電解槽壽命的影響因素

邊韓國｜文

本文通過對大型預焙槽焙燒啟動、后期管理、正常生產期工藝參數控制等生產管理因素對槽壽命的影響進行分析，并提出實用的操作方案和管理思路。

目前，電解鋁被列為國家五大過剩產能行業之一，不符合規范條件的被強制淘汰，新上項目必須進行等量或減量置換，對于“活”下來的電解鋁企業，如何在國家宏觀調控和行業殘酷競爭的環境中更好地“存活”，挖掘內潛、降低成本成為企業最為關注的問題。

電解槽是鋁電解生產的主要設備，其使用壽命是鋁電解生產技術水平的重要標志，槽壽命長短直接關系到企業的經濟效益。雖然我國電解鋁生產技術突飛猛進，但槽壽命與國外先進水平相比，仍有很大差距。筆者結合多年的生產管理實踐，對影響大型預焙槽壽命的幾項關鍵因素進行闡述，以供借鑒。

焙燒啟動過程的影響

焙燒啟動過程是電解槽由室溫變為高溫的過程，這一過程使電解槽內襯溫度產生劇烈變化，同時其他各物理場也發生突變，對槽壽命有著直接和重要的影響。

裝槽階段。在某公司待投產電解槽上，該過程采用焦粒—石墨混合焙燒，即將煅后石油焦與石墨粒按照一定的比例及粒度要求進行充分混合作為電阻發熱體，用特制柵欄規范發熱體的體積和形狀，以保證鋪設平整，電阻大小適當，通電后電流分布均勻。為了使陽極底掌與陰極表面的熱量流通好，有效加熱爐膛，焦粒層上部留有中空熱流通道，使高溫區熱量盡量擴散，同時為了減少散熱損失，在陽極炭塊間縫、中縫和邊縫上加蓋紙板或硅酸鈣板等隔熱罩板；裝槽時沿邊部砌筑適當厚度的電解質擋墻，通過高溫冰晶石填充料在其熔化前傳導熱量焙燒邊部，以保證人造伸腿不開裂、不起層、不致出現熱劈斷。

通電階段。利用分流器有效控制電流上升梯度，使通往槽上的加熱電流按預定目標值增加，這種分流措施已經比較普及，能夠達到較大的分流效果，降低全電流時瞬間電壓對槽子的沖擊。在實際操作中，可采取加裝水平分流器的手段以增大分流量，延長分流時間，分批拆除分流器等多法并用的手段，以達到控制低溫焙燒階段獲得扎固炭糊較高焦化值的目的，起到強化炭襯強度和延長槽壽命的效果。

焙燒階段。在焙燒過程中，實行專人專槽管理模式，定期測量槽膛溫度，根據溫度變化，結合陽極電流分布的測量結果，通過松緊軟母線下端的夾鉗以調整電流分布，保持槽內溫度均勻，在該階段對陽極電流分布進行測量時，摒棄了傳統測量法，采用了高新技術產品LH型電流表，該表測量結果直接顯示通過各導桿電流值，直觀、準確，操作方法簡單易行；同時密切注意槽內冰晶石熔化程度，及時添加或調整，防止槽內局部過熱留下后患。

某企業電解車間電解人員正在進行換極作業

啟動階段。采用濕法無效應啟動。該啟動操作方便、勞動強度低、安全可靠，在改善勞動環境、節能、減少氟鹽損耗方面也有明顯效果，尤其采用濕法無效應啟動延長了啟動時間，可以減少效應時急速升溫對內襯劇烈的熱沖擊而造成早期陰極起層、人造伸腿脫落等現象。需注意的是，在啟動一定時間后再添加氟化鈉或碳酸鈉，減少了陰極炭塊吸鈉膨脹所產生的裂紋及變形幾率的發生，為提高槽內襯壽命創造了良好的前提。

啟動后期管理的影響

啟動后期管理是電解槽啟動后向正常生產過渡的時期，在此過程中關鍵是形成一個比較規范的槽膛，確保電解槽平穩高效運行。如果電解槽的爐幫厚薄不均，或者爐底存在大量沉淀或結殼而高低不平，會導致電流分布不均，電壓容易波動。經常“生病”的電解槽壽命不可能長，啟動后期良好的工藝技術條件匹配有利于實現這一目的。本過程采用較高的電解質溫度、分子比、電解質水平及較低的鋁水平，使電解槽形成一個較好的槽膛，這一過程大約需要三個月時間。實際操作中管理人員要及時采取相應措施，盡可能降低過高的分子比和槽溫對電解生產造成的負面影響。

正常生產期工藝參數因素的影響

目前預焙槽已實現了槽子大型化、操作機械化、控制自動化和煙氣處理無害化國際流行的“四化”標準。但要實現平穩高效的生產目標，管理者對電解槽控制點的選擇至關重要。實踐證明，電解質溫度過高或過低都會不同程度的影響槽壽命。因此，筆者特別提出以槽溫控制為中心調整其他技術條件，實現合理工藝參數配置的技術管理模式以提高電解槽的生產穩定性，延長電解槽壽命。

鋁電解生產中技術條件變化都有一個共同特點：就是它們都會直接或間接的引起槽溫變化，所以槽溫的變化也可以直接或間接地反映出其他各項技術條件的變化情況。

槽溫控制模式是建立在系列電流穩定的前提下以及槽溫（T）與設定電壓（Vsi）、分子比（CR）、氧化鋁濃度（Al2O3%）和效應間隔（AEINT）這四者關系基礎上的。同時，還綜合考慮到影響它們的其他因素（如設備、工人操作水平等），下面分幾點來討論這一問題。

槽溫控制分析程序的核心是控制模塊，當槽溫超出控制目標以后，在排除了設備、工藝操作因素以后，首先應檢查設定電壓（Vsi）、分子比（CR）、加工間隔（NBINT）和效應間隔（AEINT），結合當日槽溫測定值和智能控制系統提供的在線數據，分析并找出槽溫變化的主要原因，對設定電壓等參數進行調整分析，并認真做好槽溫的“五日觀察”，進一步觀察槽溫變化趨勢，待槽溫以較穩定的方式進入目標區以后，最后以調整后的設定值作為新的控制參數。與槽溫關聯的技術條件、工藝參數較多，在調整時必須綜合考慮；由于槽容量大、調整效果滯后性強，“五日觀察”法更有利于體現真實槽況；槽溫控制分析程序圖必須與槽溫控制示意圖相結合。

工藝技術條件是電解指標的決定性因素。隨著大型預焙槽智能模糊控制技術的不斷提高，在大型預焙槽鋁電解生產管理實踐中，強調樹立“以穩定為前提，以爐膛為根本，以溫度為軸心，以曲線為標準，以嚴細為手段”的管理理念，除以槽溫控制模式為主外，使用事前控制的方法，進行工藝參數合理配置。電解槽各項工藝參數是相互影響的，一個參數的變化，將會帶動其他一個或幾個參數的相應變化。例如，提高槽工作電壓，電解槽熱收入增加，多余的熱量將會熔化爐幫，造成電解質高度上漲、鋁液高度下降，進而會造成電解溫度上升，陽極效應遲發。因此，對于一臺正常生產的電解槽，如果需要變更一項工藝參數，要求管理人員必須同時考慮其他可能變化的參數，避免技術條件出現較大波動，最大限度降低或杜絕外界對電解槽的干擾，確保電解生產平穩運行，在實踐中取得了良好的經濟指標，并對延長槽壽命有益。

操作制度的影響

鋁電解生產過程中的主要操作有更換陽極、出鋁、抬母線、熄滅陽極效應等，其操作質量的好壞直接關系到電解槽的使用壽命。在制訂操作制度時，管理人員對各項操作的每個環節都要進行控制。例如更換陽極時，從扒浮料、出極、撈碳渣、新極設置精度、新極安裝，直到電解槽中縫打擊頭下氧化處理等都確定了操作時間和質量標準，嚴格監督與執行。操作制度中的各項技術要求必須做到與工藝體系相匹配。還是以換極為例，如更換陽極后收邊高度多少、極上保溫料厚度的設置、收邊料和保溫料粒度的要求、氧化鋁加料間隔的變更和電壓的補償等。所有的操作制度都應與工藝體系相匹配，確保電解槽的平穩運行。

結語

焙燒啟動、啟動后期管理、參數的優化配置、相匹配操作制度的有效落實，這四項結合起來，能使預焙槽達到優質高效低耗且長壽之目的，取得較好的經濟效益。槽壽命的研究是一個復雜而長期的課題，本文所討論的只是一種延長槽壽命的綜合生產管理思路。在實際操作中，管理者會考慮各種因素的綜合作用，才能使我國電解槽壽命有大的突破和質的飛躍。