摘要：在进行铝电解的生产过程之中，会产生原铝这种中间产物，而这一中间产物是否具备较高的质量一定程度上会决定最终产品质量的高低，也就是说，这一中间产物决定着铝锭和铝合金产品的优劣，更会对最终产品的销量以及价值产生十分深远的影响。要想进一步提升铝电解企业的生产回报率，就应该从原铝的生产质量抓起。笔者以自身的工作经验为基础，从根源上对能够给原铝质量造成影响的因素进行了分析，同时综合考虑了“翔吉有色金属有限公司铝厂240kA预焙槽”的生产经验与教训，给出了能够进一步保障原铝生产质量的有效方案，以期为电解铝产业的发展助力。
关键词：铝电解;生产实践;原铝;质量
前言
铝作为应用十分广泛地一种金属材料，它不仅质量轻、导电能力强、导热能力强，而且还耐高压耐腐蚀，具备很强的可塑性。要想生产出质量上乘的铝合金，就必须首先生产出高质量的原铝，如果原铝不具备较好的质量，那么在此基础之上生产的铝合金等产品就无法得到质量方面的保障，故而对于从事电解铝生产的企业而言，保障并进一步提升原铝质量是当务之急。而铝电解的整个过程十分的复杂且多变，因为铝是轻金属中的一种，铝的特殊属性使得其电解过程必须借助熔盐电解法才能够完成，这种方法的难度较高、可变因素太多，使得原铝的质量不好得到管理与控制，基于此，本文挖掘出了能够对原铝质量造成影响的主要因素，并在分析的基础之上给出了进一步提升原铝质量的方案。
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1原铝质量的分级
原铝往往产生于铝电解的生产过程之中，原铝是否具备较高的质量会极大程度上决定最终产品质量的高低，如果电解产生的原铝不具备较高的质量，那么在此基础之上生产的铝锭产品就无法符合质量标准与要求，产品的性能也无法得到满足，这一定程度上会影响电解铝企业的收益。一般而言，原铝之中包含的杂质越多，其质量越低，从生产时间上来看，原铝可能含有大约二十种其他金属杂质，在这些金属杂质之中含量最高且最普遍的有铁、硅、铜等金属元素，这几种金属杂质含量相对比较固定，不易产生较大的含量波动，故而通常衡量原铝的质量是看铁和硅具体含量的高低，并根据不同的含量对应不同的原铝质量等级。
2原铝中各种杂质的来源
2.1杂质铁和硅
原铝之中的杂质，例如铁与硅一般是来自原材料之中，诸如氧化铝、碳阳极、冰晶石等原材料之中往往存在一定含量的氧化硅与氧化铁。这些杂质的氧化物会和铝液发生化学反应，从而被还原成铁与硅的单质并混合在铝液之中。基于这种氧化还原反应的原理，如果一些铁质的生产用具接触到了原铝就可能发生类似的反应，进而使得原铝之中出现铁杂质与硅杂质。而杂质铁的来源相较于杂质硅更加广泛一些，倘若在操作过程之中出现“阳极化爪”或者“化磷生铁”的现象，原铝之中都可能出现一定含量的铁杂质。与此同时，如果在运输氧化铝的过程之中没有注意管道磨损问题，那么原铝之中就会携带一部分杂质铁与杂质硅，因此输送过程应该多加留心，才能够有效地管控原铝的质量。
2.2其它杂质
原铝之中也可能存在其他的杂质，例如钠、铜、钙、镁、锌等等。一般而言，钠杂质来源于槽温过高的时候阴极发生的副反应，这一反应会使得钠被析出，进而造成原铝之中存在一定含量的钠。而铜、钙、镁、锌杂质一般起源于原材料，后经还原反应进入到原铝之中。当然，原铝之中的杂质并不都是金属元素，也存在一部分非金属的杂质，例如炭、氧、氢等都可能在原铝之中被发现。
3提高原铝质量的措施
(1)要想进一步提升原铝的质量水准，最重要的就是要确保电解槽、内衬材料、内衬砌筑的质量，最大程度上延长电解槽的使用期限，减少或者规避内衬的破损现象，从而阻止阴极钢棒的熔化，阻断铁离子与硅离子的还原反应，从而让原铝之中的铁杂质与硅杂质的含量显著降低，确保原铝的质量符合有关标准。例如，翔吉有色金属有限公司铝厂240kA电解系列便在电解槽方面的设计进行了优化，该系列采用了“摇篮式”槽壳结构，能够显著提升电解槽结构的受力均衡性与稳定性，同时该电解槽的内衬材料也选取了质量更高的碳氮化硅复合块与半石墨阴极碳块，整体上优化了筑炉的质量，能够让电解槽正常运行的时间进一步延长，据悉该系列电解槽的使用期限可以超过1800天。
(2)应该重点把控原材料的质量，确保采用的原材料质量达到国家使用标准，满足行业使用的标准，使用的氧化铝应该确保其中一级品的比例大于等于98%。与此同时，其他需要的原材料，例如冰晶石、氟化钙等等也应该在质量上有所保证，条件允许的情况之下选用那些知名品牌的产品。
(3)进一步改进电解与生产过程之中的工艺参数，确保电解槽的使用期限能够进一步延长。仍然以翔吉有色金属有限公司铝厂240kA电解系列为例子，该系列在后期的管理过程之中秉持着一个原则那就是：“确保电解槽温度高、电解槽电压高、电解质水平高、分子比例高、效应系数高、铝水平低。”从而确保在电解槽之中能够产生炉邦，推动炉膛内部型状的标准化。而对于电解槽而言，当其开始正常地进入生产过程之中后，则应该秉持以下原则：“确保电解槽温度低、电解槽电压低、分子比例低、氧化铝所占的浓度低、效应系数低，同时保证电解的水平与铝的水平处在最适合电解的阶段。当电解槽处于热平衡与物料平衡的情况时，如果我们让电解过程再更低的温度下进行，能够进一步加长电解槽正常使用的时限，从而显著减少原铝的杂质比重。仍然在上述的例子之中，该系列的电解槽温度始终维持在10℃，而电解温度则维持在935℃，电解槽所受的电压维持在3.8V附近，分子比则保持在2.4至2.5的范围之中，效应系数等于0.02，几乎等同于零效应，这样的条件能够让槽膛内型保持标准的形态更长时间，从而减缓杂质的溶解，进一步提升原铝的质量水平。
(5)确保工艺步骤实际操作的水准与质量。首先，应该提升碳阳极的浇铸水准，确保磷生铁的配比符合操作要求与标准，同时应该保证浇铸工作做到实处，确保浇筑过程之中不携带残渣，不产生气孔，在浇注工作完成之后应该将碳碗附近残留的磷生铁片清除干净。在运输碳阳极成品的时候一定要确保不出现颠簸与剧烈磕碰的情况。成品的碳阳极在被运输到电解车间之后，我们往往会借助糊状的氧化铝来实现钢爪保护环的制作，钢爪保护环的作用就是阻断磷生铁的溶解过程，避免电解质之中出现铁离子。其次，应该进一步提升阳极的质量水准，确保阳极所在的位置符合要求与标准，因为阳极的位置不准确会引发电流流向的问题进而导致钢爪溶于原铝之中。需要格外注意的是阳极更换与电解槽修理的过程，该过程之中往往会借助许多其他的铁制用具，这些铁制用具不可以在电解质溶液与铝液之中放置太久，否则铁制用具之中的铁元素可能被还原或者直接溶于电解质溶液之中，进而造成原铝的污染。再而，电解车间应该进一步提高巡查检视的频次，一旦出现打壳锤头卡堵的现象，应该第一时间进行疏通与打捞，从而阻止其对原铝的污染。最后，应该确保电解厂房内部干净整洁，同时在不必要的时候保证槽盖门与窗户的关闭状态，避免风沙污染与灰尘的附着，一旦电解槽受到外界的污染，原铝的质量就会大打折扣。
结语
综上所述，要想确定原铝的质量高低，就需要先测出原铝之中存在的杂质多少。因此，对于原铝的质量保障工作而言，管控好原铝之中杂质的成分与多少是十分关键的。尽管杂质的种类较多，来源也十分复杂，但是整体而言，杂质的含量是可以控制的，有关企业只要进一步加强对电解槽的管理、优化铝电解的操作必定能够一定程度上减少杂质的含量，进而使得原铝的质量有所提升。——论文作者：许良
