长时间低运行，人工未提起电压，导致极距过短，铝发生强烈的氧化反应导致的。该形式的高温槽较难处理，危害性大，处理时间需4～6天，处理程序为：
① 提高电压到4.15～4.17V间，脱离槽控系统控制，用完全停料或定时140～180S的方法消耗氧化铝；
②关注电解质的粘度，若流动性太差，则立刻更换部分电解质，用低温液体电解质或固体冰晶石补进；
③ 将氟盐间隔设置在30～40min左右，逐步放长氟盐间隔。
④ 减少出铝量，按1000～1200kg/日出，直到槽温回到960℃以下； ⑤ 待氧化铝浓度降到3.5% 内，槽温降到970℃以下后，恢复联机控制。 （4）高硅槽处理
高硅槽是指原铝硅含量持续升高，超过0.1，而铁含量在正常范围内，未与硅含量同比例升高。槽运行以来，高硅槽断断续续一直产生，严重影响后续铸造产品电工铝杆的质量。对于高硅槽的产生原因及处理对策，目前还有许多技术细节尚未解决。
高硅槽产生的原因：
所有硅槽的硅含量快速升高方式并非是均匀持续升高，而是分一、两个时间段，每个时间段只有2到5天，硅含量上升0.015～0.036%间，其余时间基本维持不变。比较硅含量快速上升的时间段槽工况所能反映出来的各种特征参数，发现存在区别正常槽的如下共性：
效应次数频繁或效应的峰压与均压都偏高，均大于35V以上；
②分子比、槽温快速大幅度上升，分子比上升幅度在0.03～0.07间，槽温上升幅度在13-27℃之间；
③ 电解质中的氟化钙成分也存在微量上升的现象，氟化钙上升幅度为0.10～0.25%；
高硅槽的危害：
高硅槽不仅使原铝含硅量严重超标，影响原铝质量，且其反映出的槽工况严重不良:槽膛不规整、炉帮薄、侧部炭一碳氮化硅砖部分裸露。这种槽膛内型直接导致三个后果:
电流效率下降。高硅槽槽膛大、炉帮薄，不能有效地防止电解质水平电流的产生，不能将电解生产的电化学过程约束在一个规则空间内进行，如此等于相对降低了阴极电流密度，直接导致电流效率的下降。
槽运行不稳定，自我平衡能力弱。铝电解生产要求有良好的稳定与平衡，如：热平衡、磁平衡、物料平衡等，而任一平衡打破以后，它会用炉帮厚度的变化来建立新的平衡，以此来维护电解槽的平稳运行。高硅槽炉帮薄，伸腿短小，槽自我平衡能力减弱，也影响了铝液及电解质的正常循环流动，使电解质内部产生紊流或波动，且有趋于激烈的倾向。
槽寿命严重受损。炉帮薄或没有则无法有力保护侧部氮化硅砖，无法有效地防止由于电解质的冲刷而造成的机械磨损，特别是对焙烧效果相对差的“人造伸腿”及底部扎缝。高硅槽硅含量异常已持续两三个月，意味着槽膛熔化仍
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在继续.每天的出铝都要带走一部分硅，炉帮已非常薄，只要电解槽起一个强烈的热行程，若槽管理者又处理不当，铝液极有可能向下或向侧部渗透，引起漏炉的严重事故。
高硅槽的处理：
处理高硅槽的基本原则就是如何能生成规整炉帮、如何使炉帮不被继续熔化。
事前处理程序：
对原工艺参数记录中铝中硅含量升降频繁的槽进行以下工艺调整：保持高铝水平18.5～20cm，控制槽温在946-960℃较低的范围内生产，熄灭效应持续时间不能超过4min。
事中处理程序：
Ⅰ. 先将氧化铝NB适当加大至5～15S，若槽温高于980℃，则考虑脱离槽控系统控制而采用定时下料120～150S一段时间后，再恢复联机，让槽控曲线走正。
Ⅱ. 同时缩短氟化铝间隔，若槽温高于975℃，则采用槽外添加氟化铝，但一定要控制降温速度，不可太快，拟用3～6天的时间，均匀降分子比，缓慢下降槽温至955℃左右稳定住2～4天。
Ⅲ. 同时逐步减少出铝量，将铝水平控制在18.5～20cm，期间要同步提高槽电压0.01～0.02V，以保持极距。
Ⅳ. 在槽温下降的同时逐步缩回氧化铝NB，待硅含量不再上升时，再次缩短氧化铝NB5～1OS ，加大下料量，提供其生成炉帮的需要。整个处理过程需8～12天时间，原铝硅含量可持续下降直到正常值。
事后纠正程序：
当原铝硅含量已经在一高度持续很长时间，槽温在960℃以下低温区徘徊时，则应先提起槽温至965～970℃间，分子比为2.40～2.45间，先处理炉底沉淀与结壳，待炉底洁净后再按事中处理的(2)，（3)，(4)程序操作，经10～15天时间，即可将高硅槽纠正为正常槽。
1.6 低温铝电解
低温铝电解的目标是要降低工业槽的电解温度，即从950～970℃，逐步降低到850～900℃，仍然得到液体铝。因为铝的熔点是660℃，要得到液体铝，电解温度只要达到850～900℃即可，大约高出铝的熔点200℃以上。
低温铝电解中选用的原料仍然是氧化铝，而不是氯化铝，因为氧化铝价格较低，而且吸水性较小．便于运输和贮存，电解时产生C02气体(用炭阳极时)和O2(用情性阳极时)，而不是Cl2。
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1.6.1 低温铝电解的研究
1956年邱竹贤在Jiahhep教授指导下研究铝电解添加氟化镁，完成了一篇论文。以后抚顺铝厂在60000A工业电解槽上采纳此项技术，用MgF2作添加剂，结果提高电流效率2％。1959年邱竹贤用氟—氯化合物电解质，添加NaCl、MgF2、CaF2和LiF，在此体系中寻找到若干低熔点电解质组成，可以在850～900℃之间进行电解。1978年他用Na3A1F6十A1F3十A12O3三元共晶点组成的电解质，即Na3A1F659.3％十A1F336.8％十A12O33.9％的混合物，在750℃下电解，得到一颗5g重的电解质。因此，对于低物质的量比电解质的研究充满了信心。但是，这些都是实验室的研究，当然不可能在短期内就在工业上实现，而是需要很长时
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间逐步实现的。这是基本的研究思路。
何鸣鸿和李庆峰在此项研究中系统地测量了低熔点电解质体系的物理化学性质、电化学性质以及电解的电流效率。邱竹贤等人在1985年AIME年会上发表了低温电解的论文。卢惠民、高炳亮分别和邱竹贤研究了纯氟化物、氯—氟化物和纯氯化物电解。至今我们仍在研究，因而对低温铝电解有了较多的认识。 电解与节能的关系
保持铝电解槽能量平衡的基本原理是：在减少电解槽能量收入之时，必须同时减少其能量支出。这就是说，减少电解槽槽身的热损失量就为降低槽电压创造了先决条件。没有这种先决条件，槽电压无法降低。因此，今后唯有同时创造减少热损失的条件，才有可能在铝工业上发展新型的低极距、低电压电解槽。
为了减少电解槽的热量损失，目前在铝工业上一般采取加强保温的办法，例如增加槽面氧化铝覆盖层的厚度，以及加强槽体的保温能力。这些措施是有效的，但是有一定的限度，因为当槽体保温层过厚时，基建投资要增多，而且保温效果未必理想。故不得不转而寻求新的途径——降低电解温度。
在已经建立起稳定的能量平衡的条件下，经电解槽内壁向外传导出来的热量等于其外表面的对流和辐射热量之和。
降低电解温度对于节电的另外一个重要作用是提高电流效率。根据长期的测定结果，在工业电解槽的温度范围940～960℃内，每降低温度10℃，大约提高电流效率1％。当然，在较低的温度范围内，提高电流效率的幅度会稍小些。惰性阳极和惰性阴极同低温电解相结合，则相得益彰。此外，降低电解温度还能延长电解槽的寿命，这也是节能的一种形式。
值得注意的一个重要问题是：低温电解时的理论能耗量是否会增多? 铝电解的理论能耗量是由两部分构成的： (1)加热氧化铝和炭阳极所需的能量； (2)分解氧化铝的能量，其中包括分解氧化铝所做的电功和氧化铝分解过程中的束缚能变化。
研究表明：随着温度降低，分解氧化铝所做的电功增多；但由于能耗量中的另外两部分能耗均随温度降低而减少，特别是束缚能降低甚多，而且减少的
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能量足以抵消电功所增多的部分，所以，总的说来，铝电解的理论能耗量随着温度的降低而稍稍减少。从950℃降低到800℃，铝电解的理论能耗量可节省70kW·h／t(A1)。
1.6.2 低温铝电解的展望
对于低温铝电解的展望：
(1)降低铝电解的温度，并不是偶然发生的，而是一种必然的趋势。一百多年以来，铝工业不断地寻求增加单槽铝产量，节省电能消耗量，改善劳动条件，降低生产成本的各种途径。降低电解温度是一条非常好的途径，但在各种不同大小和不同形式的电解槽上，各有不同的最佳电解温度，不能强求一致。铝电解的温度总是趋向于降低，这需要时间并不断探索。因为低物质的量比电解质在低温下应用还有若干困难。
(2)目前铝工业上正在积极研制各种惰性电极材料，将来惰性阳极、惰性阴极和绝缘侧壁三者如果在工业铝生产上应用，配合以低温电解质，则这些材料的抗腐蚀性将增大。使用寿命可以延长，铝生产的电能消耗量可望明显减少，生产成本相应大幅度降低。
(3)氧化铝来源广泛，自然界中储存量巨大。在今后若干年内，仍将是铝电解的原料。
(4)值得强调指出，用氧化铝作为原料生产铝的电解温度，并不是愈低愈好，因为在很低的温度下，电解质中的Na3A1F6也会沉积在电极上，使阴极过电压升高，不能维持正常的电解过程。现在铝工业上选用NaF／A1F3物质的量比为2.1～2.2的电解质，电解温度为9l0～950℃[17]，处在一个平台上，这是可以理解的。因为铝工业是一种大规模的生产，必须谨慎从事，稳步前进。通过不断研制新型电解质组成和电极材料，建立低温电解槽，在今后若干年内可望逐渐实现900℃以下的工业低温电解。我们应充分认识到这是一个很艰难的课题，而不希望这仅仅是一种猜想。
1.7 设计内容与目的
我国是当今世界的产铝大国，铝的性能优越，并且可以与其他多种金属构成各式各样的合金，在国民经济的各个部门广泛应用，成为不可缺少的金属材料。
本设计通过对电解槽槽型选择、结构设计、计算，对电解槽能量平衡及物料平衡计算，以及对电解相关的处理系统等进行设计，在计算的基础上，掌握电解车间设计的基本原理，为今后从事相关的技术工作奠定基础。
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2 电解槽设计及相关计算
本设计要求铝年产量为15万吨，通过比较，选择中间下料预焙阳极电解槽，电解槽容量为280KA，电流效率为94%。
2.1 基础计算
(1)基础计算
电解槽日产原铝量按下式计算 Q=0.3356Iηt×10?6（t/d）,式中：
0.3356———铝的电化学当量, g/（A·h ）
I———电流强度,A η———电流效率,% t———日工作时间,h
Q=0.3356Iηt×10-6
=0.3356×280×1000×0.94×24×10-6 =2.120〔t/台·天〕
(2)电解槽槽数的确定
1）工作槽数的确定年产铝15万吨，则电解槽台属N计算如下
N=
式中：
Q———电解槽日产原铝量 〔t/台·天〕 α———年工作天数 定为365天 N=15000/2.120×365=194（台）
2）备用槽槽数
?n=t 2000 t———大修一台槽时间 d 此处取为30天
N———系列生产槽数 台 2000———电解槽内衬平均寿命 d
? n==194×30/2000=2.93 取为3台
20003）电解槽理论吨铝直流电耗的计算
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