强化电流是电解铝增产节约的有效措施?

　　近年来，国际铝电解工业为了进一步提高企业经济效益，普遍通过强化电解系列电流强度来提高铝产量。通过提高电流效率增加产量收效甚微，而新建和扩建的投资大建设周期长，相比之下，采用强化电流的方法来提高产量可以达到投资少、见效快的目的。可充分利用现有的场地、公用及辅助设施，提高电解槽铝产量和电流效率，降低生产成本。特别是，目前氧化铝价格较低，电解铝企业的利润相对提高，在这些因素的刺激下，电解铝企都在开足设备满负荷生产以下提高产量。

　　2005年我国电解铝产量达到780万吨，2006年达到935万吨。电流强度在157kA的铝厂有43家，生产量约占全国产量的82％，这部分电解槽设计的阳极电流密度均较低，一般为0.73A/cm2以下，均有强化电流的可行性。但是，原有60kA自焙槽改造成的预焙槽阳极电流密度较高，一般为0.80A/cm2~0.88A/cm2,强化电流的可行性小。扣除自焙槽改造成预焙槽的生产量，新建的160kA以上预焙槽约占总产量的60％以上，如果将这部分预焙槽电流强化10％，电流强化后每年可增加产量55万吨，国内新建电解铝投资费用为1.1万元/吨～1.3万元/吨，而强化电流增产的电解铝需要的投资仅为新建项目投资的0～30％，可节约投资约80％，所以，强化电流增产55万吨电解铝可节约投资50亿元。另外，电解铝厂产量的提高，使得吨铝成本的固定费用可降低约10％，即每吨可节约成本约55元，全国可节约33210万元。可见铝电解强化电流的意义重大，所以说，强化电流是电解铝增产节约的有效措施。

　　强化电流的可行性

　　1．国内强化电流的成功案例。国内铝电解槽强化电流于2002年开始，但强化电流的幅度较小，一般为1％～5％，近年来强化电流的幅度有所加大。中铝广西分公司与青海分公司通过使用加长的偏心阳极，成功的将160kA预焙槽强化电流到180kA，提高系列电流12.5％，广西分公司2006年试验槽进一步强化电流到190kA;兰州铝业2006年在不加大阳极尺寸的情况下，将200kA系列预焙槽的电流强化到220kA，试验槽强化到230kA，强化电流的幅度达10％～15％;郑州研究院在原280kA预焙阳极电解槽基础上通过强化电流至300kA。以上强化电流的成功案例取得了良好的经济效益和社会效益，均相继通过了国内权威专业技术的鉴定，工业生产实践表明可以推广应用。

　　2．强化电流及阳极电流密度与电流效率。1999年11月在澳大利亚召开的第六届电解铝技术会议上公布的新西兰迪拜（Dubal）铝厂新系列200kA预焙槽，阳极电流密度高达0.88A/cm2，1年的运行结果电流效率达到95.5％，结果证明电解槽运行稳定。

　　挪威奥大尔铝厂，1系列150kA强化到159kA，电流效率从88.9％提高到93.2％，11系列160kA强化到169kA，电流效率从90.5％提高到93.4％;法国彼施涅公司180kA强化到210kA，电流效率从94.8％～94.9％提高到95.3％。国内160～kA200kA预焙槽的阳极电流密度设计值约为0.72A/cm2，电流效率约为92％～93％，强化电流后阳极电流密度为0.75A/cm2～0.83A/cm2，电流效率提高了约0.2个百分点，总的来看国内强化电流后电流效率变化不大。

　　3．强化电流的可行性。我国原来60kA的自焙槽阳极电流密度最早高达1.0A/cm2以上，经多次阳极加宽改造后阳极电流密度仍在0.82A/cm2以上。国外预焙槽阳电流密度一般为0.8A/cm2～0.9A/cm2，随着阳极生产技术工艺的成熟，阳极质量在不断的提高，就阳极碳素材料物理化学性能来说，允许电流密度提高到一定的水平，阳极电流密度提高到0.9A/cm2有可能实现铝电解生产的正常进行。

　　从上述几个实例我们可以看到，强化电流的经验是成功的，而且，强化电流后电流效率均得到不同程度的提高，说明强化电流后随着阳极电流密度的增大以及采取相应的技术措施，电流效率将有所提高。实现研究密度越大电流效率越高。但是，阳极电流密度达到一定值（1.57A/cm2）时电流效率趋于恒定。就目前我国大型预焙槽来讲，凡阳极电流密度在0.73A/cm2以下的，电流强化10％～20％是有可能的。

　　强化电流方案和主要技术措施

　　1．强化电流的方案。铝电解槽强化电流，涉及到铝电解槽内衬材料、电热平衡、磁场影响等诸多技术问题。主要技术包括阳极技术和阴极技术。经过电、流、磁场的模拟计算，估算增加负荷后所需各项投资费用，分析筛选最佳方案。

　　强化电流都是在电解槽槽壳和主要结构尺寸不变的情况下进行的。目前，强化电流主要有两种方案：第一，加大阳极面积，这样强化电流后阳极电流密度增幅较小;第二，阳极尺寸不变，这样强化电流后阳极电流密度较高。无论采用哪一种方案，最好通过专业部门对强化电流后的磁场、热场、物料平衡进行计算机模拟分析对比。特别是系列电流提高10％～30％后，热平衡的影响可能成为关键问题，在模拟分析的基础上确定技术方案。

　　铝电解强化电流生产庆谨慎实施，首先要选择少量（5台～10台）生产槽进行工业试验，在试验槽中控索和解决电解槽的热平衡以及工艺技术方案等，只有在试验成功的基上方可进行系列电流强化的全面推广。

　　2．主要技术措施。

　　（1）电力供应。试验槽需要外接一个小回路，通过增加一台可移动式直流供电设施供给来强化电流;全系列强化时，原有整流系统有满足强化电流所增加负荷的容量，否则，需要按所需负荷增加供电设施。电流的提升，使供电系统及其辅助设施的负荷加重，对供电设施的可靠性要求更高，需要储备一定量的备品备件，以便检修。

　　（2）烟气净化系统。

　　（3）热平衡。

　　（4）物料平衡。