高導電性陰極鋼棒應用技術分析

摘 要：針對黃河鑫業有限公司鋁電解技術情況，文章對高導電性陰極鋼棒在350 kA和400 kA電解槽的生產進行了試驗研究，數據結果表明，高導電性陰極鋼棒（型材）與傳統的普通鋼材陰極（型材）相比，優勢明顯。

關鍵詞：鋁電解；高導電性陰極鋼棒；直流電耗

中圖分類號：TF821 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0016-02

我公司電解一分廠與二分廠350 kA和400 kA兩個系列以工業性試驗的標準對高導電陰極鋼棒節能技術進行試驗，所得到的數據都很科學詳實，下面進行詳細介紹。

1 高導電性陰極鋼棒技術特點

①按照大型電解槽的電磁特點，優化鋼棒，最終形成高導電性陰極鋼棒。借助鋼棒導電性能提高，降低鋼棒自身壓降，從而實現降低電解槽爐底壓降的目的；同時，隨著鋼棒導電性能的提高，優化電解槽內水平電流，實現電解槽的平穩高效運行。

②采用高導電鋼棒專用鋼棒糊，降低陰極炭塊與陰極鋼棒之間的接觸壓降，進一步降低電解槽爐底壓降。

③采用低電壓、中效率的操作管理模式，降低鋁電解過程中的噸鋁直流電耗，實現節能降耗的目的。

④其最主要的優點就是，既將陰極碳塊的生產和組裝受到的影響降到了最低，又保證了陰極結構和筑爐工藝的不變。高導電性陰極鋼棒技術指標，見表1。

2 高導電性陰極鋼棒生產試驗

①試驗前準備。對4臺大修電解槽采取新型的陰極鋼棒項目的實驗和對比實驗。高導電槽、雙鋼棒槽、普通槽設定電壓、平均電壓以及兩者差值對比，如圖1所示。

高導電槽、雙鋼棒槽、普通槽噸鋁直流電耗對比如圖2所示。

4臺高導電性陰極鋼棒都使用配套的專用鋼棒糊，同時采用50%石墨含量的陰極炭塊，在陰極組裝施工環節，引進專業檢驗技術，對原材料及施工質量做好質量把控，為電解槽后期的良好運行創造先決條件。

電解二分廠高導電試驗槽與雙鋼棒槽的對比，見表2。

電解二分廠高導電試驗槽與普通鋼棒槽的對比，見表3。

我公司兩電解分廠平均對比，見表4。

②由項目組共同商定試驗槽的焙燒啟動方案、非正常管理期各項工藝參數的保持，以及正常管理期的操作管理模式，采取一系列手段，以達到節能降耗的目的，通過試驗槽的實際生產運行管理，從硬件投入到后期管理摸索一套完整的、可操作的、適合我公司實際情況的綜合節能技術方案。

③高導電性鋼棒電解槽進入電解正常生產狀態后，因為新型陰極鋼棒讓電解槽的水平電流減弱，所以確保了電解槽內的熱場和磁場的均勻，可以讓電壓降得更低，所以，盡管電壓較低，電解槽的生產仍然可以穩定進行。電解槽平均電壓3.795 V，其正常工作平均電壓低于以往任何電解槽正常生產電壓。原鋁直流電耗為12 589.07 kWh/t·Al，比普通槽降低314 kWh/t·Al，比雙鋼棒槽降低190.9 kWh/t·Al。

④在經歷了數月的試驗生產后，可以形成較為理想的新型陰極鋼棒電解爐幫，電解槽爐幫平均厚度在13 cm，A面與B面爐幫相差1 cm左右，這意味著沒有很大的水平電流，可以構造更為規整的爐膛，保證電解槽在未來的很長一個時間段都可以穩定的運行。

3 新型陰極鋼棒電解槽試驗結果

3.1 電解槽爐底壓降

同期啟動的普通陰極鋼棒電解槽爐底壓降平均323 mV，高導電性陰極電解槽爐底壓降平均257.6 mV，比普通槽低 65 mV，淋漓盡致額體現了新型鋼棒的硬件優勢，這也是其最為顯著的優點。爐底壓降對比圖，如圖3所示。

3.2 新型陰極鋼棒電解槽存在的不足

絕大部分的高導電陰極鋼棒的制作都是依賴于對鋼棒進行切割加工，由于在加工過程中有熱力的存在，因此較易出現扭曲變形的情況，進而嚴重影響了陰極鋼棒的組裝施工，所以使用的鋼棒應當成型。在啟動電解槽焙燒后，進行正常生產之前需要經過三個月的調整，但是高導電性陰極鋼棒電解槽因為可以加速電壓的下降，從而可以更快的形成爐膛，所需要的正式生產前的磨合調整期限一個月左右。

4 總 結

高導電性陰極鋼棒應用于350 kA、400 kA電解槽，明顯的提升了陰極和材料接觸的性能。從電阻的角度調整陰極鋼棒，明顯的改善了鋁液中存在的水平電流，因為產生了更大的極距降壓的空間，可以更為理想的對垂直磁場進行分布，讓鋁液中國存在的水平電流也顯著的減弱。普通的鋼棒電解槽其爐底壓要高于新型高導電陰極鋼棒65 mV，普通槽低電壓高于新型高導電陰極鋼棒平均電壓0.127 V，噸鋁節電314 kWh/噸鋁（比普通槽）。在低電壓下，高導電性陰極鋼棒電解槽可以穩定生產，實現明顯的節能降耗，而且存在技術易控制的特點，各種技術指標都較為不錯，未來可以較大范圍進行推廣。

參考文獻：

[1] 谷萬鐸，溫鐵軍，曹國法.高導電性陰極鋼棒在鋁電解槽的應用[J].世 界有色金屬，2013.（8）.