高分子比电解质在铝工业的应用及节能效果研究

【摘要】：铝电解是高耗能工业,随着目前电价的高企以及产能过剩导致的原铝价格偏低,如何有效实现节能降耗是整个行业所关注的问题。本课题针对目前部分电解铝企业生产中出现的由于锂盐等添加剂含量的自然累计上升引起的电解温度过低、氧化铝溶解性能差、炉底状况变差等问题,以电解质改性为手段,利用高分子比电解质电导率高的特点,同时结合锂盐等添加剂含量升高带来的电解质初晶温度大幅降低的现象,开发一种高分子比、多种添加剂配比合理的电解质体系。该体系具有电导率高、初晶温度合理、与目前工业生产实际相适应的特点,是实现电解铝工业能耗降低的新方向,因此开展高分子比复杂电解质体系的开发和应用研究,对于补充和完善铝电解基础理论和指导电解铝生产以实现电解铝持续节能具有重大理论和现实意义。 将高分子比复杂电解质应用于200KA电解槽上进行工业实验,通过缓慢调节的方式逐步改变电解质成分,定期取样分析,使其逐渐趋近目标参数。在考察期内,对平均槽电压、电流效率、电解温度(过热度)、两水平和炉底压降、极距、单位极距压降以及其它与电解槽运行状况相关的各项参数进行了实时监测,并与实验前及同时期其它电解槽进行了对比分析,评述了高分子比复杂电解质的性能特点及对电解过程的影响情况： 1.两台实验槽分子比均稳定在2.7左右,同时电解温度有了明显的上升,由实验前的920℃左右升至935℃。电解槽槽底状况明显好转,炉底沉淀与结壳减少,炉底压降大幅下降,平均降低33.5mv。实验槽稳定性增强,电压摆动明显减少,平均摆动时间降低50%,同时,炉膛内型保持良好,炉帮平均厚度较实验前有所增加,侧壁温度下降明显； 2.实验前后平均槽电压大幅下降,平均降低55mv,同时盘存电流效率稳中略升,保持在91.5～92.5%之间,经测算,两台实验槽平均直流电耗为12662kwh/t.Al,平均比实验前降低304kw.h/t.Al; 3.在平均电压下降、电流效率提高的情况下,采用加大大面覆盖料、减少净化系统通风量等措施来减少能量散失,确保了能量收支平衡,实验槽生产运行平稳。 【关键词】：铝电解质 高分子比 工业实验 氟化锂 节能降耗
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TF821
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 国内外研究现状10-18
• 1.3 本文研究的内容和意义18-22
• 第2章 高分子比复杂电解质导电性能实验研究22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 实验22-25
• 2.2.1 电导池等效电路22-23
• 2.2.2 实验装置23
• 2.2.3 测试原理及方法23-25
• 2.3 分子比对铝电解质电导率的影响25-26
• 2.4 添加剂对铝电解质电导率的影响26-31
• 2.4.1 锂盐含量对电导率的影响26-27
• 2.4.2 钾盐含量对电导率的影响27-28
• 2.4.3 镁盐含量对电导率的影响28-29
• 2.4.4 钙盐含量对电导率的影响29-30
• 2.4.5 氧化铝浓度对电导率的影响30-31
• 2.5 过热度对电导率的影响31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 工业实验方案及实施33-40
• 3.1 引言33
• 3.2 工业实验方案33-35
• 3.2.1 实验槽选择33
• 3.2.2 实验药品及仪器33-34
• 3.2.3 实验前监测34
• 3.2.4 调整目标34
• 3.2.5 调整期检测分析与物料配比调整34-35
• 3.2.6 运行考察35
• 3.3 工业实验历程35-38
• 3.3.1 实验前基本工艺参数测量35-37
• 3.3.2 实验槽电解质调整过程37-38
• 3.4 需要说明的问题38-40
• 第4章 高分子比电解质工业实验结果与讨论40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 技术指标分析40-43
• 4.2.1 分子比40-41
• 4.2.2 槽电压41
• 4.2.3 电解温度41-43
• 4.2.4 电流效率43
• 4.3 电解槽槽况分析43-47
• 4.3.1 电解槽稳定性43-44
• 4.3.2 极距变化44-45
• 4.3.3 单位极距压降45
• 4.3.4 炉底压降45-46
• 4.3.5 高分子比电解质对日常作业的影响46-47
• 4.4 原铝质量分析47-48
• 第5章 高分子比复杂电解质体系经济效益分析48-54
• 5.1 引言48
• 5.2 工业实验技术经济分析48-49
• 5.2.1 技术指标48-49
• 5.2.2 经济指标49
• 5.3 实验槽深度节能潜力分析49-52
• 5.3.1 能量平衡测试49-50
• 5.3.2 结果讨论分析50-52
• 5.4 需要说明的问题52-54
• 5.4.1 高分子比电解质对电解槽寿命的影响52-53
• 5.4.2 实验槽阳极消耗情况53-54
• 结论54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 附录A 攻读学位期间发表的论文60

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