500KA大型預焙陽極電解槽啟動后期技術條件管理

王海軍，劉 榮

（內蒙古創源金屬電解二系列，內蒙古 霍林郭勒 029200）

近年來，我國電解鋁企業所建電解槽容量越來越大，系列安裝槽臺數也越來越多，如何取得優秀的生產指標，成為各大鋁企業相互學習的熱點問題。從多年的電解生產實踐中來看，大型預焙槽能否長期穩定高效生產，主要靠電解槽啟動后期爐幫的建立以及正常生產過程中穩定的過熱度控制。如果電解槽沒有較厚的爐幫，生產不會穩定，也不會有較高的電流效率。國內最近幾年新投產的電解系列很多，有的電解系列啟動后期出現冷槽，電解槽伸腿肥大，不利于后期正常生產；還有的電解系列啟動后期不長爐幫，啟動后就開始往外取電解質，造成效率低、指標差的現象，由此可見電解槽建立規整爐膛是非常關鍵的。國內很多著作只是從原理上對如何建設與維護規整爐膛方面進行描述，而直接可以采用的實踐探索不是很多。

1 爐膛內型的的理想狀態與主要作用

啟動后期管理的主要目標就是建立穩固規整的爐幫。爐幫是由液體電解質析出的高分子比冰晶石和α氧化鋁所組成的固體結殼，均勻的分布在電解槽內側壁上，形成一個橢圓形環。爐幫的構建過程實質上是電解質溶液偏析層層凝固的過程，也是一個在較好的技術條件下形成熱平衡的過程。

2 快速建立爐膛的管理工藝

在500KA電解槽建立規整爐膛的實踐上，筆者打破傳統電解槽啟動后三個月才能正常的生產的理念，后期管理利用兩個月建立爐膛收到良好的效果，節省能耗，槽況平穩，指標穩步上升，特別是在電解槽長期穩定、高效上起著決定性的作用。

2.1 快速建立爐膛過程中需注意的問題

快速建立爐膛，是相對傳統后期管理三個月而言的，由于采用快速降電壓技術會造成熱收入快速減少，極易造成電解質收縮快，從而導致分子比槽溫等技術參數跟著快速變化，需要注意以下幾點：

（1）在高電壓期及時補夠足量的電解質量，避免電壓下降以后補充電解質塊所需的能量輸出，同時又要避免總高過高出現電解質侵蝕倒打料層發生側部漏槽安全事故。

（2）根據分子比下降幅度，要及時向槽內補充純堿，使分子比按照控制范圍保持。

（3）由于灌的在產鋁量大，在添加氟化鋁降分子比的過程中要根據分子比下降幅度以及過熱度情況及時往外帶鋁防止爐底冷、長伸腿現象發生。

（4）嚴格控制效應系數，特別是減少難滅、長時間效應對已經形成爐幫的破壞。

（5）加大爐面維護力度杜絕氧化現象發生，加強碳渣的打撈力度預防陽極長包、返熱等病槽發生；如果炭渣未及時打撈出來，在降低設定電壓過程中，增量期下料槽電壓卻往上升高，高于上限控制區域，槽控機就會降電壓造成壓極距，電解槽火苗亮黃色、長而無力，槽溫不降低反而升高，此時應該提高設定電壓，拉開極距，讓炭渣分離出來，嚴重時要把返熱處的陽極拔出來進行打撈炭渣，拉長NB間隔，待電解槽發生效應以后，槽況就會好轉。

（6）保溫料厚度要達到15cm~17cm，不宜過厚，并且使用足夠的殼面塊封堵，嚴禁在邊部未結殼時候直接灌氧化鋁，造成氧化鋁不能及時溶解沉入爐底直接跟陽極底掌接觸形成局部返熱的現象。

2.2 啟動后期技術參數的管理

2.2.1 效應管理及下料間隔調整

啟動后打撈炭渣環節至關重要，在電解槽發生效應槽溫上升裝爐物料逐漸融化后，集中精力打撈炭渣，在灌鋁后要發生1次~2次陽極效應。當電解質完全清理掉炭渣、封好殼面之后，就可以開通濃度控制。當電壓下降到4.6V以下時，開通RC自動控制。

啟動后期電解槽向正常生產過渡，電流效率是逐漸升高的。因此下料間隔調整必須與電流效率升高相匹配。一般來說，啟動后10天內，電流效率以80%計算，陽極效應系數控制在1.0次/槽.日。啟動后20天~30天，電流效率以90%計算，陽極效應系數控制在0.3次/槽.日左右。兩個月左右時電解槽應達到正常生產時的狀態，電流效率以92%計算，陽極效應系數控制在0.1次/槽.日左右。根據槽控機歷史曲線增減量情況及時調整下料間隔，防止出現濃度過大、長時間大減量化爐幫的現象，同時要加強人工巡視力度減少堵料的發生，嚴禁出現連續幾個增量期走滿引發的長效應發生。以上兩點都不利于電解槽保持長期、穩定生產。

表1 15日內槽電壓的調整情況

表2 國內兩家鋁廠電解槽指標對比情況

2.2.2 槽電壓的調整

采用快速降低設定電壓的方式減少電解槽熱收入，縮短電解槽啟動后的高溫時間，促進電解質中高分子比物質在側部結晶。每當電解槽發生陽極效應后是降低設定電壓的合適時機，具體調整方法：啟動后槽電壓在7v~8v之間，考慮到為后續啟動槽培養電解質，12h后電壓保持在6.3v左右，灌完鋁以后電壓保持在4.5v~4.8v之間，然后每天降低100mv，電壓在4.25v時候開始每天降低50mv，一個月調整到正常設定電壓3.960v。具體調整見表1。

目前，國內建設的新系列都采用大工區管理模式，因此在整個系列電解槽啟動中，應該把所有的電解槽調整到相同的設定電壓，不走因槽制宜的生產路線，降低電解槽差異性。

2.2.3 在產鋁量

電解槽內的在產鋁量直接影響電解槽熱平衡的建立，同時也影響爐幫和伸腿的形成以及后期槽況是否穩定運行。500KA電解槽在產鋁一般選擇38噸，以此來匹配較大的電流強度以及平衡槽內磁場。啟動后分三次灌鋁，防止電解槽內襯溫度驟降造成早期破損。現場具體操作方法如下：24h后連續灌鋁兩包大約23噸，48h后灌第三包鋁10噸，第三天不出鋁留3.3噸，到第四天開始出鋁（此時槽內鋁量為39.3噸，留38噸，出鋁任務為1.3噸）。如果灌的在產鋁量少，偏小的鋁量不能平衡槽內磁場，造成鋁液鏡面波動大，電解槽內鋁液層的二次反應增加，造成電解槽過熱度大，不利于爐幫的建立。

2.2.4 電解質水平

啟動初期電解質保持總高小于50公分的前提下，高限保持，第1周28cm~30㎝，第2周24cm~27㎝，第3周22cm~24㎝，第4周保持20cm~22㎝，一個月后保持在18cm~20㎝左右，防止陽極到周期以后電解質涮鋼爪影響原鋁質量現象。

2.2.5 電解質溫度

啟動后電解槽內襯仍處在吸熱狀態，扎固糊繼續焦化，不宜降得過快。第一周保持在980℃~990℃，第二周保持在970℃~980℃，第一個月保持在965℃~970℃，第45天保持在960℃~970℃，第二個月保持在955℃~965℃。

2.2.6 分子比調整

分子比控制上，第一個月嚴格保持2.8~2.9，但分子比的調整一定要平穩，以建立堅固的高熔點的爐幫。由于新啟槽內襯吸鈉及液體電解質中較堿成分偏析造成分子比下降，氟化鋁揮發分子比上升，待分子比不降反升的拐點開始添加氟化鋁。國內A鋁廠500KA電解槽在啟動一個月后（25天）開始添加，利用兩個月時間把分子比控制到2.35~2.45之間。經過后期測量發現爐幫厚度平均值在15cm左右，伸腿在陽極邊部正下方，建立了良好的規整爐膛。使電流垂直流向爐底，鋁液鏡面波動小降低了鋁的二次反應，取得了較高的電流效率。國內B鋁廠500KA電解槽，在第二個月后開始降分子比，由于前期高分子比階段沒有用較大的在產鋁量來控制過熱度，造成過熱度大嚴重損失了電流效率，經過后期測量發現爐幫厚度平均值在11cm左右，形成了較大的爐膛。兩家鋁廠分子比調整曲線見圖1.

圖1 兩鋁廠分子比調整曲線示意圖

3 經濟技術指標對比

國內兩家鋁廠純凈電解質成分，槽型一致，國內A鋁廠按照筆者的后期管理工藝思路取得了良好的經濟技術，達到同行業先進水平。通過對比發現兩家鋁廠的槽況穩定性和取得的經濟指標相差較大，具體指標對比見表2。

4 結語

本文通過對500KA大型預焙槽啟動后期管理工藝的實踐，對比總結出電解槽后期管理過程中采用快速建爐膛的工藝控制思路、合理搭配各項技術條件較早的建立了電解槽能量平衡和物料平衡，降低了電解槽早期破損機率，取得了良好的經濟技術指標，降低能耗，提高了企業在整個鋁行業中的影響力。