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专家模糊控制器由数据库、推理机、知识库等构成，输入量有现场数据，通过对控制系统的在线监督和评价，判断应选择何种下料控制模式，针对不同的下料控制，选取不同的设定值。下料控制分为3种基本模式，即浓度工作区校验、常态下料控制（1. 5%～2.5%）和非正常下料控制。前两种为模糊控制模式，第三种为专家规则控制模式。
当不能确认氧化铝浓度是否在设定的工作区时（如系统初启或预测模型不能正常工作时），选用浓度工作区校验模式，在校验期内使下料过程产生类似于系统辨识中的“激励信号”的作用，于是，便可以通过综合分析滤波槽电阻的变化速率（即斜率）以及其他能反映浓度变化情况的统计参数和特征参数，来判断槽内氧化铝浓度的状况，然后调整下料间隔（即下料速率）使氧化铝浓度进入理想的工作区。在正常操作的情况下，采用常态下料控制模式，系统通过控制加料周期来控制加料量以经济控制点对应的基准加料周期为中心，由规则自校正的模糊控制算法计算、更新每个解析周期的加料周期，使其在基准加料周期上下微小范围内调节。非正常下料控制模式用于电解槽出现异常槽况时或特定操作期间，异常槽况包括：电解槽发生了AE（阳极效应）、针振（电压摆），有AE预报而不在AE等待期间时，浓度不在规定的波动范围内时，检测到工作点处于浓度与槽电阻关系特性曲线的右侧时等。特定操作包括：AE等待期间，出铝、换阳极、抬母线、边加工等辅助操作。推理机根据槽况综合解析的结果来选取适宜的控制模式，同时推理机为不同的控制模式给定不同的设定值，并且当通过槽况分析获得浓度工作点偏低或偏高的结论时，修正模糊控制的设定值。
结合目前我国正在使用且比较成熟的槽控机控制技术，分别介绍电解过程中的出铝控制、阳极交换控制、抬阳极母线的控制、针振槽的控制、效应预报、效应处理控制、氧化铝加工控制等特定操作。
1 出铝控制
现场在出铝前，通过槽控箱的出铝按钮，通知计算机准备出铝。计算机在扫描程序每运行一次时，都查询一次内存中申请出铝槽号表来决定是否起动出铝程序。如果表中有申请槽号，则停止NB和RC命令，调用出铝程序来监控出铝的全过程。
扫描程序每执行完一次便启动一次出铝程序，出铝程序利用最近4次采集到4个电阻数据R1～R4（R4为最新值）的变化来检出出铝开始和出铝结束，然后分二三次将槽电压降回到目标值（或出铝前的电压值），并进行过加料控制。
2 阳极交换控制
在阳极交换中，本应保持阳极大母线位置恒定，但在提出残极时，电压会上升，如果操作者没与计算机联系，计算机则判为电压正常变化而下降阳极，故换极前，必须按一下槽控箱上的“更换阳极”按钮，以通知计算机。计算机接到更换阳极命令后，将停止进行欠加料和RC控制，只对电解槽进行电压监视，当检测到电压恢复原值后，视为阳极更换结束，恢复RC控制和NB控制。因为阳极更换过程中要进入一定量的氧化铝，所以要进行欠加料控制，以抵消阳极更换中进入氧化铝对加料的影响。
3 抬阳极母线的控制
抬阳极母线时，由于夹具全部松开，将导致电压上升0.2V～0.5V, 而此时电压上升并非槽内部变化，不应进行电压调整，但抬阳极母线前不通知计算机，计算机就会误判为电压调整，所以，抬母线操作前应按一下“抬母线”按钮，此时，计算机便停止RC控制，只对槽电压进行监视，待电压恢复后再进行正常控制。
4 针振槽的控制
当计算机检测到某一电解槽的工作电压在一段时间内连续16次超过设定电压100mV时，槽控箱自动上升阳极，电压大约上调100mV，并保持一段时间；如仍不能抑制槽针振，槽控箱继续自动上升阳极，电压大约继续上调100 mV，并保持一段时间，最大电压上调300mV。
当计算机检测到某一针振槽的幅度有所下降时，槽控箱分阶段自动下降阳极，并保持一段时间，如针振槽继续针振时，槽控箱将继续自动上升阳极，并保持一段时间，如槽针振继续减弱时，槽控箱继续自动下降阳极，直到调整到设定电压范围内。
5 效应预报、效应处理控制
当某台电解槽槽电阻变化率根据程序设计，在一段时间内相继若干次超出其规定值时，则计算机预报此台电解槽将要发生阳极效应，计算机根据设定的效应间隔，进行下料自动调整，抑制突发效应的发生。当某台电解槽电压相继连续6次超过规定值，而且电压值超过8V，则计算机判定为发生阳极效应，当效应发生3min后，此时槽控机进行效应处理，电解槽4点同时加工，4个下料器同时连续5次大下料。与此同时，计算机通过语音播报系统向生产现场发出发生效应警报信号，可使现场工人及时处理和熄灭效应。
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关键词：铝电解；企业生产；高产低耗；节能减排；措施
Abstract: in recent years, although China's aluminum smelting industry have the big step across, but still not get rid of high energy consumption and high emissions, the current situation of enterprise managers to further research and improvement. This paper aluminium electrolysis enterprise in production control technology level low consumption, emissions are briefly discussed.
Keywords: aluminum electrolytic; Enterprise production; High yield low consumption; Energy conservation and emission reduction; measures
中图分类号：O646 文献标识码：A 文章编号：
1 铝电解企业生产技术上低耗、减排的控制
1.1开发计算机控制技术，实现“能量平衡”管理
铝电解槽的控制包括物料平衡及热平衡两方面,不管是计算机的控制还是人工控制,我们最终要达到的目的是使电解槽同时在物料和热量方面达到一个平衡点,希望其在最小热投入及最小化物料浪费的基础上产生最大化的产出。在计算机控制方面,先后开发了铝电解槽“自适应控制技术”、“模糊控制技术”、“中温寻优控制技术”和铝电解“专家系统”技术等,这些控制技术的成功应用使我国的预焙槽整体水平得到明显提高。但这些技术主要解决了电解槽“物料平衡”中的氧化铝浓度控制,而“能量平衡”的管理和控制在电解生产过程中起着更为重要的作用。因此,开发双平衡控制系统是铝电解行业亟待解决的问题。其实计算机主要解决三个方面的问题：其一是自动加料功能，关键在于如何保持氧化铝稳定的低浓度生产；其二是电阻控制功能，关键在于如何把电阻控制与过热度控制结合起来，提高操控机的智能性；其三是其他辅助作业的规划并为组织安全生产提供保障。计算机控制的中心任务就是协助工艺管理人员实现热量和物料的动态平衡。绝对的平衡是不存在的，我们的目标是根据生产设备的现状最大限度的降低两个平衡的波动幅值。
目前国内很多铝厂已成功开发了“多变量寻优控制技术”,实现了铝电解槽两平衡的控制,不仅在电流效率及电耗方面有很好的提高,同时在减少电解槽阳极效应方面也有很好的效果,在节能的同时也实现了对环境的保护。
1.2进一步探索添加剂的研究与应用
添加剂的应用对节能具有很大的意义,一方面通过添加剂的应用,可以降低电解质初晶温度,不仅提高了电解槽的电流效率,同时随着电解温度的降低,使电解槽排放有害气体的可能性降低,保护了环境；另一方面,添加剂能改善电解质的性能，提高其导电性,降低吨铝电耗。现实生产中的添加剂则包括氟化钠、氟化铝、氟化钙、氟化镁和氟化锂，理论界的研究也主要局限于这几种。氟化锂作为铝电解添加剂在这两方面的效果较明显,现国内已有部分铝厂逐渐推广应用,只是各厂试验推广结果都具较大差异性,其原因为锂盐含量的控制及相应配套工艺技术参数的匹配问题,且在相对较低温度下进行电解作业,其灵敏性增加,抗热冲击能力减弱,且随电解温度的降低,整个电解质熔盐体系热容减少,电解槽的计算机控制及操作的稳定性,可以避免其负面影响。NaCl添加剂也是铝电解一种很好的添加剂，但由于其具有吸潮性,对电解车间设备有腐蚀作用而未能得到推广应用。
近年来发展起来的复合盐的应用是铝电解的一项节能新技术,有报导称通过对锂盐和镁盐、氯化钠和镁盐等复合添加剂的应用,从而在电耗及电效方面取得较好的效果。由于节能的要求,铝电解厂不得不去挖掘铝电解槽在节能方面的潜能,尽管铝电解厂近年来在铝电解槽电解质压降方面取得了显著的效果,但对添加剂的研究与应用还将继续探索。
1.3加强铝水平的控制，降低电耗，节约能耗成本
铝水平是铝电解生产中最重要的设计参数和工艺参数，理论上认为铝电解槽应保持一定的铝水平,同时认为偏高的铝水平比偏低的铝水平危害性更大,因为偏高的铝水平容易使炉底出现沉淀、结壳及长伸腿,使电解槽不稳定,容易出现病槽；但从另一方面讲,相对高的铝水平也有好处,即相对厚的铝液层可以削弱磁场作用力,减少因铝的波动而产生的溶解损失。在相同条件下降低铝的溶解损失,可以认为是提高电流效率,因为铝电解生产中电流效率不能达到100%的原因,即为铝的再溶解损失。如何控制铝水平的高度,笔者认为对不同的铝电解厂或铝电解系列,甚至同一铝电解系列在不同时期都应不同。从节能的角度出发,可能相对低的铝水平更合理,因为一方面相对低的铝水平可以保持较低的极距,从而可以降低电耗，可以节约能耗成本。
目前国内已经研究并开发了许多铝电解新型电解槽,旨在明显降低电解槽铝水平,达到降低极距,从而实现节能的目的,包括邱竹贤提到的“泄流式电解槽”。
1.4加强阳极效应的控制，减少温室气体的排放
阳极效应的发生对铝电解的影响主要有：消耗能量；电解过程基本停止，电流效率降低；破坏炉膛内型；氟盐挥发损失增加；阳极消耗增加（氧化燃烧）五个方面，同时会产生大量的全氟化碳(PFC)温室效应气体--CF4和C2F6，这些气体进入大气产生很大的温室效应。因此,当前在铝电解生产中必须加强阳极效应的控制，尽快实现“零效应”控制的技术革新。
1.5优良净化系统的配备
铝电解槽在电解过程中将散发出大量的气态和固态污染物,气态物质主要有氟化氢和二氧化硫，发生阳极效应时还有CF4、C2F6气体；而固态物质有氧化铝、炭和冰晶石及一些细颗粒的电解质蒸气凝物等。上述物质不能直接排空,一方面对人体及环境有害；而如氧化铝、氟等可回收再利用。铝电解厂在投产时都配备有电解烟气收集净化系统。近年来铝电解槽的容量在不断扩充，铝产量也在不断的提高,产生的污染物也势必成倍增加,因此,随着铝电解技术的不断提高,铝电解厂也应更加重视烟气净化技术的提高,以满足对环境保护的要求。
2 良好的焙烧启动技术及平稳、正常的电解槽运行是延长电解槽寿命的关键
铝电解槽槽寿命的延长,无疑将是实现铝电解生产节能减排最重要的途径,这是铝电解生产永无止境的目标。前面已提到,阴极质量的提高,将是实现槽寿命延长的一个重要途径,但良好的焙烧启动技术及平稳、正常的电解槽运行也很关键。
2.1不断完善焙烧技术，降低生产成本，保护环境
目前，在国内最常用的电解槽焙烧技术主要有铝液焙烧、焦粉焙烧。通过实际生产的应用，笔者认为从节能及槽寿命方面考虑,焦粉焙烧明显优于铝液焙烧。铝液焙烧由于高温铝水对阴极炭块的强烈热冲击,容易产生裂纹,在后期的生产中,一方面炉底压降较高；另一方面阴极容易破损,槽寿命不高。因此,目前许多铝厂都倾向于使用焦粉焙烧技术,当然,焦粉焙烧速度快也是一个很重要的指标，需要不断探讨的。燃气焙烧法在槽寿命方面有很好的效果,但由于其操作复杂,真正大量应用于工业生产的并不多。目前还有固体铝焙烧法等,都是在原有焙烧方法的基础上产生的。笔者认为铝电解厂应对这些新技术进行尝试,不断完善原有焙烧技术的缺陷,不仅降低自身的生产成本,同时也是保护环境的一种要求。
2.2提高管理水平，保证平稳、正常的电解槽运行
高效低耗的铝电解生产,在拥有良好焙烧技术的同时,应辅之以优良的正常管理。正常管理即对铝电解槽的电压、槽温、两水平及分子比等控制，使这些技术参数达到一个最佳平衡状态点,最终实现电解槽的平稳运行。笔者认为铝电解槽正常期的管理,最重要的前提是稳定。电解槽出现早期破损最主要的原因就是铝电解槽运行波动。
3 结束语
低耗、减排是一个持续不断的过程,也是铝电解工作者们一直努力的方向，就目前铝电解行业的现状来看，可以挖掘的空间很大。面对挑战，笔者认为，只要充分挖掘自身潜力，调动员工主观能动性，群策群力，高产低耗、节能减排的目标就一定能够达到一个新的高度。
铝电解范文3
关键词：铝电解槽；工程量清单；全费用综合单价
一、铝电解槽的定义
（一）铝电解槽的涵义
现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃～970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。铝电解槽就是铝电解过程的主体设备。
（二）铝电解槽的构成
做好电解槽的工程造价分析，首先得清楚电解槽的构成，如图1所示。
通过图1，铝电解槽按结构形式及部位主要分成以下部分。
1. 槽壳金属结构。铝电解槽的外部金属结构，主要由底部横梁、摇篮槽壳、大梁立柱构成，采用的材质主要是Q235B、Q345A，按设计图纸尺寸现场制作而成的非标设备。
2. 槽上部结构。主要由以下几部分构成。
（1）阳极提升装置。阳极提升机构是大型预焙阳极铝电解槽上部Y构的一个重要组成部分，用于铝电解过程中阳极母线提升。
（2）打壳下料装置。该装置由打壳和下料系统组成。一般从电解槽烟道端起安置4～6套打壳下料装置，出铝端设一个打壳出铝装置，出铝锤头不设下料装置。
（3）铝罩部分。铝罩与透气活塞将钢筒的下部隔成一个定容空间，定容空间的上端开有下料口。整个打壳下料系统由槽控箱控制，并按设定好的程序，由计算机通过电磁阀控制，完成自动打壳下料作业。
（4）集气和排烟装置。电解槽上部敞开面，由上部结构的顶板和槽周边若干铝合金槽盖板构成集气烟罩，槽顶板与铝导杆之间用石棉布密封，电解槽产生的烟气由上部结构下方的集气箱汇集到支烟管，再进入墙外主烟管送到净化系。
3. 阳极筑炉部分。包括阳极炭块、钢爪、铝导杆、爆炸焊片，文章从工程建设角度而言，不包括阳极炭块费用。
4. 槽内衬部分。包括底部保温层及耐火层、阴极炭块组、侧部复合块及角部炭块组等。
5. 母线系列。主要分为阳极母线、阴极母线及车间母线。
二、400KA铝电解槽工程量清单及计价
（一）工程量清单计价表
在设计概算、工程报价、工程招投标及竣工结算阶段，编制清晰的铝电解工程量清单计价表尤为重要。根据铝电解槽的构成、设计方案或图纸，并结合市场行情编制工程量清单计价表，见表1所示。
（二）费用划分
1. 设备费用。根据国家或地区规范要求，或根据行业规定，槽上部结构中的阳极提升机构、打壳下料装置为设备费用，槽壳、大梁立柱主材及制作可划分非标设备费用，也可以按建安费处理。
2. 建安费用。建安费用分为主材费用、制作安装费用及设备安装费用。
（三）工程量清单计价表说明
根据《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2013，并结合实际工作经验，编制工程量清单应注意的事项如下。
1. 分部分项工程名称。分部工程划分为：槽壳金属结构、槽上部结构、阳极筑炉、阳极母线、槽内衬、阴极母线、系列母线。分项工程则为各分部工程的组成部分，如槽壳金属结构中的分项工程为摇篮槽壳、底部横梁、大梁立柱。
2. 计量单位。按计价规范要求设定。
3. 工程量。按图示净尺寸量计算，不计损耗量。
4. 项目特征描述。构成分部分项工程项目、措施项目自身价值的本质特征。项目特征的描述直接决定了综合单价的计取，所以项目特征描述必须准确、清晰。
5. 综合单价。
本清单的综合单价，主要指全费用综合单价，含措施费、管理费、利润、规费、税金等。
设备单价，含增值税。标准设备单价包括设备出厂价、设备运杂费；非标设备包括材料到厂价、非标现场制作费用。
建安主材单价，含增值税。主材单价为到厂价。
建安制作安装单价，含增值税。包括主材损耗价、管理费、利润、措施费、规费等全费用综合单价。
设备安装单价，含增值税。
6. 甲供材及乙购材料的划分。根据建设单位或总承包单位的要求具体划分，甲供材合同中应约定好材料的损耗规定、甲供材的结算方式等。
三、结论
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【关键字】铝电解；烟气净化；控制系统设计
在经济的推动下，我国的大型铝冶炼厂越来越多，但是伴随着铝电解的过程就产生了大量的有毒气体，如果不经处理就排放到空气中，不但对人体健康造成严重的危害，还会污染环境，危害大自然的和谐。因此在铝厂中设置一套烟气净化控制系统是必不可少的。本文首先阐述了研究烟气净化系统的意义以及国内外的研究现状，随后主要介绍了净化工艺流程以及存在的问题。
1 铝电解烟气净化控制系统研究的意义及现状
1.1 研究的意义
由于前几年我国对于经济发展的要求过于重视，忽视了环境的保护，导致环境急剧恶化。所以近几年来我国着重提倡了绿色经济，要求经济与环境协调发展。这些标准也被应用到铝电解的生产过程中，设计先进的烟气净化控制系统的意义主要体现在以下四方面：第一、净化系统的研究带来了巨大的环保效益。由于铝电解过程中产生的有毒气体的成分主要是氟化物，它对动植物的危害不容小觑，对环境中的水和气体也有不好的影响，所以一套先进有效的净化控制系统能够阻止氟化物的排放并进行处理，实现绿色经济的要求。第二、净化系统的研究能够解决扩容引起的环境污染问题。所谓的扩容是指，在一套完整的铝电解体系的基础上，在叠加一次或者两次的电流，这样能扩大产生的能量，是一个低投入高产出的高效益途径。但与此同时也带来了许多的环境问题，而我国对于环保的要求越来越高，因此想要把这套高效益途径应用于生产就必须设计出一套先进的烟气净化系统来解决环境污染的问题。第三、有助于氟化盐的回收利用。氟化盐作为铝电解过程中的一种添加剂，造价昂贵，而且在高温下容易分解扩散，如果没有烟气的净化系统，氟化盐就会随着烟气扩散到大气中，造成很大程度上的浪费，所以烟气净化系统的一个主要作用就是回收氟化盐，减低了它的损耗，这样产生的经济效益也是不容小觑的。第四、有助于提高劳动生产率。由于一套完整的烟气净化系统非常复杂，它的操作流程长、所用的设备多、占地面积大，因此对它的设计要注重集中性，这样控制起来方便，占地也少，大大节约了操作人员的使用数量，从而提高了劳动生产率。
1.2 国内外的研究现状
现在世界上比较先进的净化控制系统是把计算机控制、变频器以及传感器都应用进去，这种系统在美国、德国、加拿大得到广泛的应用，而数美国的最为先进。以美国为首的几个西方大国在60年代起就已经把计算机技术应用到铝冶炼的生产控制中，这相对于铝冶炼企业是一个较大的进步，由于净化系统比较落后，伴随而来的是越来越多的环境问题，虽然当时采用大型风机，但不能任意的调节风量。为了改变这种现状，适应国家的环保政策，保证本国铝冶炼企业长期的运营下去，就必须提高烟气净化系统的技术和能力。例如瑞典的格拉吉斯铝厂，它净化系统的自动化程度较高，但监控系统落后，需要人工巡视；波特兰的铝厂，自动化程度也高，监控系统也好；美国的波音电解铝公司有6套干法吸收烟气的处理装置，3条生产线都达到国际先进水平。
在我国，虽然铝冶炼工艺有十几年的发展史，但是对于净化系统的研究还比较落后，甚至有些企业为了追求经济上的效益，把没有经过滤化的有毒烟气排放到空气中。有些企业虽然已经建立了系统，但还是存在许多的问题：首先、用来监控净化系统的设备简单，设备运行起来没有安全保障；第二、企业应该拥有的自动化程度距离正常标准相差太远，系统运行起来没有效率，劳动生产率不高，许多设备的运行还需要操作人员的监督巡视，一些重要的工艺参数也有人工记录，没有准确的可靠性；第三、一些控制反吹风气缸的线路经常出现问题，很大程度上阻碍了系统的效率的提升，除尘器的阀门是手动的，使它检查操作起来也不方便，而且风气缸没有检测机构，需要人为进行检查，浪费人力物力；第四、要适当的对低压配电系统进行扩容改造；第五、对铝电解进行扩容处理后要相应的改造烟气净化的指标，使之符合国家标准。
2 铝电解烟气净化系统的工艺流程以及存在的问题
2.1 净化系统的工艺流程
对于铝电解过程产生的烟气净化主要采用的是干法净化，在功能上主要包括五个部分：第一、电解槽集气。铝电解生产在电解槽中排放的气体处于无组织的扩散形式，只有对电解槽进行封闭处理才能有效的防止气体扩散，避免污染。在电解槽中把那些有害的烟气收集起来，通过排烟支管全部排放到排烟总管中，这里的排烟总管安置在电解厂房外面，方便把烟气送到净化系统中去统一的处理。第二、吸附反应。根据化学知识我们知道氧化铝可以和氟化氢结合，所以在铝电解过程中，我们把氧化铝粉作为吸附剂添加到产生的烟气中，让它和氟化氢充分接触和吸附，从而中和掉烟气中的氟化氢，把剩下的气体排放到净化系统中进行处理。第三、气固分离。氧化铝和氟化氢结合后产生的化合物叫做载氟氧化铝，为了能把它和烟气中别的气体分开，我们一般使用的是袋式除尘器。经过分离的载氟氧化铝除了被当做吸附剂氧化铝循环使用外，还可以经过传输系统在载氟氧化铝料仓中进行电解。第四、氧化铝输送。在这个阶段产生的新鲜氧化铝是由料仓产生排出的，风动溜槽把它们分别传送到每个垂直径向反应器中。经过除尘器分离出来的载氟氧化铝在沸腾床的溢流口传出，进入到载氟氧化铝料仓中进行电解，其传送是靠风动溜槽和垂直气力提升机实现的。第五、机械排风。它作为一个主动力源，负责着整个系统的烟气传送、氧化铝的传送以及除尘器的操作等等，同时它还充当着锅炉的引风机。
2.2 存在的问题
之前的净化系统经过扩容后，铝电解产生的烟气增多了，因此原来的风机的风量跟不上烟气的增加速度，过多的烟气就得不到处理。袋滤室使用反吹风的方式去清理灰尘，没有脉冲的方式效果好，其压差控制系统虽然比较完善，但没有和其他子系统进行网络连接。排烟机的励磁系统功能不完善，有的零件太陈旧，需要更新。主控制室的作用至关重要，需要用计算机进行协调控制，否则的话容易使继电连锁控制出现问题，疏忽了对部分子系统的控制。还有就是载氟氧化铝的投料系统不完善，单靠人为控制不准确，应该尽快实现自动控制。
3 结束语
环境的好坏制约着我国经济的持久发展和人们的生活质量，我国现在提倡经济与环境协调发展，在不破坏自然和谐的前提下努力发展自身的经济。因此，对烟气净化控制系统的研究，主要是为了把铝电解过程中产生的有害气体进行过滤，尽可能的减小污染物在空气中的排放量，达到国家规定的净化标准，这是我们进行设计的最终目的。
参考文献：
[1]周天沛.模糊控制在铝电解烟气净化控制系统中的应用[J].中国有色冶金,2009(5).
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【关键词】铝电解槽；阴极内衬；破损；维护
1、铝电解槽常见破损形式及原因
通常所说的电解槽的破损是指其阴极内衬的破损，铝电解槽的阴极内衬使用期不到1年，称为早期破损。槽内铝液中的铁含量连续增加，一般情况下，是槽底部阴极钢棒受铝液侵蚀熔化所致，往往是阴极炭块破损的征兆。当铝液中的铁含量连续超过1%时，表示阴极炭块已发生严重破损。电解槽阴极内衬破损可归纳为如下几种形式：
1.1阴极炭块及保温绝热结构的变异
阴极内衬的变异主要有：阴极炭块发生变形—膨胀、隆起、裂开或有冲蚀坑穴；炭块之间的炭糊接缝发生裂纹，其中侵渍着碳化铝、电解质和铝；炭块中的钢棒弯曲变形，一部分被铝熔解侵蚀，形成亮晶晶的铝铁合金；炭块下而的耐火砖层局部变质，向上隆起，呈凸棱镜状；侧部炭块受到侵蚀，其中渗透着铝和电解质，体积膨胀；槽壳变形，侧壁向外鼓出，四角上抬，底部呈船形。
阴极内衬的变异，一般是从焙烧启动期开始。由于水分和挥发成分自下而上冒出，并由于炭缝体积收缩，填充在炭块之间的“炭糊”便与炭块分离，形成裂纹。加入电解质开始电解之后，组织也开始酥松，给电解质和铝液的侵入创造了条件。侵入炭块和炭缝中的铝液，继续向下渗透，直到炭块下而并淤积在那里。NaF成分是阴极界而上的表而活性物质，它首先入侵，故在炭块下而发现柱状结晶的氟化钠。侵入炭块下的电解质和钠还同耐火砖层发生化学作用，使其变质而体积胀大。一旦铝侵入阴极钢棒区，则铁被熔解。由于钠、电解质和铝先后侵入阴极内衬中，引起炭块和耐火层体积膨胀，于是炭块向上隆起。在电解槽启动后6个月内，隆起高度不超过2cm，以后则逐渐增大，在36个月内达到10cm，以后趋于稳定。
当炭块隆起增大时，会引起电流偏流和电压降增大，铝的纯度降低，槽膛有效深度减小，造成电解槽操作困难，甚至停槽。
1.2钠的渗透
在一定的NaF/AlF3分子比和温度下，铝中的钠含量应为平衡值。但是实际的钠含量恒低于平衡值，主要原因是钠向炭阴极渗透扩散引起的。钠往阴极炭块中渗透之后，形成炭钠化合物，炭的晶格体积膨胀，使晶格变得酥松，这是造成炭阴极破损的一个重要原因。一般认为，钠的侵蚀作用在较低温度下尤其严重，因为炭钠化合物在高温下部分分解，一般在温度4001000℃内，钠对炭的破坏作用随温度升高而减弱。
故对于电解槽槽底的焙烧而言，焙烧温度达到900950℃之后再开始启动为宜。
1.3电解质的渗透
电解质的渗透量与阴极炭块的材质有很大关系。渗透量增大的顺序与炭活性增大的顺序一致。在无烟煤基阴极（未经高温焙烧的）中渗透量最多，其次是油焦和沥青基（未经高温焙烧的），在石墨阴极中最少。而且，孔度大的材料渗透量多，孔度小的渗透量小。
根据对废旧电解槽内衬的观测，发现在炭阴极中儿有A14C3（呈黄色）存在的地方必有NaF生成。有些废旧内衬中，NaF结晶体的厚度竟有4}6cm。在NaF与A14C3之间还出现铝的晶片和晶体。炭化铝广泛存在于阴极炭块木身的裂缝中以及炭块之间的扎缝中，这是电解质对阴极内衬侵蚀的结果。
2、阴极内衬破损的检查与维修
2.1破损部位的检查
2.1.1用铁钎探查槽底把直铁钎的尖端前部弯成长约l0cm的直角钩，然后把钩尖伸入阴极下而，按照底块和底缝排列的纵横顺序逐块逐缝依次探钩，把有坑和有缝的部位记录下来，并估计出破损部位的长度和深度。另外，也可观察钩尖的情况，因在破损部位，由于铝水和阴极钢棒的接触，电阻很小，通电较多，沉淀较少，温度较高，所以，钩尖插入这里拔出后，钩尖会有冒白烟现象。
2.1.2测量阴极电流分布和阴极钢棒的温度为了进一步证实该槽是否破损，可根据槽内初检的情况，再测量一下阴极电流分布和阴极钢棒温度。一般情况下，熔化的阴极钢棒的电流分布和温度都比正常的高。
2.2破损部位的填补方法
确定破损部位以后，应及时进行填补。填补材料常用镁砂、镁砖块、氟化钙和氧化铝沉淀。这些材料中的金属元素电位顺序都在铝以上，即使熔入电解质中，也不会在阴极上析出，不会影响电解的正常进行和原铝质量。同时，这些材料密度较大，易沉在槽底，熔化或半熔化后，能以勃稠状态充填于破损的深处或覆盖在槽底，阻止铝液的渗漏，减少阴极钢棒被铝液进一步侵蚀，从而延长电解槽的寿命。
填充材料的预制方法：将上述材料的一种或几种与槽内取出的沉淀或铝液混合铸成块状，其形状大小和厚度，可根据破损部位尺寸灵活掌握。一般为长方形，比破损而积稍大一些，以能将破损而完全覆盖为宜。冷却后使用。
铝电解范文6
关键词：铝电解质 熔点 数字模型 意义
1.前言
随着近几年世界经济、环保要求动态，国内能源供给现状，对于目前的铝电解质熔点条件主要是取决于设备安全的主要问题。但由于铝电解质熔点条件不够理想，就会给工业带来很多困难问题。我国曾在铝电解质熔点数学模型中采用过各种各样的方法，从而就达到减少铝电解质熔点数学模型的工作和维护铝电解质熔点数学模型获得成功。
2.铝电解电容的内涵
2.1铝电解质的性质
（1）冰晶石比
（4）电解质的密度
电解质的密度大小影响金属铝与电解质的分离。1812时金属铝的密度为2.7g/cm3，纯冰晶石密度为2.95g/cm3。但在电解温度下，熔融铝比冰晶石重，尤其当冰晶石中溶解有大量氧化铝时。例如，在电解炼铝的工业条件下，电解温度为950℃，铝的密度为2.308g/cm3，而含有5%A1203的冰晶石熔体密度为2.102，可见在电解温度下，熔融铝要比电解质重约10%。按此密度差是可以很好分层的，所以电解过程中，析出的铝聚集在电解槽底部。
（5）电解质的黏度
电解质的黏度随温度增高而降低，随熔体中A1203含量增加而增加。在工业生产上要求电解质具有适当的黏度。如果黏度过大，则阳极气泡不易逸出，加入电解质内的氧化铝不易沉降，而呈悬浮状态，这些都对电解过程发生不良影响。反之，如果黏度过小，则电解质的循环运动加快，从而加速铝滴和溶解了的铝的转移，影响电流效率。所以，有的铝厂为了获得高效率，宁愿采取比较高的A1203浓度和比较低的电解温度，以增大电解质的黏度。
3.铝电解质熔点的数学模型分析
根据质量守恒定律，进入铝电解糟的物质有冰晶石，氟化铝，萤石，氧化铝及不同厂家根据相应管理理念加入少量锂盐等添加剂和各种材料中的微量杂质，可以推断铝电解质液体由NaF、Al2O3、AlF3、CaF2、 MgF2、LiF等六种化合物及少量杂质积累物混合而成，由以上六种化合物凝固形成的固态物即是测量用的铝电解质样品。
热力学第二定律表明混合物熔点和其中各成份浓度存在相应关系。本文据此利用实测数据，建立电解质熔点计算数学公式，给电解工艺管理工程师提供直观数据，帮助其更快、更准确地判断槽况，定量精确控制能量输入、物流出入，保持良好动态平衡，减少浪费，达到能源利用最大化和最佳工况目的。
此工作需要实验室与生产车间共同完成，步骤如下：
1）电解工艺管理工程师提供所有电解槽当天实测温度的平均值，实验室计算当天全部电解槽所有成份平均值，连续多次后，建立方程组，解出各成份浓度与槽温的相关系数和常数值。
2）应用相关系数和常数值，在仪器分析软件虚拟元素项内设立温度计算公式，分析其它成份时同时算出温度值。
3）测试多个在电解槽内发粘（接近熔点）的电解质样品，把计算温度与实测的温度相比较，减去多余量，得出熔点计算公式常数值。
实际计算时选取的是所有336台电解槽中工况良好率很高时的7组数。
解出来的常数M实际包含两个常量，一个是与熔点有关的常量，用N表示，另一个是为了保持混合物良好流动性的过量的管理量（经验值），用P表示。通过步骤3，计算出来的大于实测值的数，就是P值。M减去P即得N值。经步骤4用N代替M，完成整个工作流程。
4.铝电解质的熔点意义
目前，电解铝行业中间过程分析仪器化已经完全普及，但是存在一个非常大的问题，没有统一的电解质光谱分析样品！各铝厂均宣称自己的内控标样是准确的、可靠的 ，可是应用到别的厂家时却一律变成了参考样，工艺管理与实验室数据往往是经过很长时间的磨合，而电解槽是一个一直在变化的对象，所以，工艺管理与实验室数据也随着这个变化建立动态的磨合再磨合，这些过程内消耗了大量能源和材料，造成极大浪费。磨合度能够量化，将极大缩短这个过程的时间，节约大量资源。提供样品熔化温度电解质标准样品应用范围将扩大，整个电解铝行业使用统一标样变成可能。
5.结论
铝电解工业清洁工艺的研究开发是一项系统工程，不仅要加强单项新技术的开发研究，更重要的是要加强该工艺的综合协调研究。今后工作的重点应该是：
（1）对低温铝液上浮式电解进行中试研究，为工业化应用积累经验；
（2）推广在石墨化炉上生产TiB2技术及使用新型T，E2涂层阴极技术；
（3）研究降低氮化硅结合碳化硅材料的成本，为工业电解槽上应用创造条件；
（4）开展工业电解槽电场、磁场和热场的研究，设计新型的工业电解槽；
（5）开展利用人工智能技术控制电解过程的开发研究；
（6）开展阳极材料的研究；
（7）在单项技术研究的基础上进行综合研究。
参考文献：
