پارامترهای عملیاتی برای فرایند ذوب آلومینیوم

1- بازده جریان

بازده جریان یک پارامتر تکنولوژیکی خیلی مهم می­باشد که برای توصیف کارائی فرایند استفاده می­شود. بازده جریان، بخشی از جریان است که برای تولید آلومینیوم استفاده می­شود. بر اساس قانون فارادی kAh 1 جریان الکتریکی باید از نظر تئوری kg 335/0 آلومینیوم تولید کند، اما فقط % 96-90 از این مقدار می­تواند در صنعت به دست آید.

جلوگیری از اتلاف به خصوص در فرایند الکترولیز امری بسیار سخت می­باشد. مکانیزم اتلاف در الکترولیز آلومینیوم، ترکیب مجدد محصولات آندی و کاتدی می­باشد، این فرایند را back reaction می­نامند. در این واکنش، آلومینیوم دوباره با CO2 واکنش داده و تولید آلومینا و کربن مونوکسید می­کند.برای محاسبه این اتلاف و اندازه­گیری بازده الکتروشیمیایی فرایند، مفهوم بازده جریان در صنعت به صورت نسبت نرخ تولید اندازه­گیری شده به نرخ تولید تئوری معرفی شده است.

واکنش 4

در این رابطه، p نرخ تولید اندازه­گیری شده (kg/h) و P0 نرخ تولید تئوری می­باشد (kg/h) که از قانون فارادی محاسبه شده­اند.علاوه بر back reaction، چندین مکانیزم دیگر وجود دارد که باعث اتلاف کم در بازده جریان می­شود.

2- انرژی مصرفی

انرژی مصرفی به صورت kWh/kg Al گزارش می­شود و به وسیله معادله زیر گزارش شود:

واکنش 5

ولتاژ اینجا، ولتاژ عملیاتی سلول می­باشد که به صورت ولت (V) گزارش می­­شود، و CE بازده جریان می­باشد که به صورت کسری (نه درصد) می­باشد. مصرف انرژی بهترین پارامتر تکنولوژیکی در تولید آلومینیوم می­باشد، چون رابطه آن بازده جریان را نیز شامل می­شود.

3- بازده انرژی

بازده انرژی به صورت بخشی از انرژی الکتریکی (شدت جریان ضرب در ولتاژ) که برای تولید آلومینیوم استفاده می­­شود، تعریف شده است. مقادیر معمول، حتی در سلول های مدرن تنها بین % 50-45 می­باشد. مابقی انرژی تولید گرما سبب گرم شدن محیط اطراف می­­شود. یکی از مهم­ترین وظایف صنایع در آینده، کاهش انرژی مصرفی و در نتیجه افزایش بازده انرژی می­باشد.