新型結構導流鋁電解槽的生產實踐

張孝強，王先黔，游 璞

（中國鋁業貴州分公司，貴州 貴陽 550000）

160KA導流鋁電解槽技術介紹。貴州分公司160kA系列3225#新型結構電解槽技術是炭塊間有10cm深的導流溝、中間有匯流溝、出鋁端處有蓄鋁池的網絡狀結構導流電解槽。焙燒采用混合料溝槽絕緣焙燒法，預計焙燒時間為4天，啟動采用濕法無效應啟動。

1 焙燒

1.1 鋪爐掛極

使用5mm以下的煅后焦與石墨粉按7:3的比例混合均勻進行使用。鋪混合料之前用風管將陰極凸臺表面清理干凈，以帶有孔心間距60mm，孔徑12mm，高30 mm的專用鋪爐框工具（如圖1），將混合料倒入框內進行混合料鋪設作業，用刮板將混合料刮入孔內至孔被灌滿。溝槽采用冰晶石填充，減少啟動后的炭渣清理量。選用不開槽的陽極24組進行掛極作業，靠陽極自重將陽極底掌壓在混合料上，確保陽極底掌充分與混合料接觸，掛極順序為從煙道端向出鋁端逐一掛極。

圖1 專用鋪爐框

1.2 裝爐

人造伸腿表面先鋪撒氟化鈣，再用鋪撒冰晶石，然后用電解質塊添滿大面，電解質塊上面填撒純堿，在電解槽槽內A1A2陽極之間和A11A12陽極之間分別安放一根鋼管（長650mm、直徑12mm），鋼管下頭斜伸入爐底，鋼管不與陽極炭塊相接觸，在鋼管內安放熱電偶監測焙燒溫度。

1.3 安裝軟連接、分流器

陽極平衡母線至陽極鋁導桿采用軟連接，安裝軟連接一端連接陽極導桿，另一端連接陽極水平母線（如圖2），軟連接卡具的螺栓用扳手擰緊，保證導電性。為了使焙燒溫度緩慢上升，采用陽極立柱母線與陰極母線壓接分流器方法進行電流分流（如圖3），分流量不得低于正常電流的60%，較平底槽多分流15%～20%，即需要增加原有分流器的分流組數。

圖2 安裝軟連接

圖3 分流器的安裝

1.4 通電

采用全停電操作，通電時都要先將系列電流降到零，進行短路口操作，松開短路口插入絕緣板再復緊螺桿通電，根據電壓情況分三次將系列電流恢復到163k A全電流，沖擊最高5.6v，通電30分鐘電壓4.94v。

1.5 拆除分流片

該槽在焙燒電壓低于2.5v時開始分流片的拆除，分別從出鋁端和煙道端同時進行，先從外側開始每次拆2根分流片，在通電后的48h左右拆除完畢。每次拆除分流片后的焙燒電壓不得高于3.0V，如果焙燒溫度上升過快或過慢，可以根據監測的溫度情況適當延長或縮減分流片的拆除時間。

1.6 焙燒期槽電壓變化

焙燒期，槽電壓在2V～5.6V之間變化。每次拆除2根分流片可以將提升電壓150mv～200mv，全部分流片拆除后槽電壓緩慢下降至2.32V左右。啟動前半小時擰緊陽極卡具，為了安全保證，在灌入四噸左右的電解質后，電壓保持在4v左右拆除軟連接。槽電壓變化如圖4所示。

圖4 焙燒電壓變化情況

2 啟動

焙燒4天后，焙燒溫度達到850℃以上進行電解槽的啟動作業。分兩次灌入液體電解質8噸～10噸，電壓保持7v～8v。槽內物料逐漸融化，炭渣開始分離出來后，從出鋁端和煙道端打撈炭渣。

根據電解質塊熔化狀況和電解質水平，啟動后及時補充冰晶石、純堿等，專人控制電壓，當日槽電壓逐步下降到6V左右。在發生第一個效應，開始進行氧化鋁加料。啟動后第2天分兩次灌入8噸～10噸的鋁液，中間間隔8小時左右，電壓保持4.8V～5.0V，出鋁端的鋁水平控制在23cm～25cm，待電解槽四周結殼后添加抬包皮、結殼塊和氧化鋁封好殼面做好保溫料，從啟動的第三天開始換極作業。

3 啟動后期和正常生產期技術參數管理

3.1 電壓管理

電解槽啟動后槽電壓管理遵循快速降電壓的原則，啟動一周后電壓在4.05V左右，啟動20天后降到4.0V左右，在啟動后的3個月電壓保持在3.95v左右。三個月后電壓有所上升，一年內平均電壓4.12左右，之后的電壓控制在4.06v～4.06v基本趨于穩定。具體電壓控制情況見下表：

3.2 兩水平控制

啟動后三天，出鋁端鋁水平達到25cm開始出鋁，啟動一月后鋁水平保持在23cm～25cm，一個月后按正常生產期24cm～26cm保持，三年后爐底陰極變化和沉淀結殼，陰極導流溝和蓄鋁池被填平，鋁水平維持不變，爐底基本失去了初期增強穩定性的作用。啟動后一周的電解質水平保持在30cm以上，一個月后保持在18cm～20cm保持生產。

3.3 分子比控制

開槽初期是形成爐幫的關鍵時期，高溫、高分子比條件下建立起的爐幫才是最穩固的爐幫。啟動一月后才逐步降低分子比穩定控制在2.35～2.5之間。具體控制情況見下表：

3.4 電解質溫度

啟動后一周內的電解質溫度保持在960℃～970℃，一月后逐步降低溫度到950℃～955℃，三個后電解質溫度控制在940℃～945℃，半年后的電解質溫度在935℃～940℃。由于電解質成分體系的影響，在啟動生產一年以后的電解質溫度一直保持在930℃左右維持生產。

3.5 氧化鋁濃度控制和爐底壓降

該槽氧化鋁濃度長期控制基本在2.0%～3.0%的范圍內維持生產。爐底壓降在啟動初期的6個月內基本保持在320mv以下，半年后爐底壓降開始升高到350mv左右維持一年，在生產600天以后的爐底壓降上升到400mv～410mv之間維持生產。

3.6 陽極效應系數

3225#新型結構電解槽發生第一個效應維持8～10分鐘后熄滅，啟動一周效應系數控制在0.71次/槽日，一月內達到0.55次/槽日，生產一年內的效應系數都在0.87次/槽日，從第三年到第五年效應系數才從0.35降到了0.10以下。

4 電解槽的日常管理

4.1 換極操作管理

嚴格按照交叉換極表順序進行換極作業操作，更換陽極16h后，對陽極進行電流分布情況的檢測和記錄，以判斷陽極更換質量，及時對有問題的陽極進行調整處理。跟蹤檢查爐底變化狀況，及時調整控制參數，保持爐底潔凈或有少量稀薄沉淀。

4.2 加強電解槽保溫

正常生產后，加強電解槽的保溫工作，添加覆蓋料到陽極鋼窗口以上，在角部用塊砌墻30cm～40cm高，補充塊料加強角部保溫，槽外部增加保溫材料等，防止散熱過大影響電解槽的穩定性。

4.3 清理碳渣

正常生產從出鋁口打撈碳渣，每天三個班，每班打撈三次碳渣，碳渣增多時增加打撈頻次，在碳渣太多時打開電解槽角部和煙道端進行碳渣打撈。因為碳渣清理不及時會引起陽極長包，槽溫升高，影響電解槽的穩定運行。

5 結語

經過4年多的生產實踐證明，3225#采用的新型導流結構鋁電解槽技術運行穩定，根據統計生產運行在兩年以內的技術經濟指標與傳統電解槽相比：電流效率高1.2%，槽電壓低80mv，噸鋁直流電耗低440kWh。隨著槽齡增加600天以后，陰極爐底受熱應力的影響變化和爐底沉淀結殼的增加，爐底壓降上升到400mv以上后，技術經濟指標就明顯降低，噸鋁直流電耗維持在13320Wh左右。