由于我国不同地区的氧化铝铝土矿品位相差较大(见表1)，以黄河流域即河南和山西的铝土矿为原料生产的氧化铝粉中，含有不尽相同的钙，锂，钾等微量元素，当电解铝厂长期使用某种杂质较高的氧化铝时，这种杂质就会在电解质中富集，致使电解质体系发生较大变化，给电解槽的长周期平稳生产带来重大影响。
表1 各氧化铝厂中锂含量分析
某铝厂长期使用河南境内的某铝厂的氧化铝，该厂的氧化铝中含有较高的钙，锂，钾的微量元素，尤其是锂元素，造成电解质体系具有较高的锂含量，致使现阶段电解槽初晶温度温度偏低，闪烁效应大量增加，氧化铝溶解性降低，造成大量炉底沉淀，同时在槽内易形成炉底结壳，降低电解槽的稳定性，给电解生产带来较大的影响。电解质中的LiF会随着电解槽槽龄的增加不断富集从而改变电解质的性质，给电解生产技术指标造成巨大影响。导致电解质富集较高的LiF，造成电解质初晶温度过低，温度呈明显下降趋势，达到905度左右，使电解质成分变的复杂，闪烁效应大量增加，氧化铝在电解质中的溶解度降低，造成炉底沉淀，电解槽稳定性降低，电解质中碳渣难以分离，同时在槽内易形成结壳，影响炉底压降，使槽况难以稳定运行，技术条件保持难度增加，电解槽的正常生产难以为继，对稳定生产极为不利。
2 目前电解铝厂生存困境，急需严控成技能降耗的需求
国家工信部2013年1月28日下发《铝行业准入条件(2012)》(征求意见稿)。《条件》对电解槽能源消耗做出了明确规定：新建和改造的电解铝液综合交流电耗低于13300kwh/tAl,现有的电解铝企业综合交流电耗必须低于13900 kwh/tAl。
同时，受电力成本高、铝价持续走低和日益严峻的环境污染等诸多因素影响，电解铝企业综合成本也随着电价水涨船高，面临产量越大亏损越严重，使电解铝厂面临生存困境，急需严控成本。
2014年在现有复杂电解质体系的情况下，通过努力，我们实践总结了一些工作实践经验，寻找适合现阶段多元电解质体系下电解槽稳定节能生产的方法，并积极努力，持续不断的学习着。
3 电解质体系对生产技术条件的影响
电解质的组成以冰晶石和氧化铝，氟化铝和氟化钙为常用添加剂，电解质的组成对初晶温度，分子比，密度，电导率等起着界定性因素。
3.1高锂盐对初晶温度的影响
张跃宏等对电解质中含有3%的氧化铝，分子比体系2.3的电解质初晶温度进行测定，实验结果表明，氟化锂添加量在0-7%含量变化时，体系的初晶温度从967降至902度。某厂由于锂盐在电解质中的富集，电解质的温度也有较大的降低(见表2)。
表2 锂盐富集对槽温的影响
从上表温度的变化，我们可以看出随着锂盐在电解质中的富集，电解槽温逐年降低。六年时间年均氟化锂增加0.98，槽温每年降低8.33度。
3.2电解质密度的影响
实现霍尔-埃鲁法炼铝的关键之一是电解质与铝液的顺利分离，这一过程主要靠两者的密度不同实现，因此低密度的电解质对铝电解过程是必要的。
一般认为添加剂对Na3AlF6-Al2O3体系密度的变化关系可从下图判断(见图1)。
图1 添加剂对Na3AlF6-Al2O3体系密度的影响
如图所示，当Na3AlF6-Al2O3中含有LiF时，熔体密度降低，更有利于铝液与电解质分离。
3.3 锂盐对电压，分子比，Al2O3熔解度的影响
根据邱竹贤编著的《预焙槽炼铝》书中添加剂对电解质导电性的影响，可知锂盐每增加1%可降低工作电压30mv左右，对分子比增加0.07。
但是，随着锂盐含量的增加也会降低Al2O3在电解质中的溶解度，增加突发闪烁效应，故锂盐含量并非越多越好，一般控制在4%以内较好，可见电解质成分的改变会影响到电解槽技术条件，电解温度，分子比，氧化铝溶解度，导电度的变化，如果工艺技术条件搭配不当，会影响到电解槽的平稳和能耗。
4 KF对电解质的影响
中南大学刘芳玉对KF添加剂对电解质体系初晶温度进行研究，实验表明KF每增加1wt%电解质体系的初晶温度降低3—4℃。
钾盐可以提高电解质对氧化铝的溶解性，降低锂盐的负面影响。
五十年代前苏联一些学者研究了用钾盐取代钠冰晶石以解决在钠冰晶石体系中低温对氧化铝溶解度较小的问题，然而在试验中发现钾盐对碳素材料的渗透力非常强，大约为钠盐的数十倍。
国内外对添加剂KF的研究相对较少，资料显示KF对电解质具有降低电解质密度，提高电解质体系的氧化铝溶解度，消除阴极结壳，目前在KF含量为2.4%情况下，电解槽运行较好，说明KF在低浓度的情况下，是电解生产允许的。
5 400KA电解槽多元电解质体系节能技术实践
2014年初至年末，某厂针对多元电解质体系现状，针对节能降耗的电解生产需求，通过使用部分进口氧化铝，稀释电解质中的锂盐钾盐含量，调整分子比，因槽制宜采取降电压工作，调整极上保温料厚度，规范化操作，科学的管理理念等，对技术条件优化。
5.1 采用稀释法合理搭配使用进口氧化铝降低电解质中的锂盐钾盐含量
进口氧化铝含有较低的锂盐钾盐，通过调整氧化铝的使用结构，使过热度保持适当，从分发挥锂盐钾盐的正面作用，提高电流效率。
5.2 分子比
从历年分子比变化来看，分子比保持在2.75—2.85之间是合适的，过高电解质发红碱性严重，大壳包过硬不易处理，碳渣不易分离，过低电解质发粘，流动性差，易堵料下料口位置易形成沉淀。
5.3 电压的调整
从2014年平均电压的保持可以看出，电解槽整体运行性稳定，平均电压降低了120 mv,达到了预期的效果，高锂高钾的低温生产，降低了电解槽的热损失，对节能有一定的正面作用，2014年因槽制宜，在槽子稳定，质水平稳定的前提下，将平均电压降至3.978V,达到了节能降耗的目的。
5.4 调整极上保温料厚度，加强角部极保温，减少热损失，遏制角部极伸腿肥大
在长期的电解生产中，400KA电解槽四个角部极极易形成伸腿，伸腿处理难度较大，必须对电解槽加强脚部保温，对角部散热孔进行封堵，加强角部保温，在一定程度上遏制了电解槽四个角部的伸腿的形成，目前取得了较好的效果。极上保温料由16-18cm增加至19-21cm，有效的提高了极上保温料的保温作用。
5.5 加强过程控制
400KA电解槽在电压降至3.95V-3.90V时电解槽比较敏感，电解槽需要我们精细化规范化操作，换极时尽量扒净极上浮料，阳极设置精度要精确尽可能减小误差，换极时要使用移动托盘，减少换极造成的时间热损失，同时槽盖板要尽量密封好，减少热损失。
5.6 树立科学的管理理念
因槽制宜，与时俱进，通过尽可能的减少人为干扰，充分利用计算机控制，通过查看曲线结合现场情况分析、判断指导生产，出现异常，及时处理，防止异常情况恶化。
经过一年的实践，2014年指标相对比2013年指标取得一定的成效(见表3)。
表3 2014年底指标与2013年指标情况
通过实践，从上表可以看出2014年较2013年，直流电单耗降低了278 Kwh/t.Al，平均电压降低了0.12mv，电流效率降低了0.5%，炭耗降低了9 Kg/t.Al，氟化铝降低了3 Kg/t.Al，在节能降耗上取得了一定的成绩。
6 结 语
目前电解铝企业为能耗较高，需要我们降低电耗，节能降耗，面对对高锂高钾的电解质体系现状，我们不能按传统的电解槽进行管理，需要我们因槽而异对待处理，槽温低要在工业生产可控的范围内进行，现阶段槽温过低，锂盐过高，氧化铝的溶解性较差，需要我们适当的使用部分进口氧化铝，调整下电解质中锂盐的含量，对氧化铝的溶解性有所提高，使沉淀结壳生成的几率降低，分子比调整到适合目前电解质体系的需要。同时加强现场员工的标准化培训，提高实操技能，通过优化技术条件调整氟化铝添加量，使电解槽安全稳定运行，达到节能降耗的目的。
参考文献
[1] 辛鹏飞.富Li、K工业铝电解质的物理化学性质研究.2012.5
[2] 邱竹贤.预焙槽炼铝.第三版;冶金工业出版社
[3] 黄海波.NaFKFLiFAlFlt3gt系铝电解质熔盐电导率研究.2009.5
[4] 杨晓东 岳海涛 赵浩然.400KA电解槽低温运行优化.2013.2
[5] 程保生. 铝电解质体系中锂盐含量对技术参数的影响. 甘肃冶金.2012.10
[6] 杨玉荣. 在复杂电解质体系中预焙电解槽低电压工艺技术探讨.轻金属。2011.12
[7] 内部资料
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编辑：中冶有色技术网
来源：陕县恒康铝业有限公司、伊电控股集团有限公司
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