改善铝电解阳极压降研究

论文摘要

发展循环经济,创建资源节约型企业,不仅是国家“十二五”规划宏观经济政策的要求,更是企业生存和发展的需要。我国铝电解企业的电力成本占总成本的40%左右,国外此项为25%左右。电解铝行业要持续、健康发展,提高市场竞争力,节能降耗非常重要。降低吨铝直流电耗或交流电耗是降低电解铝生产成本、节约能源最直接最有效的途径。为了寻找降低铝电解槽工作电压的突破口,实现我国铝电解工业节能减排的目标,论文以186kA系列电解槽和300kA系列电解槽的阳极为研究对象,对阳极各构成部位压降进行了系统研究,并用于生产实践。运用冶金原理和铝电解原理,对构成阳极的阳极母线和阳极炭块组压降进行了理论计算与分析。在满足生产正常进行的前提下,研究了降低阳极压降的可行性、潜力及途径。研究结果表明：槽工作电压中回路压降总占比为23%,回路压降中阳极压降总占比为41%,提高阳极的导电性能是降低吨铝电耗的有效途径；阳极压降理论计算值为391.15mV,影响阳极压降的主要因素是铝导杆下部导电装置压降,包括爆炸焊压降、钢爪压降、钢-炭压降和炭块压降。不同电解铝企业的原材料指标、操作质量和管理模式不尽相同,所以阳极压降有差异。研究的几家阳极中：爆炸焊压降均值最高相差12.2mV,钢爪压降均值最高相差19.8mV,钢-炭压降均值最高相差9mV,炭块压降均值最高相差275.8mV；钢-炭压降和炭块压降是影响阳极压降过高的主要因素,钢-炭压降和炭块压降均值分别可达130.4mV和597.1mV之高；钢炭-压降均值最低下降空间为34.2mV,炭块压降均值最低下降空间为33.4mV；企业间阳极压降的差异主要是爆炸焊压降、钢爪压降和炭块压降的差异,共同点是钢-炭压降集体偏高,且下降空间较大。炭碗连通技术是降低阳极钢-炭压降的有效途径。试验结果表明,炭碗相互连通后,操作质量明显提高,维修费用显著减少,劳动强度大大降低,设备寿命得到延长；钢-炭压降平均下降13.69mV,每年节电产生的经济效益为615万元。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝的性质及用途
• 1.1.1 铝的性质
• 1.1.2 铝的用途
• 1.2 铝电解过程描述
• 1.2.1 铝电解原材料
• 1.2.2 铝电解基本原理
• 1.2.3 铝电解槽构造
• 1.2.4 铝电解电能效率
• 1.2.5 铝电解原铝质量
• 1.3 我国铝电解工业现状
• 1.3.1 我国铝电解工业取得的成果
• 1.3.2 我国铝电解工业面临的挑战
• 1.4 课题的提出
• 1.4.1 课题研究的目的和意义
• 1.4.2 课题研究的内容
• 第二章 阳极压降理论计算与分析
• 2.1 引言
• 2.2 研究内容与方法
• 2.2.1 研究对象
• 2.2.2 所用设备
• 2.3 理论计算与分析
• 2.3.1 母线压降计算与分析
• 2.3.2 阳极炭块组压降计算与分析
• 2.3.3 影响阳极压降的主要因素
• 2.3.4 阳极压降占回路压降的比例计算
• 2.4 小结
• 第三章 阳极压降实际测量与分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验内容与方法
• 3.2.1 试验原料
• 3.2.2 试验设备与方法
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 国内A铝电解厂186kA预焙槽优化阳极压降测量与分析
• 3.3.2 国内A铝电解厂186kA预焙槽回炉阳极压降测量与分析
• 3.3.3 国内B铝电解厂186kA预焙槽阳极压降分析
• 3.3.4 国内C铝电解厂186kA预焙槽阳极压降分析
• 3.3.5 铝电解企业间阳极压降的比较与分析
• 3.4 小结
• 第四章 炭碗连通试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验内容与方法
• 4.2.1 试验原料
• 4.2.2 试验方案
• 4.2.3 试验设备
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 炭碗连通创新技术分析
• 4.3.2 炭碗连通经济效益分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果