鋁電解生產物料消耗指標影響因素分析

1.氧化鋁單耗:

氧化鋁是電解鋁生產過程中消耗量最大的一項原材料。早期的自焙槽生產其噸鋁消耗達到1950kg/T-Al以上。隨著管理的規范和設備的提升，減少了機械損失量，以及氧化鋁純度的提高，降低了消耗量。如今的預焙電解槽上基本可以控制到1920kg/T-Al左右，甚至有些企業發現單耗在某些時段內低至1910kg/T-Al以下。

1．1氧化鋁純度對氧化鋁單耗的影響:

氧化鋁單耗的理論計算值是視其純度為100%時，而工業生產中氧化鋁的純度是無法達到的。多數在98.5%左右，所以噸鋁氧化鋁消耗也會大于1889kg/t-Al。氧化鋁的純度每降低0.1%，其噸鋁消耗就會增加2kg，對電解生產氧化鋁單耗指標影響較大。按一般電解鋁企業使用一級氧化鋁純度在98.6-99%之間.

1．2原鋁純度對氧化鋁單耗的影響:

以氧化鋁為一級品時氧化鋁單耗為1916kg/t-Al進行計算，氧化鋁單耗計算值隨著原鋁質量變化,原鋁質量對氧化鋁單耗也存在一定的影響，一般企業的原鋁產品質量在Al99.70b～Al99.85b之間，所以計算值應該在1910～1913 Kg之間。

1．3氟化鋁對氧化鋁單耗的影響:

一般情況下，氟化鋁對氧化鋁單耗的影響容易被忽略，但它卻是一個不小的數。氟化鋁中鋁含量占32%，按照氟化鋁單耗為20Kg/t-Al計算，理論上應該是，每產一噸原鋁中將有6.4kg鋁來自氟化鋁。當然，生產上氟化鋁中的鋁并不會完會轉換成原鋁。

二.機械損失對氧化鋁單耗的影響:

機械損失主要是操作過程發生的問題，存在可控和不可控因素。陽極更換操作時，陽極上的保溫料隨著熱氣上升跑到電解槽外，一部份回落到車間內，另一部份從廠房窗戶、通道口、廠房頂跑出造成損失。在電解車間對殘極進行熱清理時這一現象最尤其嚴重。另外是打撈炭渣以及邊部開口帶走。從殘極上清理下來的物料或者沒有經過清理過的殘極在運輸車輛托運過程中會產生飛揚，因為殘極表面總會有一層氧化鋁浮料，如果在更極陽極前對其進行清理，飛揚會少一些。還有陽極表面的面殼塊在粉碎的過程中也存在飛場損失。這些對氧化鋁單耗的影響同樣比較大，但這幾部份目前沒有做過量化測試。

三.氟化鋁單耗:

在電解生產過程中，氟化物的消耗包括陰極內襯的吸收、凈化排放和機械損失。而需要補充氟化鋁量的原因則還有電解質中其它雜質成份造成，包括原材料中帶來的一些雜質在電解質里產生的中和作用和分解反應等，造成了電解質中游離氟化鋁濃度降低。

3．1氟化鋁消耗機理:

電解質分子比的控制，其實就是電解質中游離AlF3濃度的控制。冰晶石中NaF與AlF的量比是一定的，所以任何渠道新帶進的NaF都會造成AlF的用量的增加，即相當于消耗AlF。在所有原料中，氧化鋁給電解質帶入的NaF含量是最大的，炭素陽極也有少量。一級氧化鋁含Na2O量為0.5%，以320KA電解槽氧化鋁單耗為1.92噸，電流效率為94%計算，每天每臺電解槽需要添加的氧化鋁量為：320000×0.3356×24×94%×1.92=4651.7kg則每天進入一臺電解槽的Na2O的量為：4651.7×0.5%=23.3kg.

3.2雜質引起的氟化鋁消耗:

對于采用含有LiF、KF氧化鋁生產的電解質成份而言，同樣會造成電解槽對氟化鋁的需要量增加。因為Li和K與Na相似，同是堿金屬，它們會在電解質中組結合成鋰冰晶石和鉀冰晶石，從而使電解質中游離氟化鋁濃度降低。在一家300KA電解槽系列上的生產實踐中發現，含有5%的鋰鹽和3.5%鉀鹽的電解生產，氟化鋁消耗由于原來的20kg/t-Al增加到30kg/t-Al。

3.3揮發損失:

電解生產過程中，氟化物排放由于顆粒形式和氣體形式組成，以顆粒物形式損失的成份中包括有：氧化鋁、冰晶石、錐冰晶、氟化鋁、氟化鈣、碳氫化合物及含碳煙塵等，氣體部分則包括有一氧化碳、二氧化碳、氟化氫、四氟化碳、六氟化二碳、四氟化硅、硫化氫、二硫化碳、水和氣碳化合物等。而其組份則與電解質成份和操作溫度有關.在電解質的蒸發成份中95%以上是NaF-AlF3，而不是穩定的固體，其冷卻卻生產的亞穩態固相存在以下分解反應：5NaAlF4=Na5Al3F14+2AlF3氟化鋁的外排還包括添加環節的揮發，雖然如今均采用點式下料，并采取氧化鋁覆蓋的形式添加，但是電解槽下料口的高溫及陽極氣體的外沖，都加速了氟化鋁在這一環節的外排。當然，氟化物或其他顆粒離開電解槽并不意味著都是損失，因為如今電解槽集氣凈化效率都能達到98%以上。以300KA電解槽計算排氟量17.8kg/t-Al，則回收量則達17.44 kg/t-Al，實際排損量只有0.356 kg/t-Al?？梢娊泝艋到y的揮發損失只是較小量，當然，這與凈化系統的凈化效果關系很大。

3.4無組織排放:

無組織排放包括揮發或者粉塵飛揚沒有經過凈化系統的部分。電解槽由于槽罩板密封不好，以及各種操作打開槽罩板期間，揮發物及粉塵飛揚直接排在電解槽外。更換陽極時，熱殘極在降溫過程中存在揮發損失。部分的揮發和飛揚都是經過電解車間廠房排放無法回收。有關專家在針對這一問題進行了研究，在冷卻過程中將陽極密封，對釋放出的氣體進行取樣分析。得出的數據顯示，平均揮發物為0.063-0.093kg（F）/t-Al?？梢?，這一部分在整個揮發、飛揚過程中所占的比例并不大。由于這部分是直接排入大氣中，所以，對于環?？刂苼碚f，這部分卻是主要控制對象。

四.冰晶石單耗:

冰晶石的使用一般都是在電解槽啟動時，尤其是在新系列啟動時需要大量的電解質，而在正常的生產過程中幾乎是用不上冰晶石的。正常生產過程中，電解槽還會產出多余的電解質，因為生產過程中電解槽電解質的增加量比損失量要大得多。

4.1電解質增加項:

電解生產過程中，電解質量增加的渠道主要是氟化鋁的添加和氧化鋁中鋰、鉀等雜質的進入。鋰、鉀在電解質成分中生成部分堿性冰晶石，氟化鋁可與氟化鈉反應生成冰晶石，所以如果總是出現電解質過量，也可能使氟化鋁單耗增加。

4.2電解質的損失項:

理論上是不存在損失的，而實際上卻也存在損失渠道。一是揮發，因為大部分的固氟顆粒來自于電解質的揮發，對于電解槽而言，攜帶固氟顆粒損失的驅動力正是CO和CO2氣體流速造成。二是電解質混入電解槽上部結殼塊中（面殼塊）。當然，電解槽處于熱行程時，面殼塊也會轉成電解質。所以此項并不是實質性損失，只是一種轉換。機械損失則是實質性損失。

五.電解質與面殼塊平衡:

5.1多余電解質的產生:

電解生產中，多余的電解質多以取出的形式，使其冷卻形成電解質塊儲存備用。這些多余電解質的產生，一部分就是前面提到的電解質的增加項中的內容，雖然電解質具有揮發性能，但是從氟平衡分析，電解煙氣凈化過程中得到的副產品就是氟化鋁和冰晶石。由此保證了電解質的平衡，再者加之電解槽熱行程熔化爐幫及面殼塊產生電解質，使生產得到多余電解質。

5.2多余面殼塊的產生:

面殼塊過多主要是以爐面保溫料過剩的形式出現。在電解生產換季之時，特別是氣溫回升，需要對保溫料減薄，這樣換極產出的保溫料結殼塊不能被完全消耗。當然，面殼塊多出還與操作管理有關，如補充過多的氧化鋁粉做保溫料，或者因為定容器漏料、余風漏料造成的保溫料非正常增加。以及技術條件紊亂，電解質過低，槽子冷行程出現的卡堵火眼造成的爐面積料。這些現象造成面殼燒結過厚，更換陽極時不能夠消耗完畢，產生面殼塊過剩。生產實踐證明，面殼塊中含有30%左右的電解質。氟化鋁與氧化鋁中的鈉作用對面殼塊和電解質量的平衡都會有影響。因為電解質可以在電解槽出現冷行程時進入面殼塊中，而面殼塊也會在電解槽熱行程時進入到電解質中。

5.3從物料平衡計算判斷:

通過物料平衡計算也可以知道，正常生產中除原鋁之外，還應該有部分物料產出。以320KA電解槽為例：凈化效率（全氟）98%,以20kg/T-Al的氟化鋁消耗來計算，則每噸鋁應有20-0.618=19.382kg的氟化鹽產出。以一個年產25萬噸的系列計算，一年產出4845噸電解質或者面殼塊屬于正常的。當然，這一部分產出是在一定條件下對可以部分轉換成氧化鋁單耗，所以并不一定每個時期都是按照計算值產出。