电能是现代工业生产的主要能源和动力，也是现代国民生活不可缺少的重要能源。近几年来，随着国家建设和生产活动的扩大，以及居民生活水平的提高，用电需求迅速攀升，供电形势严峻，能源问题已是影响我国国民经济发展的一个重要因素。节约电能，可以减少企业的电费开支，降低工业生产成本，提高经济效益，对促进我国国民经济可持续发展具有重要的意义。稀土金属电解企业是用电大户，电能消耗是稀土金属生产成本的重要组成部分，因此，降低稀土金属电解电能消耗，是稀土金属电解企业的重要课题。

1 稀土金属电解生产中电能消耗的影响因素

稀土金属电解生产中电能消耗费用是电解加工生产费用的主要部分^[1]。例如，近年来金属钕电解加工生产费用见表 1，从表 1中可知电能费用占总消耗费用的39%以上。

稀土金属电解生产是以氟化物为熔盐，在电解槽中用直流电源电解还原稀土氧化物制取稀土金属，生产流程如图 1所示。

目前稀土金属电解生产中电能理论利用率不足20%。电能主要消耗在以下热交换方面。

（1）电解槽体及加入物料吸热：稀土金属电解是在1 100℃左右的高温下进行，电解槽体和电解原料稀土氧化物、氟化物熔盐等加入电解槽后加热至电解温度均需吸收大量热能。

（2）化学反应吸热：电解过程中稀土氧化物还原成金属需要吸收化学反应热，是电能消耗的主要方面。

（3）出炉金属和熔盐带走热：电解结束，稀土金属连同部分熔盐一起出炉，会带走部分热。

（4）炉气烟尘带走热：电解过程中不断有废气和烟尘排出槽外，会带走少量热量。

（5）槽口辐射散热：电解过程是在敞开的槽体中进行，高温的熔盐会通过槽口向外辐射大量的热，是电能消耗的主要方面。

（6）槽体表面散热：电解槽外侧设有保温层和槽壳，以降低槽壳表面温度，减少表面散热，但在目前控制的槽壳表面温度下，还是要散失大量的热。

（7）整流设备线路电能消耗：电解所用整流器在运行过程中自身需消耗大量能量，以热能形式散发，故整流器采用风冷或水冷形式散热。此外整流器向电解槽供电的线路也会散失部分热。

2 节约电能的措施

生产中电能消耗与工艺技术、电解设备和操作的水平高低有关。改进工艺技术、采用先进的设备、提高生产操作水平，有利于节约电解生产的电能消耗。

2.1 改进工艺技术

槽电压、电流密度、温度是电解操作的重要技术参数。电流密度过低，温度过低，无法提供足够的热量维持槽体热平衡，电解不可能稳定运行, 这将空耗电能。电流密度过大，温度过高，又会增大熔盐挥发损失，使二次反应加剧，降低电流效率^[2]。因此，应采用合适的槽电压、电流密度、温度，维持电解槽的热平衡，使电解稳定运行，以提高电流效率，降低电能电耗。

2.2 缩小炉口面积，加强炉体外部保温

炉口辐射散热、炉体外表面散热占热损失的大部分，为提高电解槽的电能效率，应尽量缩小炉口面积，可采取活动式半封闭炉盖结构，以减少电解槽的辐射散热损失，并加强炉体外部保温，使炉体外表面保持合适的温度，减少热量散失。

2.3 采用连续化电解设备

采用多阳极连续电解设备，由于省去了更换阳极及打弧升温过程，从而可大幅降低稀土金属生产的电能消耗，电流效率可比单阳极电解提高6%~8%，如每吨金属钕可节电1 000kW·h以上，节电效果显著。

2.4 采用大型连续电解设备

万安级大型电解槽已经在赣州有色冶金研究所、江西南方稀土高技术股份有限公司应用，该电解槽采用机械连续加料，多阳极连续电解，金属虹吸出炉等多项先进技术，使平均电流效率达75%以上, 从而大幅降低了电耗，每吨金属钕较3 000A电解槽节电1 000kW·h以上。

2.5 采用节能型供配电设备

以高效率低能耗的新型供配电设备来替换低效率高耗能的旧设备，合理选择供配电系统设备容量，以降低电路的线路损失。

2.6 提高生产操作水平

如果生产操作水平不高，电解工艺技术条件控制不当，就会使炉况变坏，电流效率降低，金属产量下降，或产出不合格金属，需要重熔，使电能消耗增加。因此应严格管理，加强培训，提高生产操作水平，使电解平稳良好地运行，提高劳动效率，提高产品合格率，减少电能浪费。

3 结语

目前稀土金属电解生产中电能利用率明显偏低，因而节约电能还有很大的潜力。

改进工艺技术，缩小炉口面积，加强槽体外部保温，采用大型新型连续电解设备，采用节能型供配电设备，提高生产操作水平，是节约稀土金属电解生产中电能消耗的有效措施。