)電壓降的分?jǐn)傊到M成。因此，通過采取有效措施，降低以上壓降值，即可以達(dá)到降低電解槽平均電壓的目的。

2/6/202347鋁電解生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)四、原鋁質(zhì)量鋁的質(zhì)量通常按鋁中金屬的雜質(zhì)的含量來評定，鋁中金屬雜質(zhì)有二十多種，其中最主要的是Si、Fe、Cu等，此外鋁中還有非金屬雜質(zhì)，如氫、氧化鋁、炭化鋁等。按GB/T1196—2002可將重熔用鋁錠分為AL99.90、AL99.85、AL99.70A、AL99.70、AL99.60、AL99.50、AL99.00等七個(gè)質(zhì)量等級。原鋁中的主要的雜質(zhì)是硅和鐵，同時(shí)，還存在其它如：鈉、鈣、磷、硼、鈦、鋇、鋅、鎵等雜質(zhì)金屬。他們絕大部分隨氧化鋁等原料帶入原鋁中。進(jìn)入原鋁的非金屬雜質(zhì)主要有：氫、氧化鋁、炭化鋁等。

2/6/202348鋁電解生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)五、原材料消耗原材料消耗在原鋁成本中占很大比例，降低其消耗、能有效降低成本。㈠物料消耗問題理論上每生產(chǎn)一噸鋁要消耗1889公斤氧化鋁，但是由于工業(yè)氧化鋁中只含有98.5-99%的氧化鋁，炭陽極并非純炭，冰晶石在電解過程中亦有所分解和蒸發(fā)，各種物料都有一些機(jī)械損失，實(shí)際上的物料消耗量大約超過上述理論需要量的5%。要降低消耗，須使運(yùn)輸管道、儲槽、加料設(shè)備等嚴(yán)密不漏，包括氧化鋁的袋子要防止破損，倒裝時(shí)要倒干凈，加料操作要認(rèn)真仔細(xì)，不要將料撒到槽外，泄漏、飛揚(yáng)的氧化鋁盡量回收，煙氣廢料要凈化回收并提高回收效率，對氧化鋁粒度應(yīng)盡量控制不能過細(xì)。

2/6/202349鋁電解生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)㈡氟化鹽單耗1．冰晶石、氟化鋁、氟化納、氟化鈣、氟化鎂等總稱氟鹽。一般單耗如下：冰晶石5kg/t.Al，氟化鋁27kg/t.Al,氟化鋁1kg/t.Al，氟化鎂3-5kg/t.Al。2．氟化鹽消耗的原因氟鹽理論上不消耗，實(shí)際消耗的原因主要有：高溫蒸發(fā)，炭渣帶走、槽襯吸收、水解，運(yùn)輸損失，加料損失等。3．降低消耗的途徑由于氟化鋁易揮發(fā)，添加時(shí)切忌直接加入液體電解質(zhì)，而應(yīng)將其加在氧化鋁打殼下料口處，再覆蓋一層氧化鋁，待下次加工時(shí)打入電解槽內(nèi)，以防造成嚴(yán)重的揮發(fā)損失。另外添加的原料要盡量減少水份的含量，以防造成電解槽中氟鹽的水解損失。其它添加物也應(yīng)盡量減小其機(jī)械損失。2/6/202350㈢炭陽極消耗1．不論是陽極塊或陽極糊，按理論計(jì)算，假設(shè)反應(yīng)