铝电解过程发生的阳极效应是一种“阻塞效应”，阳极效应发生时阻隔了阳极与电解质熔体之间的电流正常传输，铝电解阳极效应的难易程度可由“临界电流密度”来判断和反映，临界电流密度是指在一定条件下电解槽上发生阳极效应的阳极电流密度，临界电流密度主要与电解质性质、温度、阳极性能和电解质成分有关[1]，一般情况下明显变化的主要是氧化铝浓度，当临界电流密度数值越低时，阳极效应越易发生。
中铝青海分公司200KA预焙铝电解槽自2004年起我们结合国内外铝电解生产的实际，开始探索实践降低阳极效应系数的工作，截止目前为止200KA预焙槽阳极效应系数由原来的0.3左右降到了0.08左右，并且目前有部分槽降到了0.05左右，现将有关情况总结供同行参考。

1 降低阳极效应系数是铝电解生产的趋势
发展循环经济、创建节约型企业是我国铝工业的发展要求，其中降低阳极效应系数正是此项工作的关键和核心，表1列出了我公司阳极效应情况，由此可见我公司与国内外先进电解铝企业有一定的差距。

表1 国内外铝电解企业阳极效应情况比较
项目 国外先进企业 美铝 国内先进企业 中铝贵州分公司 2004年中铝青海分公司 2005年中铝青海分公司
效应系数（次/槽.日） 0.03 0.11 0.1 0.1 0.3 0.20
持续时间（min） 1-2 1.5 3 3-5 5-8 3-5
效应电压(v) 10-20 10-20 20-25 20-25 25-35 20-25

中铝青海分公司自2004年下半年开始采取了一系列的措施，以降低效应系数和降低工作电压。其效果见表2所示。

表2 200KA预焙槽降低效应系数和降低工作电压情况
项目 2004年 2005年 2006年
三季度 四季度 一季度 二季度 三季度 四季度 一季度
效应系数（次/槽.日） 0.291 0.255 0.253 0.12 0.223 0.116 0.08
工作电压(v) 4.185 4.175 4.170 4.150 4.135 4.120 4.109
平均电压(v) 4.252 2.238 4.232 4.211 4.199 4.152 4.145

2 采用智能模糊控制技术是有效降低阳极效应系数的保证
关于阳极效应发生的机理邱竹贤院士在《预焙槽炼铝》一书中作了详细的论述，本文不再描述[2]。但是阳极效应的发生一定是当“临界电流密度” 低到一定数值时的发生，而临界电流密度主要与电解质性质、温度、阳极性能和电解质成分是有关的，一般都认为与氧化铝浓度相关，因此在预焙铝电解槽上寻求合适的氧化铝浓度控制方法是控制阳极效应发生的关键，智能模糊控制技术正是为预焙铝电解槽氧化铝浓度控制提供的资源上的保证。
我们知道预焙铝电解槽的工艺控制系统是一个复杂非线性时变系统。具有模型的不确定性，氧化铝浓度以及质量、阳极质量、电流波动、电解槽槽况等因素，都在一定程度上增加了电解槽控制的复杂性和难度。浓度、极距和温度等参数在线检测目前仍有困难。因此对于这种预焙铝电解槽，采用智能模糊控制方法比采用常规的控制方法更容易达到预期的效果。
中铝青海分公司200KA预焙槽智能模糊控制系统简单概括主要有两个主要作用，一是采集生产管理所需的信息并通过图表的提供给管理者，二是参与电解槽生产控制，主要是控制氧化铝浓度和槽电压。氧化铝浓度控制如图1所示，控制原理即为槽电阻与氧化铝浓度的“U”型曲线，控制目标是氧化铝浓度控制在低浓度区又不发生阳极效应，使得高电流效率，采用了“激励－反馈“机制。

阳极效应预报和处理采取了如图2 所示的“柔性等待”机制。即时间到达 B点后要视电解槽的浓度而定，如果浓度比较低，电阻爬升的高度合适就立即停料；否则继续拉升直至满足条件再停料等效应，这种办法能有效的提高效应等待率，同时等待的时间也不长，对炉膛的破坏也小。实践证明该控制较以前的控制系统大大提高了效应的可控率。

3 突发阳极效应发生的原因分析
一般认为突发阳极效应应该从如下几个方面来处理。
①、通过调整基准 NB 间隔来调整电解槽的浓度。
②、检查下料系统是否有问题。
③、注意温度效应，效应从原理上来说分为浓度效应和温度效应。浓度效应是缺料造成的，而温度效应产生的原因比较复杂，一般跟槽况有关，则需要调整相关的工艺技术条件。
④控制好系列电流，电流波动是也是引起突发效应的一个原因之一。
表3统计分析了200KA预焙槽的阳极效应的发生情况，从表可见2004年至2005年一季度阳极效应可控率相当低，当时主要是针对氧化铝浓度和下料系统做了大量的改进工作，但效果很不明显。通过我们对电压曲线的分析以及分子比、槽况、氧化铝日下料量、两水平以及炉底压降等综合分析，我们认为要降低阳极效应系数智能模糊控制系统只解决了氧化铝浓度控制部分，突发效应的发生与电解槽技术条件以及槽况关系有重大关系，图3是一个典型的突发效应发生的曲线图，由图可见四个效应全为突发效应。为此我们对该槽所有参数和技术条件进行原因分析，发现控制系统没有问题，主要原因是技术条件不合理导致槽况不稳定而引发的突发效应。图4 所示为技术条件保持较为合适控制非常好的阳极效应发生的曲线，有图可见控制效果十分理想。通过优化和调整工艺技术条件从2005年二季度起效应可控率明显提高，但距离理想状态还有较大的差距，因此仍然有许多工作要做。
表3 200KA预焙槽阳极效应统计分析
项目 2004年 2005年 2006年
三季度 四季度 一季度 二季度 三季度 四季度 一季度
效应系数（次/槽.日） 0.291 0.255 0.253 0.12 0.223 0.116 0.08
受控阳极效应（％） 43.2 30.1 26.8 45.3 30.2 70.6 73.7
突发阳极效应（％） 43.5 53.2 56.3 43.2 59.9 23.9 24.6
其它原因效应（％） 13.3 16.7 16.9 11.5 9.9 5.5 1.7

4 保持合适工艺技术条件是降低阳极效应系数重要前提
有一种错误认识认为：控制阳极效应主要靠智能模糊控制系统来控制，甚至认为突发效应简单地归结为氧化铝浓度低造成的，而不认真分析深层次的原因。前面已分析了铝电解过程发生的阳极效应是与“临界电流密度”有关，即临界电流密度主要与电解质性质、温度、阳极性能和电解质成分有关，氧化铝浓度低，是其中之一，温度、分子比等技术条件对阳极效应有着显著的影响。

表4 工艺技术条件对效应系数的影响情况
分子比 槽温 下料间隔 平均电压 电流效率 质量AL99.70率 AL99.70
fe<0.16率 效应系数
五车间一区 2.377 949.4 102 4.132 93.8 97.55 83.12 0.119
二区 2.208 938.3 105 4.143 93.4 93.07 58.00 0.261
三区 2.204 937.5 110 4.125 93.6 95.67 55.84 0.135
四区 2.243 941.5 112 4.125 93.8 95.67 71.02 0.139
六车间一区 2.371 947.4 100 4.152 93.6 94.04 75.32 0.136
     二区 2.271 940.3 103 4.143 93.7 90.04 51.95 0.140
     三区 2.147 943.1 115 4.139 93.3 78.79 46.75 0.323
     四区 2.261 938.9 116 4.141 93.8 92.24 49.39 0.180

表4 所示为工艺技术条件对效应系数的影响情况，有表可见对于四端进电的200KA预焙槽而言分子比低、槽温低，不仅炉底有沉淀而且突发效应频繁，因此降低阳极效应系数必须从保持合适的工艺技术条件是降低阳极效应系数重要前提。

5. 控制阳极效应必须从控制系统和技术条件相结合制定综合控制策略
在实际生产中，我们确定的降低阳极效应系数的控制策略是：“确保有效的智能模糊控制、延长效应等待时间、保持合理平稳的技术条件、严格控制突发效应”。智能模糊控制系统一旦调试投入运行，氧化铝浓度及阳极效应即严格按照控制策略进行控制，总体看来中铝青海分公司200KA预焙槽氧化铝浓度及阳极效应控制程序控制有效。
5.1延长阳极效应等待间隔时间
从2004年起我们逐步将阳极效应等待间隔时间有120小时延长300小时。
5.2设定合理的下料间隔
下料间隔在很大程度上影响到电解槽氧化铝浓度及阳极效应，根据200KA槽四点交叉下料的特点，理论计算应为98秒左右，但一段时间由于分子比低平均2.2左右，易形成炉底沉淀，很多电解槽下料间隔在110秒左右，造成突发阳极效应，根据智能模糊控制系统的“激励－反馈”机制的原理，我们重新进行了技术条件和控制参数的匹配，判断氧化铝浓度控制合理的标准是统计每天的下料次数和欠量和过量次数，使其欠量大于过量次数的10%以上，达到此控制效果说明下料间隔设置合理并效应可控率大大提高。
5.3 稳定电解槽温度
电解槽温度是各种技术条件和操作的综合反映结果，实际生产中有相当一部分槽突发效应是技术条件设定不匹配造成的低温效应，大部分槽低温是由于分子比低而引起的槽温低，分子比低一方面造成槽温，另一方面造成氧化铝溶解性差，而引起电解质熔解氧化铝能力下降形成炉底沉淀，这种效应不是缺料效应，应该是温度效应，突发效应中占有相当大的比例。
5.4 稳定分子比
目前电解槽成分的控制主要是稳定分子比，在电解生产过程中随着槽温及槽况的变化，分子比时有波动，200KA原设计氟化铝在净化与载氟氧化铝配入，由于不能实现单槽配料，分子比合格率只有40％左右，造成分子比经常的波动影响电解槽的稳定，为此我们利用电解槽上部闲置的氟化铝料箱，实行人工按需配料，效果明显，分子比合格率达到了85％以上。另外由于受160KA两端进电预焙槽低分子比（2.1－2.3）运行观念的影响，部分电解工易于保持2.1－2.3低分子比生产，分子比保持2.1－2.3对于四端进电的200KA预焙槽而言，是不合适的，因为四端进电的200KA槽较两端进电的160KA槽而言，磁场更加稳定，铝液流速低，炉底一旦形成沉淀不容易熔化，而且容易形成结壳，一般分子比低的电解槽突发效应要比高一些分子比的电解槽发生的概率大80％。
5.5 保持合适的工艺条件是降低效应系数的关键
通过一年的总结我们认为，只要有智能模糊控制系统的电解槽，技术条件匹配合理，阳极效应系数控制在0.08以下是完全可以实现的。200KA预焙槽适合的工艺技术条件如表5所示。
表5 200KA预焙槽工艺技术条件
设定电压
（v） 槽温
（℃） 电解质水平
(cm) 铝水平
（cm） 分子比 效应等待
间隔（h） 下料间隔（s） 效应系数（个/槽。日）
4.10-4.13 935-950 20-22 20-21 2.3-2.5 400 95-105 0.08

6. 结论
6.1 预焙铝电解槽采用智能模糊控制技术可以有效地控制氧化铝在低浓度1.5－3.5％生产，阳极效应预报和控制准确率达到70％以上。
6.2 铝电解采用智能模糊控制技术后，保持匹配合理的工艺技术条件和参数，是有效控制阳极效应的关键。
6.3 铝电解生产采用智能模糊控制技术匹配合理的工艺技术条件，200KA预焙铝电解槽阳极效应系数控制到0.08以下是可以实现的。

7 参考文献
[1]. 杨重愚.轻金属冶金学 .冶金工业出版社.1996年2月.p159
[2]. 邱竹贤.预焙槽炼铝.冶金工业出版社.2005年1月.p350