引 言
陜縣恒康鋁業(yè)有限公司SY400KA預(yù)焙電解槽，自2008年9月啟動(dòng)，中間經(jīng)歷過(guò)二次啟動(dòng)和大修，一代槽目前運(yùn)行槽齡2200天左右。400KA大型預(yù)焙槽有槽型大、電流強(qiáng)度大、磁場(chǎng)大、敏感度高等特點(diǎn)，從電解槽的設(shè)計(jì)、焙燒、啟動(dòng)、非正常期管理到正常期管理，400KA都是一次全新的嘗試，有很多新的技術(shù)需要掌握運(yùn)用，有很多技術(shù)難題需要去攻關(guān)和總結(jié)，管理起來(lái)具有很大的探索性和挑戰(zhàn)性。尤其是在技術(shù)條件的保持管理上，完全靠平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)積累和不斷摸索總結(jié)，近年來(lái)，為了適應(yīng)目前降低成本的市場(chǎng)要求，我們始終在探尋一條技術(shù)條件合理搭配之路，經(jīng)歷過(guò)許多曲折反復(fù)，在受氧化鋁質(zhì)量影響，造成電解槽電解質(zhì)中鈣、鋰、鉀明顯較高，電解槽溫度明顯偏低且無(wú)法改變現(xiàn)狀的情況下，2014年完成了電解槽平均電壓4.04v，電流效率92.15%，直流電耗13099KWh/t.Al的目標(biāo)(如表1),通過(guò)近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，摸索出了一套適合400KA電解槽的管理技術(shù)規(guī)范，目前該系列電解槽運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還有進(jìn)一步下降的空間。
表1 2014年四個(gè)季度電流效率與平均電壓情況統(tǒng)計(jì)
1 400KA預(yù)焙電解槽運(yùn)行現(xiàn)狀
對(duì)于400KA中心六點(diǎn)下料預(yù)焙電解槽，日常工藝管理的中心就是要將技術(shù)條件進(jìn)行組合，調(diào)整好熱平衡和物料平衡，及時(shí)排除外部因素對(duì)電解過(guò)程的干擾，使各項(xiàng)技術(shù)條件能夠巧妙的優(yōu)化搭配，且是搭配合理的技術(shù)條件平穩(wěn)的長(zhǎng)期保持下去，這才是保證電解槽平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。近些年，隨著科技發(fā)展，槽控機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的日趨成熟，槽控機(jī)對(duì)氧化鋁的濃度控制更為精細(xì)，我公司于2013年開(kāi)始更新?lián)Q代全部采用中南工大業(yè)翔科技公司研發(fā)改進(jìn)后的槽控機(jī)，氧化鋁濃度基本可控，當(dāng)前AL2O3濃度控制在2.0%左右運(yùn)行穩(wěn)定。但由于我公司主原料氧化鋁粉受地域礦物質(zhì)成分影響，電解質(zhì)成分(如表2)長(zhǎng)期呈現(xiàn)高鋰(7%以上)、高鉀(3%以上)的特性，電解質(zhì)溫度平均在910度左右，槽溫偏低，電解質(zhì)流動(dòng)性和溶解氧化鋁能力差。由于電解槽自身設(shè)計(jì)原因，槽體設(shè)計(jì)較長(zhǎng)，單面24組陽(yáng)極(12組雙陽(yáng)極)排列，六點(diǎn)下料，再加上定容下料器性能不十分穩(wěn)定繼而影響到電解槽內(nèi)氧化鋁濃度不平衡，容易局部缺料引電解槽突發(fā)陽(yáng)極效應(yīng)較多。表現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中，閃爍、效應(yīng)多，針振時(shí)間長(zhǎng)，電壓運(yùn)行曲線不好，需進(jìn)一步在電解質(zhì)屬性改良及配套設(shè)施穩(wěn)定性發(fā)揮方面進(jìn)一步完善。
表2 陜縣恒康鋁業(yè)400KA電解槽工藝技術(shù)條件目前現(xiàn)狀
2 400KA預(yù)焙電解槽熱平衡管理
2.1電解槽趨熱管理
由于我公司電解質(zhì)屬性及氧化鋁粒度過(guò)小(粉狀)流動(dòng)性、溶解性差，爐底易沉淀;槽溫偏低、爐底溫度低，爐底沉淀不易熔化，長(zhǎng)時(shí)間積累易生產(chǎn)結(jié)殼，同時(shí)伸腿肥大引發(fā)畸形爐膛，以上諸多原因引起爐底壓降持續(xù)升高控制難度大。因此在電解生產(chǎn)管理中面臨兩難抉擇。我公司220臺(tái)電解槽分屬四個(gè)工段，其中有兩個(gè)工段為了抑制爐底壓降持續(xù)升高，開(kāi)始嘗試管理電解槽在相對(duì)熱行程下運(yùn)行，爐底壓降平均保持在360mv左右，基本可控。但這種電解槽因?yàn)橄鄬?duì)偏熱，爐幫變薄、中間下料口敞開(kāi)較大，打殼錘頭易結(jié)“葫蘆頭”，陽(yáng)極中縫封堵困難。由于中間下料口大、陽(yáng)極中縫難封堵電解槽對(duì)外散熱較大。電解槽外觀看上去熱氣騰騰，但實(shí)際測(cè)量槽溫往往很低，很多槽溫在900度以下，我們形象地稱之為“低溫下的熱槽”，這種槽熱損失大于熱收入。由于相對(duì)走熱行程，電解槽易化爐幫，側(cè)部電流增大、質(zhì)水平增高繼而容易融化極上保溫料，一旦調(diào)整不及時(shí)，保溫料中氧化鋁進(jìn)入電解質(zhì)中致使氧化鋁濃度不均勻，導(dǎo)致陽(yáng)極電流分布紊亂，誘發(fā)電壓擺。處理這種擺動(dòng)，單靠測(cè)全爐、調(diào)整陽(yáng)極電流分布已不起作用，為抑制電壓擺，槽控機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)操作人員不得不提高電解槽工作電壓，電壓升高電解槽熱收入隨之增加，熱平衡進(jìn)一步惡化，周而復(fù)始進(jìn)入惡性循環(huán)，現(xiàn)場(chǎng)為了抑制這種現(xiàn)象，被迫大量取出電解質(zhì)，提高鋁水高度調(diào)控?zé)崞胶?，這種電解槽本身效率低，加上留鋁水、工作電壓又高，表現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中原鋁直流電耗居高不下(如表3)。
表3 2014年不同控制工區(qū)指標(biāo)情況對(duì)比
2.2 電解槽微冷管理
為了控制電解槽熱趨勢(shì)造成的不良后果，我們嘗試電解槽向微冷方向發(fā)展，適當(dāng)提高了鋁水平，電解槽爐幫開(kāi)始變厚，質(zhì)水平保持趨于穩(wěn)定，電壓波動(dòng)減少，設(shè)定電壓向低處走，電解槽在一段時(shí)間內(nèi)電流效率提升，直流電耗降低，趨勢(shì)向好。但時(shí)間一長(zhǎng)，爐底壓降不好控制，電解三工段爐底壓降一段時(shí)間均值達(dá)420mv以上，個(gè)別槽爐底壓降甚至增到500mv左右，這與電解槽長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行相悖，為了處理爐底壓降，現(xiàn)行做法，往往采取撤鋁水，化爐底及人工捅爐底輔助處理。但現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，最初撤鋁水一、兩個(gè)月變化不明顯，一旦質(zhì)水平升高，爐幫又開(kāi)始熔化，陽(yáng)極側(cè)部電流增大，電解槽出現(xiàn)波動(dòng)，很難控制。根據(jù)上述情況，我們制定切實(shí)可行操作方法，1、撤鋁水一定要有耐心，要計(jì)算電解槽經(jīng)驗(yàn)效率，緩慢平穩(wěn)撤鋁。尤其不能通過(guò)測(cè)鋁水高度來(lái)衡量撤鋁速度，實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，單槽鋁水平在撤鋁一段時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生一些微妙變化，因受電磁場(chǎng)影響作為(鋁水)磁流體影響在槽內(nèi)波動(dòng)引起鋁水平不穩(wěn)定，在測(cè)量是看不到鋁水平下降，甚至個(gè)別槽還有升高現(xiàn)象，這就要求管理人員在現(xiàn)場(chǎng)要勤于觀察電解槽整體熱平衡變化，通過(guò)從下料口、出鋁口是否冒火、冒白煙，陽(yáng)極中縫、出鋁口是否結(jié)殼等表象特征判斷電解槽趨于熱冷趨勢(shì)，把握好出鋁總量和電壓情況，因槽制宜，來(lái)控制熱平衡。
3 工作質(zhì)量方面管理
微冷運(yùn)行的電解槽雖然可以取的相對(duì)低的電耗，但也極易造成電解槽爐膛狀況的惡化畸形，使?fàn)t底壓降進(jìn)一步持續(xù)升高，因此，對(duì)操作質(zhì)量就提出了更高的要求。
3.1換極質(zhì)量
陽(yáng)極是電解槽的“心臟”，因此，換極方面除了按要求保證好三個(gè)“質(zhì)量控制點(diǎn)”(即與計(jì)算機(jī)聯(lián)系、撈凈大塊、裝極精度)外，還將換極前殘極浮料清理及換極時(shí)爐底的處理也做為換極的質(zhì)量控制點(diǎn)，因?yàn)楦×习遣粔蚋蓛?，在物料剛掉入槽?nèi)時(shí)沒(méi)裝陽(yáng)極不導(dǎo)電溶解較慢，電解槽容易走增量期，是電解槽沉淀進(jìn)一步增多，隨著陽(yáng)極的導(dǎo)電，掉入槽內(nèi)的物料逐步溶解，電解槽又開(kāi)始進(jìn)行大減料處理，容易引起電解槽的波動(dòng)，造成突發(fā)效應(yīng)的發(fā)生。同時(shí)，要求機(jī)組在對(duì)陽(yáng)極進(jìn)行開(kāi)邊時(shí)要距邊部15cm處進(jìn)行，防止由于人為誤操作使電解槽爐幫遭到破壞，其次，換極時(shí)重點(diǎn)對(duì)爐底進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)沉淀結(jié)殼要用耙子將其鉤開(kāi)，讓鋁水進(jìn)入到下面使其盡快熔化，從而凈化爐底，使水平電流能夠垂直于爐底，避免電流偏流于側(cè)部爐幫而使側(cè)部爐幫發(fā)紅，有利于側(cè)部爐幫的形成，從而保護(hù)了側(cè)部碳磚。另外，為了防止由于裝極誤差造成電壓波動(dòng)或陽(yáng)極涮爪(特別是目前陽(yáng)極走31天周期)在換極兜尺上按裝了定位標(biāo)尺，將裝極精度誤差精確到了毫米，從而避免由于裝極誤差造成的破壞電解槽技術(shù)條件情況的發(fā)生。
3.2封極及大面整形
保溫料的薄厚對(duì)維護(hù)槽子的熱收入非常重要。有資料顯示，保溫料每增加1cm，相當(dāng)于吸收0.6-0.9v的電壓產(chǎn)生的熱量。因此，我們?cè)诜鈽O與大面收邊整形操作質(zhì)量方面，首先從備極入手，嚴(yán)格封極質(zhì)量，封極粒塊控制在5cm以內(nèi)(如圖1)，邊部用小碎塊收邊，以利于邊部很好的散熱，極上用氧化鋁和粉料填實(shí)，起到保溫和防止陽(yáng)極氧化，隨著電解槽的微冷形成的需要，逐步對(duì)陽(yáng)極保溫料逐步加厚(如圖2)，要求角部陽(yáng)極鋼梁上沿平齊，中間陽(yáng)極鋼梁埋一半，同時(shí)，要求散熱帶的厚度務(wù)必保證6—8cm，一方面加大了側(cè)部散熱，有利于側(cè)部爐幫的形成，另一方面防止邊部積聚大量的熱產(chǎn)生熱應(yīng)力使側(cè)部碳磚上抬頂壞槽壓板，引起槽殼變形現(xiàn)象的發(fā)生，保證了電解槽的熱平衡。
圖1 封極物料粒度 圖2 保溫料厚度情況
我公司400KA電解槽由于采用24組陽(yáng)極六點(diǎn)中心下料方式，下料點(diǎn)殼頭處的陽(yáng)極氧化現(xiàn)象尤為突出，六個(gè)下料點(diǎn)正對(duì)應(yīng)所有24組陽(yáng)極，造成電解槽碳渣增多，且陽(yáng)極內(nèi)爪處極易涮爪，使原鋁鐵含量上升，為了減少殼頭處氧化，制定了以下措施：
(1)要求封極人員在封極過(guò)程中必須使用專用工具，保證中縫及殼頭處的封極質(zhì)量。
(2)要求高殘極從封極后第三天起定期對(duì)殼頭處氧化情況進(jìn)行處理。
(3)要求換極時(shí)要對(duì)兩臨極及對(duì)應(yīng)陽(yáng)極的氧化進(jìn)行澆電解質(zhì)處理，通過(guò)采取以上措施有效的避免了冒火及氧化情況進(jìn)一步惡化。
4 結(jié)語(yǔ)
結(jié)合我們的生產(chǎn)實(shí)踐，通過(guò)學(xué)習(xí)其他幾家直流電耗較低的兄弟廠家的現(xiàn)場(chǎng)情況，經(jīng)過(guò)公司技術(shù)人員討論我們一致認(rèn)為，為了降低直流電耗，電解槽應(yīng)該在微冷的狀態(tài)下運(yùn)行，電解槽爐幫適當(dāng)增厚，爐膛較為規(guī)整，下料口縮小，大面冒火少，電解槽整體散熱少，電能效率較高。在電解槽趨冷時(shí)，陽(yáng)極上保溫料必須加足，角部極可以部分埋鋼爪，中間極與鋼爪下沿平齊，在封極物料現(xiàn)對(duì)短缺情況下可補(bǔ)充添加氧化鋁，電解槽側(cè)部及底部?jī)?nèi)襯適當(dāng)增加保溫(大修時(shí)進(jìn)行)。此時(shí)，由于熱損失減少，質(zhì)水平可以相對(duì)提高，這時(shí)的電解槽總體平穩(wěn)，不易出現(xiàn)極上料燒空現(xiàn)象有利于電解槽熱平衡維持和氧化鋁在槽內(nèi)的溶解。電解槽趨冷中間下料口會(huì)自然縮小，不易生成葫蘆頭，但會(huì)出現(xiàn)易堵料情況要及時(shí)巡視處理，對(duì)于換極作業(yè)，要盡可能縮短殘極出槽至新極裝入時(shí)間，有效避免大量熱量損失和作業(yè)面遇冷結(jié)殼現(xiàn)象，降低影響新極上槽后短時(shí)間導(dǎo)電和氧化鋁向電解質(zhì)中投放;同時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)換極時(shí)“三模一推”質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)爐底有沉淀、結(jié)殼及伸腿肥大現(xiàn)象必須加大人工輔助處理力度，使電解槽盡快恢復(fù)步入正常運(yùn)行。
總之，在目前電解鋁市場(chǎng)持續(xù)低迷的情況下，降低電耗從而降低成本是唯一出路。電解槽低電壓下運(yùn)行成了電解生產(chǎn)的不二選擇，在這種電解技術(shù)條件下運(yùn)行的電解槽對(duì)管理和操作提出了更高要求。因此高標(biāo)準(zhǔn)、精細(xì)化的操作我們將這種技術(shù)條件下的電解管理形象的比喻為“刀尖上的舞蹈”風(fēng)險(xiǎn)極大，唯有細(xì)心管理、精心維護(hù)，因槽制宜，才能保證電解槽長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1] 李清.大型預(yù)焙槽煉鋁生產(chǎn)工藝與操作實(shí)踐[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社。
[2] 李艷衛(wèi).400KA預(yù)焙電解槽實(shí)踐與技術(shù)探討.
聲明：
“SY400KA預(yù)焙電解槽的管理探討” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
1477
編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來(lái)源：陜縣恒康鋁業(yè)有限公司
分享 0
舉報(bào) 0
收藏 0
反對(duì) 0
點(diǎn)贊 0
中冶有色技術(shù)平臺(tái)
2024年12月27日 ~ 29日 
京公網(wǎng)安備 11010702002294號(hào)
