350kA預焙鋁電解槽節能方案

賈 旺

（中青邁電解二車間 青銅峽鋁業 751603）

350kA預焙鋁電解槽節能方案

賈 旺

（中青邁電解二車間 青銅峽鋁業 751603）

根據 350 kA預焙鋁電解槽系列投產啟動,從 350 kA預焙鋁電解槽通電、焙燒、啟動、停槽、二次啟動及后期管理等方面的關鍵控制點上,介紹了節能生產的經驗及處理方案.

1 電解槽通電前的準備

1.1 通電前的檢查

生產施工驗收結束后,在做耐壓試驗的過程中有意識的記錄下升壓過程中的異常情況,通過每日的對地電壓實時監測,可以有效預判電解槽在運行過程中出現漏電及絕緣損傷情況,在后續工作中進行及時整改.對陰極壓接器進行搖電阻測試,對電阻值過大的壓接面進行打磨處理拋光后重新進行緊固,對所有壓接器進行復緊,以防通電后陰極壓降損耗過大,從而降低了能耗.

1.2 通電前的修補

在筑爐完畢后,檢查爐幫及側部炭塊平整度,對伸縮縫部位進行二次修補,在修補中嚴格過程控制,確保伸縮縫處無裂紋現象,有效避免了在啟動過程中溶液侵入裂縫而造成的內襯破損,保證后續通電順利啟動,同時也有效避免了因檢查不細致造成的施工留下的硬傷,從而降低了啟動漏爐現象的發生.

2 通電焙燒

2.1 鋪焦粉

電解槽采用的是焦粒與石墨碎合理配比后的焙燒方案,不同的配比其焙燒時間及溫升存在較大差異 ,公司先后做過 1∶1,1∶3,1∶5,1∶7等不同配比的多種試驗.

表 1 焦粉比電阻分析結果

表 2 三種濕法焙燒方式焦粉比電阻方案表

根據不同配比的溫升差異最終排定啟動時間表,嚴格按照啟動時間進行作業.石墨碎與焦粉混合均勻,鋪設過程中保證表面平整,焦粒分布均勻.焦粒焙燒方法以其實用廉價而頗受青睞,在采用空腔裝爐、溫度控制等一系列措施的共同作用下,預焙槽焙燒質量和后期槽況等都得到相應保證.新方法的推廣同時滿足了節省成本和降低能耗的目的,為生產實踐提供了導向.

2.2 掛極

檢查陽極底掌是否平整,導桿是否垂直,掛極作業過程中必須保證陽極底掌與焦粉可靠接觸,保證焙燒導電均勻,溫度均勻上升.導桿與水平母線不得完全接觸其間隙不大于 5mm,導桿垂直放入兩掛鉤之間.

2.3 裝爐

在裝爐時,采用氟化鹽、氟化鈉、冰晶石按照適當的比例混合配置使裝爐物料的初晶溫度從靠近陽極到內襯,即由里到外形成一個溫度梯度差.這樣,即使物料滲入縫隙,其初晶溫度也比電解生產溫度高,從而不會漏爐.

2.4 軟連接、分流器的安裝與拆除

（1）全電流通入焙燒前的電解槽,會造成各部分壓降過大而超過設備的負荷能力,勢必影響到通電焙燒過程的安全運行.為此采用分流器進行分流,一部分是立柱母線分流,另一部分是相鄰兩槽間水平大母線分流,確保了通電的安全,從而降低了通電時的沖擊電壓.

（2）拆卸.根據槽電壓拆除分流器,電壓低于3.0 V就拆除,一般采取先拆兩端后拆中間的方法.要求每拆除一套,拆除期間電壓上升不允許超過 0.5 V,若電壓急劇上升應停止拆除工作,等電壓穩定后再繼續拆除.拆除過程中搶時間,每拆除掉一組軟連接及時將小盒卡具放入復緊好,防止單個陽極瞬間電流上升過快造成打火現象.

3 啟動過程控制

啟動過程中采用的是低電壓環保無效應啟動,灌入第一包液體電解質 8～9 t后將槽電壓緩慢抬至 6.5～7 V左右,觀察陽極在電解質液內的位置.灌入第二包液體電解質 4～5 t后將電壓緩慢抬至 8～9 V左右,待爐料充分融解后開始撈炭渣作業,并觀察是否有陽極下滑,灌入電解質后的24 h灌入液體鋁,并將槽電壓控制在 4.8V以下.

4 停槽前的保溫

遇突發性漏槽導致的停槽,電解槽停槽后,由于斷了直流電,槽體溫度會急劇下降,為了解決二次啟動時槽體不破損,停槽后只有將槽體緩慢降溫,使爐底的陰極炭塊在緩慢降低時不會出現斷裂.停槽時間若發生在冬季,外界環境溫度較低,必須做好保溫工作,以減緩槽體溫度的下降速度,保證電解槽的完好.

（1）停槽后,為了減緩電解槽的降溫速度,陽極及上部所有機構保持不動,并且加厚保溫料,放慢熱量的散失速度,避免空氣進入槽內造成陽極和側部炭塊的氧化.

（2）側部也做好保溫工作,從鋼棒以上的側部方框全部用石棉縫隙塞滿,槽底用氧化鋁袋封住,以降低其散熱速度.

（3）由于冬季環境溫度降低很快,所以將車間的窗戶全部關閉.風格板上用氧化鋁袋蓋住,地溝通風擋板全部關閉,阻隔冷空氣進入.

5 啟動后期管理

啟動后期盡管設計和材料方面都有了很大的進步,然而電解槽側部仍需要保護.維護電解槽的熱平衡 （和能量平衡）更顯出重要性,即需要確保極距以產生足夠的熱能保持生產穩定,又需要適當增大熱損失以形成完好的爐幫,提高槽壽命.影響槽壽命的主要因素:

（1）內襯質量:包括材料的化學組成、成分與結構的均勻性、空隙度、機械強度和彈性變形、膨脹性、抗 Na嵌入引起應變的能力、結構隨時間的變化 （石墨化）的穩定性、抗腐蝕的能力.

（2）電解工藝:包括在陰極啟動和運行期間的熱應力、電解質成分和熱穩定性、運行溫度、電流分布、沉淀.

（3）設計安裝:包括內襯的精度、陰極和側部的溫度分布、槽殼結構的穩定性、電解槽熱平衡,特別是側部伸腿結殼的穩定性、電磁補償、保溫材料的選擇等.

（4）啟動后期嚴格把控工藝調整思路,在合適的時間及時進行調整,工藝流程將走向一個相對平穩的環境.

6 陽極效應控制

（1）根據槽況及時調整下料間隔和效應等待周期,將下料間隔控制于 145～155 s;將陽極效應等待周期延長為 72 h以上.

（2）加強對新開槽的管理,前期啟動時要求前 2周效應系數控制在 0.5次 /（槽·日）,后兩周控制在 0.3次 /（槽·日）.

（3）對電解槽的欠過量周期等進行科學調整.欠量周期時間調為 30 m in,過量周期調為 45 m in;最小陽極時間調為 120m in;下料初始化時間調為15m in.

（4）對停料時間的調整.出鋁停料時間調為0m in;換陽極有效時間調為 30 m in,停料時間調為15m in.

控制實施后效應系數明顯下降,尤其是重效應比例大幅度減少.通過控制分析,只要努力排除諸如限電、停風事故、供料故障、錘頭問題、等外部因素的影響,把效應系數控制到 0.1次 /（槽·日）是完全可能的.效應控制后減少了電解槽的各個操作工序,節省了人力、原材料的消耗;減少了鋁的二次反應,并使電解槽保持良好的熱平衡,減少了氟化鋁的揮發損失,提高了電流效率;低效應系數生產可大幅度降低溫室效應污染,有著巨大的環境效益.

7 結束語

在近一年的啟動時間里,通過記錄相關的數據,從通電、焙燒、啟動、后期管理、正常參數控制以及技術研究過程中總結了比較適合實踐生產而又較為實用的一些方法,后續的生產管理中以此數據為參考對異常槽的監控提供了實時的評判依據,為后續調整提供了保證,從而取得較好的經濟技術指標.

A

1671-6620（2010）S1-0068-02