前言

　　目前铝电解生产中采用的是氧化铝一冰晶石熔融电解法，在理想的铝电解生产中，强大的直流电从阳极以垂直的方式经过电解质液层、铝液层到达阴极，这部分电流直接参与电化学反应，我们称这部分电流为垂直电流。但是在实际的铝电解生产中，除了垂直电流外，总有一部分电流不做工，只增加能耗，我们称这部分电流为水平电流。水平电流对铝电解生产危害很大，归纳有以下三点：（1）水平电流直接从侧部导出，没有参与铝电解的电化学反应，导致电流空耗，影响生产指标；（2）水平电流与水平磁场相互作用是造成槽中铝液波动的主要原因，铝液波动会引起电压摆，严重时甚至产生滚铝，造成槽况波动；（3）水平电流会使电解质流速加快，冲蚀炉帮，摧毁炉膛引发槽内衬破损，影响槽寿命。

　　因此，分析水平电流形成原因和制定对策，对节能降耗有着深远的意义。

　　1水平电流形成原因

　　1.1水平电流的形成与电解槽设计相关

　　电解槽系列由于系列电流及其导电母线的存在，所产生的磁场对电解槽内流场、热场形成影响，最终导致水平电流的产生。一旦磁场设计存在缺陷，后期可以通过增加补偿母线解决，但是由于价格等因素影响，一般不采用；目前只有通过调整工艺技术条件和加强电解槽生产管理来抵消、化解水平电流造成的不利影响。

　　1.2水平电流的形成与电解槽生产管理相关

　　理想情况的电解槽，炉底干净、炉膛规整适中、槽内所有电流全部是垂直电流。但是在正常生产中会出现不同的问题。

　　1.2.1炉底沉淀导致水平电流的形成

　　电解槽在生产过程中，炉底或多或少地产生沉淀，沉淀一方面它随铝液流动而磨损阴极，另一方面它大大增加电解槽的槽电阻，使阴极上的电流分布不均匀。当技术条件进一步恶化时，导致电解槽出现冷行程时，沉淀则会逐渐变成炉底结壳，使阴极区域导电变差，垂直电流受阻形成水平电流，只能从侧部导出。

　　1.2.2炉帮薄导致水平电流的形成

　　电解槽生产管理中由于技术条件的偏差、现场管理等原因，导致电解槽出现热行程时，虽然炉底也比较干净，但是电解槽边部炉帮融化，侧部炭块暴露，电解质直接接触侧部炭块，致使部分电流转向水平从侧衬溢出，形成水平电流。

　　1.2.3破损槽导致水平电流的形成

　　电流通过破损区域时的电流密度分布情况与通过沉淀区的情况基本相似，由于在破损部位填充有其他物料，导体导电性能改变，水平电流由此形成且随破损区域破损面积的大小而异，这不仅影响到电流通过路径发生改变造成能耗损失，而且使炉底状况处于恶化状态，对阴极结构的相对完整性造成更为严重的破坏威胁。在炉底出现局部破损时，我公司采取了断开该部位阴极软连接的方式，这对于抑制炉底继续破损短期内有效，但对相邻的阴极产生一定程度的影响，很容易导致相邻阴极因为导电大而产生新的破损。

　　1.2.4现场操作导致水平电流的形成

　　据资料研究，电解质层是电解槽进行极化反应的区域，其情况最为复杂。电解质中氧化铝浓度能够导致水平电流发生；电解质中含炭渣量的多少能够导致水平电流发生；电解质中的二次反应甚至杂质能够导致水平电流发生，电解质中阳极气体的含量能够导致水平电流发生等等，电解质成分在槽内流场作用下时刻发生着细微的变化，介质电阻率也随之时刻变化，电流在通过时不同程度地出现水平电流。由于水平电流的存在，电解槽能量和物料平衡遭到破坏，槽况出现波动。

　　2水平电流的处理对策

　　2.1通过改造阴极结构来降低水平电流

　　2.1.1变截面钢棒技术

　　变截面钢棒技术是对阴极钢棒进行改造，达到减小电解槽的水平电流，降低电解槽的垂直磁场，最终达到减小铝水波浪，降低电压、节能的目的。其变截面阴极钢棒结构（图1）。

　　进行阴极组装后，对该结构的铝液体层水平电流进行计算，水平电流平均值相对于传统阴极结构下减少了70%以上。

　　2.1.2阴极钢棒组装斜扎技术

　　阴极钢棒组装斜扎技术在导流槽研究的基础上，在阴极钢棒组装时，留有一段斜面不扎，用绝缘材料进行填充，达到降低电解槽的水平电流，抑制电解槽的垂直磁场，减小铝液波动。其水平电流分布。