鋁電解預焙陽極自動測高系統的應用

鄭 斌

（廣西華磊新材料有限公司，廣西 百色 531400）

鋁電解過程中陽極更換是一項重要的作業，陽極更換消耗的人力多、物力多，對鋁電解經濟技術指標的影響顯著。

傳統的方法是采用人工斗尺劃線確定殘極底掌高度，然后在殘極底掌高度的基礎上考慮預留高度、殘極新極高度差，最終確定新極放置高度。使用這種方法換極過程中，斗尺會發生形變，劃線使用粉筆，容易產生誤差，降低了換極的精度，從而影響到電解槽的穩定性和經濟技術指標。同時，換極時工人需要靠近鋁電解高溫熔鹽和高溫的殘極，有燙傷的風險[1-3]。

為了提高換極精度，降低人工換極安全風險，國內一些企業開發了鋁電解預焙陽極自動測高系統。該系統采用機械裝置代替人工測量換極過程中高度數據，提高了換極精度，降低了人工換極安全風險[3-5]。某企業調研后發現了國內不少企業在采用預焙陽極自動測高系統后獲得良好的經濟技術指標，也開展自動測高系統的工業應用，并進行了經濟評估。

1 測量原理

鋁電解預焙陽極自動測高系統主要部件包括齒輪齒條，位移傳感器（增量編碼器），參考基準，顯示屏和控制系統等。齒輪和位移傳感器固定在天車的固定位置，齒條固定在陽極活動架上。

陽極提升機構上下運動時，垂直直線運動經過齒輪齒條轉換為圓周運動，通過光電傳感器輸出脈沖信號，再由信號處理裝置處理為實際距離值給予顯示、控制。為保證新極殘極的同水平度，需去掉新極殘極的高度差。換極過程中通過測量殘極底掌水平面到參考平面之間的高度h，保持此高度不變，并在該參考平面上用新陽極換下殘極，此時就消除新陽極和殘極的高度差，同時考慮新極的預留高度，在此基礎上將新陽極垂直移動h高度，就可以保證電解槽上新陽極與殘極同水平度。

使用鋁電解預焙陽極自動測高系統換極過程主要包括四個步驟，①測量殘極在電解槽的高度，即殘極初值a；②測量殘極底掌水平面基于參考基準平面的相對值值b；③測量新極底掌水平面基于參考基準平面的相對值，獲得新陽極與殘極底掌水平面到參考基準平面之間的高度差h；④獲得新極高度計算值d=a-h，按照高度計算值放置新極。

2 應用效果

（1）提高陽極換極質量。

鋁電解預焙陽極自動測高系統的測量精度可以達到±1mm，這為提高換極精度提供了硬件保障。換極作業工人經過培訓后，換極質量大幅提高。原來采用人工斗尺劃線時，新陽極與殘極底掌水平高度差降低到±2mm，為提高電解槽的運行質量提供了基礎。

圖1 使用鋁電解預焙陽極自動測高系統換極過程示意圖

（2）電解槽運行穩定性提高，經濟技術指標優化。

采用鋁電解預焙陽極自動測高系統后，新陽極與殘極底掌水平高度差降低到±2mm，新極16h導電合格率提高，電解槽的針振和擺動降低。原來斗尺換極需要兩個人配合作業，采用鋁電解預焙陽極自動測高系統后，一個人可以完成殘極、新陽極高度測量和新極位置確定，節省了換極工的時間和精力，換極工有更多的時間和精力對電解槽進行精細化管理，改善了電解槽的經濟技術指標。

（3）改善了換極工的操作環境，降低電解高溫熔鹽和高溫殘極燙傷換極工的風險。

3 經濟評估

企業一個工區46臺電解槽使用一套鋁電解預焙陽極自動測高系統連續穩定運行一年，采用鋁電解預焙陽極自動測高系統后，電解槽的年平均電壓由3.865V降低到3.852V，降低13mV；年平均電流效率由90.6%提高到90.8%，提高0.2%；年平均直流電耗由12713kWh/t-Al降低到12642kWh/t-Al，降低71kWh/t-Al。

一個工區電流效率提高0.2%，每年多產原鋁約73噸，每年多消耗氧化鋁140噸，按鋁價1.35萬元/噸，氧化鋁價格2200元/噸，產生效益67.75萬元。直流電耗降低71kWh/t-Al，電價按照0.35元/kWh計算，相當于噸鋁成本降低24.85元，一個工區年產原鋁約3.7萬噸，降低成本近92萬元。

綜合考慮，使用鋁電解預焙陽極自動測高系統后，工區降本增效約160萬元。

4 結論

某企業開展了鋁電解預焙陽極自動測高系統的應用，該系統應用后提高了換極質量，新陽極與殘極底掌水平高度差±2mm以內。

改善了換極工的操作環境，降低電解高溫熔鹽和高溫殘極燙傷換極工的風險。電解槽運行穩定性提高，經濟技術指標進一步優化，電解槽的年平均電壓降低13mV；年平均電流效率提高0.2%；年平均直流電耗降低71kWh/t-Al，產生了良好的經濟效益。