摘 要:
Hall-Heroult电解槽的发展状况可由电解槽单位产品的能耗指标表现出来。1889年，Heroult在法国Froges建造的第一台圆柱式电解槽，只有一个阳极，电流强度为1000A，单位铝的能耗为100kWh。随着电解技术的进步、槽容量的增大和电流密度的降低，在上世纪初，铝的单位能耗已降低到25kWh
2、电工设计
在电解槽磁流体设计完成后，就要对槽周围母线进行电工设计。所谓电工设计就是通过母线断面或长度 位置的调整，实现各阴极软带的电流均衡。事实上，磁流体设计和电工设计是相互关联的。电解槽母线设计的最终目标是要实现磁流体稳定性和母线经济性的双重合理，但不一定是双重最优。
因为，磁流体的最优化是以母线 电流分布为代价，而这又与母线的最经济相矛盾。因此，必须通过反复优化计算，才能得到兼顾二者的母线方案。计算结果表明，NEUI4O0型电解槽无论是正常生产还是在下台槽短路时，本槽A、B侧电流均衡效果都非常好，A B侧电流偏差控制在1．0％以内，每侧软带的电流偏差系数即使在邻槽短路也不超过2．0％。电解槽阴极母线压降低于2COmV，兼顾了均匀的磁场分布效果。
3、阳极电流密度、阳极尺寸
阳极电流密度是电解槽设计、生产过程中最重要的技术、经济参数。它既影响着电解槽的性能，又直接影响电解槽的产能和生产率。电流密度的选取取决于对电解槽物理场的掌控，也取决于当时的市场需求。但从低能耗生产角度考虑，电流密度不宜选取的过高。因为，在电解槽体系内，约60％的电压降来自欧姆压降，而欧姆压降与电流密度成正比。其余40％的压降也随电流密度而增大，尽管不是线性增长。实践证明，欲取得较理想的能耗指标，阳极电流密度宜选在0．8A／cm 左右。但从取得较高电流效率的角度考虑，理论上，电流密度越高，电流效率也应越高。因为，在恒温和极距不变的条件下，随电流密度增大，正反应速度增大，而负反应速度不变，因而效率提高。在当今企业追求最大效益的背景下，各企业都纷纷强化电流，以提高生产率。但相应的能耗指标决不会是最佳的。只有在强化电流的同时，调整其他参数，方可实现能耗指标不会有大的降低。作者认为，在目前的主要电解技术中，B32技术是技术经济指标最好的电解技术 J。究其主要原因，作者认为是其磁流体的高稳定性，帮助了B32电解槽在较高电流密度下的高效率，因而实现了接近13O00kWh／t和96％的能耗和效率指标。事实上，在经过大幅度的电流强化后，人们逐渐转入依靠加大阳极而不是提高电流密度的方法来强化生产 一 。这一方面是能量平衡的需求，同样也是能耗指标的需求。
4、阴极材料及结构
电解槽的欧姆压降中，阴极压降约占15％。这部分压降对电解生产没有实质性的意义。但依据“区域能量自耗”理论，阴极须维持一定的发热量来维持阴极区域的能量平衡。另，由于电解槽的电流效率随阴极电流密度的增大而提高，因此，如能降低阴极电阻，而通过提高阴极电流密度来维持阴极区域的发热量，减少无谓的能
量产生，这恰是采用低电阻率阴极的本意所在。目前，无论是电解槽改造还是新开发大型电解槽，越来越多地采用低电阻率阴极 。实践证明，这种策略不仅可以提高电流强度，也可以降低单位能耗。因此，是实现电解生产节能非常有效的途径之一。
5、加槽阳极
对电解槽电压的分解研究表明，在极间有约250mV的压降是由于阳极气体不能及时排除、在电解质中形成了气体填充率很高的气一液相层所致 。这层混合层不仅增加了电解质电阻，而且会增加金属铝的氧化，降低电流效率。近几年出现且被普遍采用的加槽阳极在一定程度上解决了阳极气泡电阻问题。众多理论研究表明，加槽阳极可以降低气泡电压lOO一2OOmV 1。l。作者认为，加槽阳极的优势在高极距时的作用比较小。因为那时极低间有足够的气体释放空间。在配合低极距 低电压生产时则尤其见效。因此，加槽阳极的采用，应配合稳定的磁流体设计以实现低极距生产，否则，效果将不会明显。
