铝电解电容范文1
[关键词]铝电解电容 低阻抗
中图分类号：TH551 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0400-01
一、引言
高频低阻铝电解电容器在高频下的阻抗值大小，是这类电容的主要电性能指标，在电子产品使用过程中时常发生因铝电解电容器阻抗偏高，在高频下抗纹波能力差，出现铝电解电容器提前失效现象。为提高铝电解电容的抗纹波能力，在铝电解电容的制造过程一般是要想办法降低铝电解电容的阻抗值。本文是就个人的经验和大家探讨几种通过设计和工艺改善来降低高频低阻电容阻抗的方法，实现小型化大纹波电流。
二、 铝电解电容器的芯子结构及阻抗构成
2.1 铝电解电容器的芯子结构
铝电解电容器的芯子结构主要组成部分有：正极导针、负极导针、正极箔、负极箔、电解纸、电解液；
铝电解电容器的正极是正极箔，箔表面经过化成工艺产生一层铝的氧化物Al2O3，通过正极导针引出；铝电解电容器真正的负极是电解液，为了便于与外部电路连接，故通过一层负极箔由负极导针引出。
为了避免铝电解电容器内部正极和负极直接接触造成短路，正极箔和负极箔之间夹了一层电解纸，电解纸主要起到吸附电解液和隔离作用。
2.2 铝电解电容器的阻抗构成
为了研究铝电解电容器的阻抗，先来看一下铝电解电容器的内部等效电路：
从图1可看出，铝电解电容器的内部除了电容以外还存在等效串联电阻、寄生电感。其中等效串联电阻主要由以下几部分产生：引线电阻、刺铆接触电阻、金属氧化膜介质电阻、电解液电阻、电解纸电阻等。等效串联电阻带来的阻抗值加上寄生电感产生的感抗值（主要在高频条件下体现）共同组成了整个铝电解电容器的阻抗值。
三、铝电解电容器的低阻抗设计对策
为了降低铝电解电容器的阻抗值，就必须降低等效串联电阻和寄生电感。
3.1 等效串联电阻
3.1.1 引线电阻
铝电解电容器的引线如下图2所示，它由铝线（部分被压成引线舌片）与镀锡铜包钢（CP线）对焊而成：
引线电阻主要来源于铝线与镀锡铜包钢线的焊接带来的接触电阻，需要采用高纯度高品质的铝材，保证引线的镀锡、镀铜工艺，以提高对焊质量，来降低整条引线的电阻。
3.1.2 刺铆接触电阻
刺铆接触电阻指的是引线舌片与正极箔、负极箔铆接时产生的接触电阻，铆接部位细节。
由于高频低阻电容器多采用高电导率电解液，含水量较大，容易发生水合作用，刺铆工艺控制不好，引线舌片和电极箔之间存在较大间隙，如下图5，接触面积较小，接触电阻就大，同时含浸时电解液渗入空隙处进一步加剧接触电阻变大，对等效串联电阻影响非常大。
3.1.3 金属氧化膜介质电阻
金属氧化膜介质电阻是指铝箔表面形成的金属氧化膜本身带来的等效串联电阻，主要与化成箔工艺、铝箔材料有关，需要化成箔生产厂家努力降低铝箔表面金属化氧化膜介质损耗，来达到降低等效串联电阻的目的。
3.1.4 电解液电阻
电解液电阻是工作电解液带来的等效串联电阻。降低电解液的电阻率均是通过提高电解液的电导率来实现，但是电导率与电解液闪火电压是成反比的，因此如何做到在保证必需的闪火电压的前提下尽可能使工作电解液具有更低的电导率，一直以来都是各电容器生产厂家深入研究的课题。
3.1.5 电解纸电阻
电解纸会产生一部分阻抗，选用密度低，厚度更薄、渗透性好的纤维材质做成的电解纸能有效降低电解纸电阻。
3.2 感抗
电感是由电流流过电极箔、引线时产生的，铝电解电容器的感抗主要来源于引线的电感和芯包卷绕产生的寄生电感，尤其在高频条件下，感抗占主导地位。
对于引线式铝电解电容器，选择短而粗的引线能有效降低感抗值；芯包卷绕应该尽量保证卷绕圈数越少，则寄生电感就越小，因此矮而胖结构的铝电解电容除了铆接点数少导致等效接触电阻偏大以外，圈数太多，高频寄生电感太大也会导致铝电解电容器整体阻抗值变大。
因此设计选型时在考虑电源板尺寸限高的同时，也一定要注意兼顾铝电解电容器的阻抗值特性，高频滤波部分优选结构细而长的铝电解电容。
四、典型应用案例
为提高电源板机插率，减小PCB面积降低成本，研讨二次滤波高频低阻铝电解电容器由卧式改为立式机插方案。现有35V470uF规格高频低阻铝电解电容器，尺寸为10*20mm，容量再大尺寸只会更大，立式机插后均超过电源板12.5mm限高要求，只能采用卧式插件，为达到可立式机插方案，联合铝电解电容器厂商研讨解决方案，确定选用小型化大纹波高频低阻抗系列产品，具体如下：
4.1 改善措施：
根据上文分析，为了提高铝电解电容器的抑制纹波能力，减小发热量，需要降低高频阻抗，具体措施如下：
1.1 采用高耐热超低阻抗电解液，降低电解液电阻；
1.2 采用低阻抗电解纸，降低电解电阻；
1.3 采用高气密性封口丁基胶胶塞，提高气密性，延长铝电解电容器寿命，提高耐纹波电流；
1.4 同时为了满足限高要求，物料高度控制在12.5mm；
1.5 优化刺铆工艺，降低接触电阻值
4.2 常规参数对比：小型化大纹波35V330uF高频低阻产品，与原35V470uF普通高频低阻产品关键参数对比如下：
35V/330uF小型化高频低阻铝电解电容器，通过电容器材料及工艺上的改善，从以上参数测试可知，阻抗和纹波电流均优于容量更大的35V470uF普通高频低阻产品，同时尺寸10*12.5贴板机插后满足电源板限高要求，达到可立式机插降成本方案。
五、小结
铝电解电容器的内部阻抗值对产品性能影响较大，对整个开关电源滤波效果起到关键作用。降低铝电解电容器的阻抗值需从原材料、生产工艺、内部结构设计等多方面因素入手，而不能仅仅简单的通过增大电解液含水量来降低阻抗。
同时电源设计选型时也需重点关注滤波电容的阻抗值参数，选择低阻抗的铝电解电容器才能达到更好的滤波效果，有效提高电源工作效率。
参考文献
[1] 林学清，洪雪宝 铝电解电容器工程技术 厦门大学出版社
铝电解电容范文2
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。
铝电解电容范文3
关键词：电解铝厂；电气设备；节能技术；应用研究
本文针对电解铝厂电气设备节能技术的应用研究，从电气设备的应用现状入手，根据电气设备的能源消耗问题分析，对电气设备节能技术研究展开论述。希望本文的研究，能为提升电气设备节能技术在电解铝厂中的应用水平，提供参考性建议。
一、电气设备的应用现状
现阶段我国的电气设备的应用状况而言，电解铝厂的产能大多在10万吨至50万吨之间，供电系统电压一般是220kv，只有小部分企业采取110kv或者330kv的电压。对整个电解铝的生产体系而言，整个电解铝厂的总用电负荷中，有95%是直流负荷，而剩余的5%则是电力的用电负荷。
一般情况下，由整流机组为直流负荷进行供电，其一次电压即为供电电压。调压变压器一般是利用递降和自耦式调压方式工作，大多采用强油风冷的方式进行冷却降温，将二极管作为整流的元部件，而对于整流机组而言，其调压的方式则是利用晶闸管或者有载调压开关来实现的。
电解铝厂的照明系统是按照车间来划分并设置的，供电的电源则直接从低压配电的体系中引入，利用照明的配电箱在对其作出二次分配；电解铝厂房中，主要利用化物灯进行主要照明，而将节能效果比较好的荧光灯进行辅的照明，在电解铝道路的照明中则利用高压钠灯进行照明。
二、电气设备的能源消耗问题
虽然现阶段我国的电解铝厂中，电气设备技术已初步成熟，但电解铝厂的电气设备在能源消耗方面仍然存在着以下几个问题：1、现阶段电气设备所用的变压器大多是递降式的调压变压器，这种变压器在结构的容量方面大概是电气的两倍，所以在工作时需要建立稳定绕组和补偿绕组；2、对于自耦式连续变压器，其结构的容量大概是电气的1.5倍，但是因为受到各种因素的影响，在其工作时同样需要稳定绕组和补偿绕组。这两种变压器的容量比较大，且都需要稳定绕组，加大了能源的消耗，同时，因为采用强油风冷的方式对调压变压器进行冷却，使得变压器辅机的能源损耗程度加大。
三、电解铝厂电气设备节能技术的应用分析
（一）注重节能技术的供配电系统应用
电解铝厂中电气设备的技能技术的应用，首先要注重节能技术的供配电系统应用。供配电系统中，节能技术的关键环节是设计及优化阶段，这是极容易被忽视的环节，选择适合的电解铝厂供配电设备，要结合工厂自身的实际条件，将成本投资考虑在内，使节能型配电系统充分发挥优势。在选择供配电设备时，首先要确保供电电压的合理性，电容量的大小能够直接控制用电成本，以此方式M行节能。其次，由于变压器耗能大的特点，因此要选择节能型变压器，在满足正常功能与安全的前提下，降低变压器的用电成本。另外，还要选用无功补偿装置，提升功率因数，避免电能的浪费，保证电气设备提高利用率。
（二）选择恰当节能设备提升技术水平
为了使电解铝厂中的电气设备发挥节能作用，必须选择恰当的节能设备，提升电气设备的技术水平。选择恰当的节能设备需要注意两方面，一方面是大力推广变频器，改变闸阀控制流量的工频状态，降低电能的耗费。通过变频调节，使电机的输出功率在可控制的范围之内，减少功率的输出，以提高节能效果，达到节能的目的。另一方面要注意使用低电阻电缆，合理的选择导线截面。在输电线张，电阻越小，消耗的能量就越少，根据该关系，一般要选用低阻值降低损失，降低电缆的散热量，同时减少事故发生的概率。在设计电缆的时候，要充分考虑负荷容量和扩建，使用截面面积较小的电缆。
（三）加强电解铝厂中电力计量的管理
电解铝厂中的电气设备节能技术应用，需要加强对电力计量的管理。主要包含量方面的含义。首先加强管理避免计量问题为电解铝厂带来隐患，对其装置进行实时跟踪和抽样鉴定，对测量数据进行分析。另外，根据电能计量的相关结果，电解铝厂要根据结果制定长期有效的机制。在电解铝厂中，无论是办公室还是车间，都可以通过这些设备的电量使用情况，制定相关措施，降低不必要的能源损耗，以此降低企业产品成本。总之，加强电解铝厂中电力计量的管理，就是通过空调、照明电量的比较，判定设备的使用情况，提升节能技术水平。
四、结论
节能技术的应用，是降低工程用电成本低额有效方法之一。不仅能够降低能源的损耗，还能为企业的发展做出巨大的贡献。任何企业要清楚的认识到设备节能的重要性，在节约能源的条件下，实现工厂经济效益的最大化。本文针对电解铝厂电气设备节能技术的应用研究，是从电气设备的应用现状入手，根据电气设备的能源消耗问题分析，对电气设备节能技术研究展开了论述。最后，本文提出了电解铝厂电气设备节能技术应用的几点注意事项。第一，注重节能技术的供配电系统应用；第二，选择恰当节能设备提升技术水平；第三，加强电解铝厂中电力计量的管理。希望本文的研究，能为提升电气设备节能技术在电解铝厂中的应用水平提供一份借鉴。
铝电解电容范文4
近几年来，由于国内电解铝产能的过度扩张使得电解铝供应出现了严重过剩，再加上世界经济复苏缓慢，铝的消费市场显得异常疲软。在严峻的市场环境下，为了有效地刺激铝消费、夯实转型升级工作、尽快走出困境，云南冶金集团经过多方调研和慎重考虑，决心开展铝空气电池的研发工作，不断拓展铝产品的应用领域，刺激铝消费市场的良性增长。就这样，一场没有硝烟的战斗就此打响。
云南冶金集团拥有铝土矿、氧化铝生产、电解铝及铝材加工等完整的铝产业链，自主研发的铝空气电池技术在催化剂的催化效率、铝合金阳极的腐蚀率、电池组的能量密度等方面取得重大突破，并联合中南大学等高校科研院所共同研发，先后突破了电池中催化电极效率低、铝合金电极腐蚀严重、电池工作过热等一系列关键问题，已生产随身电源、盐水灯等系列产品，制备出通讯基站备用电源样机，下一步将制备的铝空气电池试用于电动汽车。集团正在从传统的冶金企业逐渐向新能源、新材料领域延伸转型。
云南冶金集团拥有完整的铝产业链，年产铝土矿250万吨、氧化铝100万吨、原铝120万吨、炭素及炭素制品50万吨、铝合金及铝加工产品70万吨，为铝空气电池的实施奠定了坚实的产业基础。原铝生产主要采用水电，添加合金元素制备铝合金负极，通过铝空气电池，将铝合金中化学能转化为电能，废电解液中的铝酸钠和氢氧化铝通过氧化铝生产流程制备氧化铝产品，作为电解铝的原料，完成铝产业的循环，真正发挥铝作为“绿色能源储备银行”的功能。
云南云铝慧创绿能电池有限公司（简称“慧创公司”），由云南冶金集团主导，云南铝业股份有限公司和云南冶金集团创能金属燃料电池股份有限公司（简称“创能公司”）共同发起组建，主要从事金属燃料电池产品、电极材料、纳米催化材料（纳米二氧化钛、纳米二氧化锰），合金材料及高纯氧化铝的生产及销售，并提供应急备用电源、孤岛及微电网电源、汽车增程式电源的集成方案及生产服务。公司下设五个部门，包括制造部、技术质量部、营销部、财务部、综合办。现有专业技术人员41名，其中，中、高级职称人员20人，博士11人，硕士8人，其中：博士生导师2人、正高级工程师10人、国家新世纪百千万人才1人、云南省学科带头人1人、云南省技术创新人才4人。
公司定位成为全球的备用电源及孤岛电源的优质提供商，开发三类产品――“一主两辅”。一主是铝空气电池产品，两个辅助产品是多品种氧化铝（铝空气电池使用过程中电解液产生氢氧化铝的一个高附加值应用，也是支撑铝空气电池完整运行体系的核心技术方向），二次锌电池（CYMCO-AZ电池和CYMCO-BZ电池）。二次锌电池的作用就是补充铝空气电池的不足，其中CYMCO-AZ电池将补充和助推铝空气电池，CYMCO-BZ电池配合铝空气电池形成完整的系统。
CYMCO-AZ及BZ电池均将引进国内外先进的技术。CYMCO-AZ电池准备引进加拿大滑铁卢大学技术，我公司直接生产和运用，CYMCO-BZ电池准备和中南大学合作。AB类电池不仅仅是辅助铝空气电池形成完整体系，其也具有自己市场。
现在铝空气电池技术已经取得突破性进展，空气电极及特种铝合金技术达到国际先进水平；目前开发出的盐水灯及随身发电机产品，为户外、应急、海岛等无电缺电地区的照明及电子产品充电提供了优质的电源解决方案；已开发出的标准电池为通讯基站、家庭备用、边防哨所、环保厕所、矿山等的备用电源及新能源汽车增程提供了安全环保绿色的新能源解决方案。
铝空气标准电池采用模块化设计，可根据客户的要求进行二次开发，满足客户对电池电压、功率和容量的要求；具有：不依赖电网充电，电量消耗完以后，只需要更换铝板和电解液就可以重新使用；能量密度高，是铅酸电池的12倍，锂电池的3倍；搁置寿命达到20年，搁置过程中电池性能不会衰减等优势。
个人随身电源产品（盐水灯和随身发电机）采用的是创能公司自主研发的铝空气电池技术，是一种高能量、长续航的新型绿色能源。无需充电，电量用完时，更换盐水和铝板便可以再产生电量，盐水灯加入一次盐水可以照明7小时，为手机充电两次，更换一次铝板可以为手机充电55次；随身发电机加入一次盐水可以照明7个小时，为手机充电两次，更换一次铝板可以为手机充电60次。特别适合户外活动、突发停电、长期出差、缺电地区使用。随身发电机和盐水灯均通过FCC认证、CE-EMC认证、ROHS认证。同时，电池工作所产生的废电解液经SGS和中国科学院分析测试中心权威机构检测，满足国家环境相关排放标准。
铝空气备用电源兼具了锂离子电池、铅酸电池、柴油发电机的优点，是一种无噪音、无污染、环保安全的备用电源。创能公司开发的铝空气备用电源具有：储电量大，可为90%以上的通讯基站连续供电20小时以上；工作温度适应范围广；安全环保，无爆炸危险；使用寿命长达6年，且存储容量不会衰减等优势，可为通讯基站、党政机关、数据中心、矿山、医院等用电安全等级较高的单位提供长时间稳定电源。
随着市场的逐步拓开，铝空气电池产品名声日益响亮，公司也将在“十三五”期间倾力能够打造一个完整的电池“生产―使用―回收”产业链，从真正意义去实践清洁环保的新能源产品。就目前的合作意向和合作进展来看，铝空气电池将逐步进入新能源汽车的使用链，这对于新能源市场来说将会是一项非常关键的历史进程。
铝空气电池具有能量密度高、不依赖电网充电、搁置寿命长、原料来源广泛等特点，被认为是“21世纪新绿色能源”，在备用电源及新能源领域具有巨大的市场空间。铝空气电池生产关键技术的产业化应用实现了云南省水电铝能源的循环利用，扩大了铝的应用领域，对云南省产业升级具有十分重要的意义。
铝电解电容范文5
关键词：阳极效应 环境工程 铝电生产
一、阳极效应的发生机理及对环境的危害
工业铝电解槽里氧化铝含量低于1%时，氟离子和氧离子共同在碳阳极上放电，形成氧氟化合物（COF），随后和其他吸附化合物一起积聚在阳极表面上。此时，电解质对碳阳极的湿润性变坏，电解质会在更大程度上为阳极所排斥，于是阳极的有效电流密度逐渐增加，达到临界电流密度时，便发生阳极效应。阳极效应是熔盐电解特有的现象，而以电解铝生产表现尤为明显。阳极效应的产生是多种因素耦合产生的结果，主要表现出电解槽在物料和能量转换过程中不相匹配的因素，因此导致阳极效应发生的主要有设备、原料供应、电解槽情况、操作控制等方面的因素。
阳极效应的最大危害在于阳极效应发生过程中产生的全氟化碳（简称PFCs，主要是CF4和C2F6）对环境的影响。CF4和C2F6是高温室潜势气体，其C-F键非常稳定、不易分解，并且具有很强的红外光线吸收能力，能吸收大量的地表及低空热辐射能，对全球温室效应影响很大。铝电解生产中，阳极效应还伴随着对大气臭氧层有破坏性的PFCs气体的产生。当今西方发达国家对铝电解的环保要求极为严格，已从传统的对氟化盐挥发控制，转向效应发生的PFCs=CF4+C2F6的控制，而控制PFCs（CF4·C2F6）气体是极为困难的。因此西方国家将电解铝技术输出到第三世界国家也是由于这方面的原因。随着我国可持续发展战略的倡导和节能减排政策的实施，减少温室效应，严格控制有害气体排放成为当前环境工程面临的重要任务。近些年来我国原铝工业的快速发展，产能、产量均居世界首位，减少PFCs （CF4·C2F6）排放是铝行业面对节能减排的现实问题。
二、控制阳极效应发生的具体措施
阳极效应发生的主要有设备、原料供应、电解槽情况、操作控制等方面的因素，因此，降低阳极效应系数，减少温室气体排放主要可以从重视设备管理、优化技术条件和改变管理观念等方面入手解决生产中存在的具体问题。
1.保证槽内原料的及时补充
电解质中氧化铝的含量是诱发阳极效应发生的关键要素。实现氧化铝的有效补充，氧化铝控制策略优化、氧化铝供配料方式优化、打壳下料机构的适时维护、氧化铝砂状含量的比例控制等都是在生产中要密切注意的内容。对氧化铝浓度的控制是通过分析电解质电阻变化引起的槽电压变化，进而控制槽电压来实现的。一般的控制策略下，物料平衡与能量平衡之间是存在缺陷的：在氧化铝投入量加大时控制电压是下降的，并且在电解质中氧化铝浓度达到最大时控制电压达到最小值。由于客观限制，解决这一缺陷是困难的。因此在控制过程中常出现失控情况。净化系统投料工艺、超浓相输送系统输送、现场包括卡锤头、堵料、冒料、下料器漏料和不下料等，都会对电解槽内氧化铝的补充产生影响。实际生产中，要对净化系统投料工艺、超浓相输送系统输送进行不断优化，针对氧化铝状况进行调整，避免出现载氟不均匀、结块、结渣等影响输送。为避免卡锤头、堵料、冒料、下料器漏料和不下料等影响生产，要指定专门人员通过及时分析电压与下料曲线过欠量的关系，经常进行现场巡查，及时发现问题并迅速处理。
2.改善技术条件，优化控制程序
槽型其技术条件的保持各不相同，要通过不断的实践来摸索本槽型不同阶段各项技术条件之间的匹配关系，寻求最优的技术条件保持范围，有利于降低效应系数。控制程序随着电解铝生产的不断发展在逐步升级，从最初的简单的下料控制到浓度控制、再到物料平衡和能量平衡控制，控制程序逐步科学化、智能化、人性化，操作界面更为友好。通过优化控制程序，能够更好的控制电解槽的物料平衡和能量平衡，降低阳极效应系数。阳极状况也是控制阳极效应一个环节。阳极状况分为阳极物化质量和阳极表面状态两方面。阳极物化质量对阳极掉渣、阳极消耗异常等有直接影响，进而成为阳极效应发生的诱因之一。因此在生产中要尽量使用高质量阳极。阳极表面状态主要是阳极表面的形状，改变阳极气体的溢出性质，目前主要的措施有梯形阳极、开槽阳极、开孔阳极等，采用这些措施的主要目的是减少气泡挠动，降低二次反应而提高电流效率或减小无效极距实现降低电解槽工作电压达到低电耗生产的目的，但实践表明这些措施对控制阳极效应也有贡献。电解工艺技术条件的合理配置是控制阳极效应的重要内容。平稳有序的工艺运行状况对降低阳极效应系数非常必要。铝量及铝水平、电解质高度、电压、覆盖料、分子比、引风量、槽温等技术条件对合理的能量耗散分布规整的炉膛内形有重要影响，同时也直接影响阳极效应的产生，因此在生产中要合理配置并尽可能保持稳定。
3.改变管理理念，经济效益与环保效益并重
摒弃以往对电解槽效应优缺点参半的错误认识，追求零效应系数管理理念。传统的观念认为阳极效应具有消耗炉底沉淀、清理阳极底掌、判定电解槽冷热状态的功能，大型预焙电解槽具有点式定容下料方式炉底沉淀少，单块阳极底掌面积小，炭渣容易排出，可采集和测量的参数多等特点，阳极效应对电解槽的热平衡和炉膛破坏严重，因此要树立零效应控制理念。通过对员工的操作技能和操作方法的培训，使之具备对电压曲线监控、下料系统异常处理、设备运行异常及时发现的能力，从而保证基础管理工作。
三、结束语
铝电生产中产生的阳极效应不仅影响生产，还会对环境造成极大的危害，随着时代的进步，节能降耗已成为大势所趋，愈来愈受到人们的重视。传统的铝电解生产及对阳极效应的理解和管理已经无法适应当前形势的要求，随着我国可持续发展战略的深入，铝电解生产实现零效应管理是今后发展的方向。
参考文献
铝电解电容范文6
关键词 炉底沉淀；电能利用率；换极作业；堵卡打击头；技术参数匹配
中图分类号TQ151 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）98-0071-02
电解槽炉底沉淀对电解槽安全高效生产有很大的危害，一方面沉淀随着液体流动而磨损阴极，据邱竹贤研究，软沉淀的电导率是传统电解质的一半，沉淀会使周边的阴极有很大的电流密度，容易受到腐蚀，缩短槽寿命，另一方面，槽底沉淀会增加槽底电阻，使炉膛畸形，造成电解槽电压不稳定，迫使电解槽的极距降低，增加铝的再溶解量，大幅度降低电流效率，升高运行电压，降低了吨铝电能利用率，增加了吨铝成本。
某厂306KA电解槽自投产以来，技术参数和作业方式经过多次调整，逐渐总结出适宜的做法，预防并消除了炉底沉淀，稳定了电解槽况，提高了电流效率，降低了电耗。
1 306KA电解槽沉淀产生的原因
现代电解铝工艺普遍采用中间点式下料的方法向电解槽内添加氧化铝粉，正常情况下，不会产生沉淀，但是在实际生产中，会出现短时间内进入大量的氧化铝粉和电解质块的情况，物料无法被全部溶解，便沉积槽底，形成在铝水下的沉淀，经久不化，则变成结壳。产生沉淀的主要原因有：
1）換极作业操作不合理性是沉淀的重要原因之一。初期換极存在以下三种问题，是制造沉淀的主要原因：（1）是換极前不扒出极上浮料，提极后残极四周浮料全部进入槽内；（2）是更换阳极时壳面开口不合理，造成进入过多物料；（3）是管理制措施不完善，提极时掉入电解槽的块料捞不干净；
2）堵击头现象造成的沉淀，也是投生成沉淀的重要原因之一，306KA电解槽中缝设计阳极间距为200mm，由于电解槽不稳定，加之使用的打壳气缸是小气缸，高压风在0.45mp左右，所以电解槽下料点堵打击头现象十分严重，经常出现在下料口堆积大量氧化铝粉，此时一旦下料口被打开，堆积的氧化铝粉迅速进入电解槽中，在下料点处的槽底形成大量沉淀，长时间堆积变成槽底结壳；
3）下料方式落后造成的电解槽炉底沉淀增加，306KA电解槽在设计时采用中间下料点五点同时进料，但在经几年的运行实践表明，五点同时下料一次性对电解槽供料量过大，下料经常出现沉淀，严重时变成结壳，也有悖于现代电解槽低氧化铝浓度稳定运行的理念，不利于氧化铝粉的充分溶解，易形成沉淀；
4）技术参数匹配不合理，GeaD等人对电解槽槽底沉淀的研究得出，槽底沉淀的组成主要是Al2O3和冰晶石的成分，沉淀物中的电解质成分非常接近于Na3AlF6槽内沉淀与氧化铝粉的共晶点温度为955℃z左右，因此，当电解槽使用低分子比，电解温度很低时，槽底沉淀就不容易溶化和消失，现代电解槽普遍采用低分子比和低温来提高电流效率，306KA建厂设计主要技术参数如下：铝水19cm～21cm 电解18cm～21cm，温度 940℃～950℃，分子比2.40，并且在电解质添加了2%～3%的氟化镁，在此组参数下，电解槽无法稳定，电解槽电压摆严重，炉底沉淀、结壳严重，散热孔出现发红现象，电解槽侧部、底部漏槽时有发生。
2 306KA电解槽处理沉淀的方法
针对某厂306KA电解槽实际运行的槽况，我们从以下几方面调整技术参数和作业方式，首先在源头上采取手段，防止沉淀进一步增加，然后调整技术条件，辅助人工处理消除沉淀。
1）规范换极作业规程，尽可能减小氧化铝掉入电解槽，主要做法
（1）换极前扒除极上浮料，减少提极后掉入物料量；
（2）换极开口有原来的三面密集开口改为两面松散开口，减少打壳开口时掉料量；
（3）设计中缝托架，在残极刚刚提起还没有离开电解槽前，将托架从残极上空隙处插入，来防止中缝大块掉入电解槽中，以减少换极时掉入电解槽中缝物料量。
2）针对易堵打击头现象，采取的做法是：（1）封新极时在靠近下料点附近使用大块结壳块打堰墙，以防止中缝物料距离打击头过近造成的堵打击头；（2）提高风压至0.5mp，并逐步将容量小的打击头气缸升级为大气缸；（3）设计专用的扩眼器来扩大易卡下料口，防止下料口过小堵卡打击头；（4）一旦发现卡打壳头积料，在扒净下料点积料后，方可在处理卡住的打壳头，尽可能减少物料的掉入；
3）关于解决下料方式的不合理性，是将306KA电解槽5点同时下料方式更改为1、3、5下料点与2、4下料点交替下料，即增加了在相同风压下，打壳气缸打击力度，有利于减少堵卡打击头现象，也因为每次对电解槽供应氧化铝下料量减少，使氧化铝更容易溶解入电解质中，确保电解槽电解质中氧化铝浓度始终保持在1.5%～2.5%之间，防止了生成沉淀，同时，较低的氧化铝浓度也为消除原有的炉底沉淀，提供了必要条件；
4）优化技术参数消除炉底沉淀，处理炉底沉淀的核心理念是增强电解质对氧化铝的溶解能力，在这个理论的指导下，将原有的参数匹配，铝水平：21cm， 电解质18cm～21cm， 温度940℃～950℃， 分子比2.30～2.40，并且在电解质添加了2%的氟化镁，调整为，铝水平：25cm，电解质18cm～21cm，温度955℃～960℃，分子比2.45～2.55，停加氟化镁，提高铝水平是为了增加在产铝使其电解槽稳定并增加侧部散热，从而增厚炉帮减少水平电流，增加垂直电流有利于融化炉底沉淀及结壳，提高分子比、停加氟化镁是为了增加电解质氧化铝溶解能力，提高电解温度为了融化槽底结壳，同时缩短效应间隔，利用效应等待和换极时松动沉淀，加快消除炉底沉淀速度。
3 结论
1）槽底沉淀对电解槽危害很大，保持槽底足够的洁净度，是稳定电解槽，提高电流效率的前提条件；
2）预防及处理炉底沉淀要从技术条件和作业方式两方面同时入手，二者相辅相成，缺一不可；
3）在处理炉底沉淀过程中要充分考虑电解槽的实际情况，因为每次处理都相当于对电解槽实行一次手术，这对槽龄较长的和阴极碳块破损的电解槽来说是存有漏槽的危险性，而且，在处理炉底沉淀的过程中，电流效率是下降的，所以说，预防沉淀生成比处理炉底沉淀更是上策；
4）消除炉底沉淀的做法很多，如提高阳极电流密度等，各类电解槽由于设计等差异性决定了选择消除炉底沉淀的有效方法，还需要根据具体情况仔细摸索。
