大型預(yù)焙陽極電解槽焙燒啟動(dòng)及后期管理

李會(huì)春

（青銅峽鋁業(yè)有限責(zé)任公司,寧夏 青銅峽 751603）

大型預(yù)焙陽極電解槽焙燒啟動(dòng)及后期管理

李會(huì)春

（青銅峽鋁業(yè)有限責(zé)任公司,寧夏 青銅峽 751603）

通過總結(jié) 350 kA大型預(yù)焙陽極電解槽的焙燒、啟動(dòng)和后期管理工作經(jīng)驗(yàn).提出了大型預(yù)焙陽極電解槽在焙燒、啟動(dòng)和后期管理過程中的方法和要點(diǎn),通過在某廠 350 kA電解槽的生產(chǎn)實(shí)踐,取得了良好的效果.為今后大型預(yù)焙陽極電解槽生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義.通過在某廠 350 kA電解槽的生產(chǎn)實(shí)踐,取得了良好的效果。

隨著電解鋁生產(chǎn)的不斷發(fā)展,電解生產(chǎn)逐步向管理要效益、向規(guī)模要效益,一個(gè)電解鋁生產(chǎn)系列能否穩(wěn)定高效運(yùn)行主要取決于電解系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)、施工過程以及焙燒啟動(dòng)和后期管理,下面主要從生產(chǎn)者的角度來談一談大型預(yù)焙陽極電解槽在焙燒啟動(dòng)及后期管理過程中應(yīng)該注意的問題.

1 焙燒過程

電解槽焙燒的目的:①排除砌筑過程中遺留在陰極材料中的揮發(fā)物;②將陰極通過高溫焙燒焦化成一個(gè)整體;③將陰陽極加熱到電解反應(yīng)需要的溫度.目前國(guó)內(nèi)大型預(yù)焙槽的焙燒方式均選用焦粉焙燒.焦粉焙燒主要應(yīng)控制好以下幾個(gè)方面.

1.1 選擇合適的焦粉粒度和比電阻

焦粉粒度一般控制在 3～6mm,不宜過大,也不可太小.粒度太大,影響焦粉與陽極之間的接觸面積,從而導(dǎo)致通電時(shí)沖擊電壓高;粒度太小,焙燒過程中容易粘在陽極底掌上,啟動(dòng)后造成陽極長(zhǎng)包.焦粉比電阻一般控制在 200～500μΩ·m,角部陽極導(dǎo)電量小,為了保證角部的升溫速度,其對(duì)應(yīng)區(qū)域的焦粉比電阻要相對(duì)小一些.

1.2 把握好鋪焦掛極質(zhì)量

鋪焦掛極質(zhì)量直接影響到電解槽焙燒質(zhì)量,因此要作為重要環(huán)節(jié)來抓.鋪焦粉重點(diǎn)把握好厚度 （20～30mm）和均勻性,保證各部位焦粉薄厚度均勻;掛極的重點(diǎn)一是陽極的選取,要選用底掌水平、導(dǎo)桿垂直的陽極作為焙燒用極,二是坐極時(shí)要盡可能的坐實(shí),以保證良好的導(dǎo)電性.

1.3 導(dǎo)桿與母線之間最好選擇軟連接的方式

陰陽極在焙燒過程中受熱會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力,如果采用硬連接,此過程中產(chǎn)生的應(yīng)力無法釋放,會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)頂壞或?qū)U損傷,并且陽極電流分布不好調(diào)整,而軟連接可以借助軟帶的彎曲和伸直來釋放應(yīng)力,同時(shí)可以采用松緊軟連接壓接塊來實(shí)現(xiàn)電流分布的調(diào)整.如果軟連接的條件不具備,也可以采取硬連接、人工定期松緊小盒卡具的方式來釋放熱應(yīng)力.

某廠 350 kA預(yù)焙陽極電解槽的焙燒溫度曲線見圖 1.

圖 1 某廠 350 kA預(yù)焙陽極電解槽的焙燒溫度曲線

2 啟動(dòng)過程

電解槽啟動(dòng)的目的:①通過啟動(dòng),使電解槽產(chǎn)生一定量的液體電解質(zhì);②使電解槽具備正常生產(chǎn)條件.目前大型預(yù)焙電解槽主要采用濕法效應(yīng)啟動(dòng)和濕法無效應(yīng)啟動(dòng),在沒用液體電解質(zhì)的情況下,需要采用干法啟動(dòng).下面就濕法無效應(yīng)啟動(dòng)為例談一談啟動(dòng)過程中應(yīng)該注意的幾個(gè)方面.

2.1 灌電解質(zhì)過程

灌電解質(zhì)過程中應(yīng)注意兩方面的問題:一是電壓 3～5 V的區(qū)域要快速越過去,因電解槽在焙燒過程中,陰極表面發(fā)生應(yīng)變,使陽極出現(xiàn)不同程度的上抬,各組陽極底掌之間的高度偏差在 10～30mm不等,長(zhǎng)時(shí)間低極距容易出現(xiàn)部分陽極因電流過大而脫極的可能;另外陽極與母線之間采用軟連接,兩者之間留有縫隙,在上小盒卡具時(shí)因陽極坐在爐底,無法使導(dǎo)桿與母線緊貼,因此要在第一包電解質(zhì)灌入,陽極拉起來后,及時(shí)復(fù)緊小盒卡具,避免陽極下滑.灌電解質(zhì)過程中是撈炭渣的最好時(shí)機(jī),電解質(zhì)從出鋁端灌入,會(huì)帶著爐底的焦粉一起流向煙道端,因此在灌電解質(zhì)之前煙道端要具備撈炭渣的條件.

2.2 熔化物料過程

電解槽物料熔化過程中,電解槽電壓會(huì)根據(jù)槽內(nèi)電解質(zhì)的溫度變化出現(xiàn)上漂和下滑現(xiàn)象,此過程中要盡可能的避免頻繁的抬陽極,因初期液體電解質(zhì)量較小,陽極位置過高,會(huì)增加陽極四周的空腔體積,空氣流動(dòng)帶走的熱量增加,不利于物料熔化,同時(shí)在抬電壓的過程中邊部物料墜落,會(huì)造成局部溫度過低.熔化物料過程中電壓只能抬,不能降,一方面電解槽在熔化物料的時(shí)候需要大量的熱能,必須保持高電壓,另一方面降電壓時(shí)未熔化的物料有可能粘在陽極上,造成電壓波動(dòng).物料熔化的過程中,操作工應(yīng)根據(jù)各部位的溫度情況將四周及陽極上的物料推入槽內(nèi),加快物料熔化.

電解槽物料熔化完畢,并不能代表電解槽啟動(dòng)完畢,因熔化物料的過程是一個(gè)吸熱過程,同時(shí)也是電解槽砌筑材料預(yù)熱的過程,電解槽人造伸腿要在其表面物料熔化完之后開始燒結(jié)焦化,需要吸收大量的熱量,因此此時(shí)最好使電解槽來一個(gè)效應(yīng),效應(yīng)電壓保持在 20～30 V,時(shí)間控制在半小時(shí)之內(nèi).

新啟動(dòng)槽液體電解質(zhì)的量相對(duì)較大 （大約30 t）,因此在熄效應(yīng)的過程中氧化鋁的加入量必須足夠,否則可能造成長(zhǎng)效應(yīng).按照 3%的氧化鋁濃度計(jì)算,第一個(gè)效應(yīng)需要加入氧化鋁為:30 000×3%=900 kg.

3 電解槽啟動(dòng)后期管理

電解槽啟動(dòng)后到正常生產(chǎn)這個(gè)階段稱之為啟動(dòng)后期管理.啟動(dòng)后期管理的時(shí)間長(zhǎng)短各有說詞,筆者根據(jù) 6年的大型預(yù)焙槽的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累認(rèn)為,后期管理時(shí)間定為 3個(gè)月較為合理.

后期管理的目的是建立規(guī)整的爐膛,為后期降分子比創(chuàng)造良好的條件,因此啟動(dòng)后期管理要重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn):

（1）灌鋁之前電壓保持在 6～6.5 V,電解質(zhì)保持 25～27 cm.因灌鋁前電解槽四周敞開,散熱量大,必須保持較高的電壓以提供足夠的熱量,否則電解質(zhì)會(huì)出現(xiàn)急劇收縮,但電壓也不可保持過高,因極距高,陽極漂皮,電解質(zhì)表面溫度過高,不利于電解槽后期管理;液體電解質(zhì)量控制在 28～30 t,高度基本保持在 25～27 cm.如果電解質(zhì)保持過高,封殼面后容易塌殼.

（2）灌鋁之后,待電解質(zhì)表面結(jié)殼應(yīng)盡快封好殼面,蓋好槽罩,打開支煙管閥,使電解槽盡快建立能量平衡.封殼面時(shí)要盡可能減少氧化鋁進(jìn)入電解質(zhì),并及時(shí)校正氧化鋁濃度.打開支煙管閥,抽走殼面散出的部分熱量,以促進(jìn)電解質(zhì)表面結(jié)殼,減少塌殼.封殼后兩天內(nèi)要盡可能控制效應(yīng),發(fā)生效應(yīng)及時(shí)熄回,以促進(jìn)殼面和爐幫形成.

（3）電解槽啟動(dòng)初期,爐幫未形成,電解槽噪聲值偏高.此過程中要按照計(jì)劃降電壓,減少電解槽的熱收入,使電解質(zhì)有所收縮,逐步形成爐幫.降電壓過程中必然會(huì)出現(xiàn)大幅電壓擺,這時(shí)候不要猶豫,嚴(yán)格按照計(jì)劃強(qiáng)行降電壓,只有將電壓降下來,形成爐幫,電解槽才能逐步穩(wěn)定.在降電壓過程中要控制好電解質(zhì)氧化鋁濃度.圖 2是某廠350 kA電解槽降電壓曲線.

圖 2 350 kA電解槽降電壓曲線

（4）各項(xiàng)技術(shù)條件保持情況.新槽啟動(dòng)一到兩個(gè)月之間是爐膛形成的最佳時(shí)期,在此階段要盡可能的保持較高的槽溫和分子比,同時(shí)保持盡可能低的鋁水平,使電解槽在高溫下形成高分子比的爐幫;陰極吸鈉在啟動(dòng)后兩個(gè)月之后基本結(jié)束,同時(shí)陰極的物理化學(xué)變化在此階段也基本結(jié)束,因此電解槽啟動(dòng)兩個(gè)月后的的陰極壓降是反應(yīng)其啟動(dòng)后期管理成功與否的重要方面,此時(shí)陰極壓降高的電解槽在之后的生產(chǎn)過程中很難再有所下降,要保持低的陰極壓降必須保持較低的鋁水平.

（5）新啟動(dòng)槽要密切關(guān)注側(cè)壁和陰極鋼棒溫度變化.電解槽在焙燒啟動(dòng)過程中會(huì)受熱產(chǎn)生裂紋,大部分裂紋在灌鋁之前會(huì)被高溫電解質(zhì)和焦粉的混合物填充,而灌鋁之后產(chǎn)生的裂紋有可能被鋁液滲入,長(zhǎng)時(shí)間侵蝕可能造成電解槽破損.判斷電解槽有無破損最直接的方法就是監(jiān)控電解槽側(cè)壁和陰極鋼棒溫度.新啟動(dòng)槽側(cè)壁和鋼棒溫度隨運(yùn)行時(shí)間逐步降低,在兩個(gè)月之后基本達(dá)到正常.對(duì)于鋼棒溫度異常偏高的可以采取吹風(fēng)降溫或斷掉相應(yīng)的陰極軟帶母線的方法進(jìn)行處理.

表 1 某廠 350kA電解槽啟動(dòng)后期各項(xiàng)技術(shù)條件保持目標(biāo)一覽表

4 結(jié) 語

通過對(duì)大型預(yù)焙槽焙燒啟動(dòng)及后期管理的分析和說明,總結(jié)了適合于 350 kA大型預(yù)焙陽極電解槽的焙燒、啟動(dòng)和后期管理工作中需要關(guān)注的要點(diǎn)問題.通過在某廠 350 kA電解槽的生產(chǎn)實(shí)踐,取得了良好的效果,為今后大型預(yù)焙陽極電解槽的焙燒啟動(dòng)及后期管理提供了有力的依據(jù).

A

1671-6620（2010）S1-0052-02