新型結構電解槽焙燒與啟動方法的應用與探討

卞金濤 髙希柱 李景坤 張海軍

摘 要：新型結構電解槽陰極結構明顯不同于普通電解槽，針對新型結構電解槽特點，文章介紹了新型結構電解槽鋪焦、焙燒、啟動的方法及電解槽啟動初期電壓調整和操作方面的情況。

關鍵詞：鋁電解槽；焙燒；啟動；方法

前言

鋁電解槽的焙燒方法目前一般分為焦粒焙燒、鋁液焙燒、燃氣焙燒三類。其中，焦粒焙燒為大型預焙陽極電解槽普遍采用的方法。但是隨著鋁電解技術的不斷發展，新型陰極結構電解槽不斷涌現。采用新型陰極后，電解槽的陰極不在同一個平面上，各種陰極結構也不盡相同，焙燒啟動方法必須在原傳統焙燒方法的基礎上改進，為此摸索試驗出一套適宜的焙燒啟動工藝勢在必行。

我們根據新型陰極的結構特點，結合以前的焙燒啟動方案，制定了一套適合的焙燒啟動方案——兩級分流焦粒焙燒空腔裝爐灌電解質濕法啟動工藝。

1 生產實踐

1.1 鋪設焦粒掛陽極方法

對于電解槽陰極表面凸起之間的凹槽，我們采用了裝填電解質碎塊的方法，表面填平至與陰極炭塊凸臺頂面齊平。采用篩板法鋪設焦粒錐，落下陽極壓實。相對于采用焦粒或陽極碎塊填充凹槽的做法，本方法在啟動時產生的炭渣量大大減少。相對于刮板法鋪設凸臺上焦粒層的做法，本方法使得陽極與焦粒接觸更加充分均勻，保證了各組陽極電流的均勻分布。（見圖1、圖2）

1.2 兩級分流焙燒

由于陰極僅凸臺與陽極通過焦粒層接觸，接觸面積減少為普通槽的二分之一，因此在以往采用的槽內分流的基礎上，我們增設一套槽間分流裝置。原槽內分流是采用在同一臺槽的每組陽極鋼爪與陰極鋼棒端頭之間焊接鐵質分流片，我們在保留該分流片的基礎上，專門設計制作了槽間分流器，安裝在通電焙燒槽的B面陽極母線與下一臺相鄰槽的立柱母線之間。兩級分流加大了分流量，在電解槽通電之后，沖擊電壓控制在4V之內，降低了瞬間巨大電流對陰極炭塊凸臺的沖擊，使之得到保護。

1.3 濕法無效應啟動

鋪焦掛極之后，裝爐采取空腔裝爐的方式，啟動采用灌電解質濕法無效應啟動方案。這種方案保證了焙燒溫度均勻，啟動過程安全平穩。（見圖3）

1.4 啟動后期技術條件管理方案的制定

電解槽啟動完畢至轉入正常生產之間的過程，稱為啟動后期。由于陰極炭塊結構改變，陰極內襯保溫結構改變，因此啟動后期的技術條件保持必須采取新的方法。

（1）電壓的下調。由于新啟動的電解槽其極距、電解質成分等與正常生產的電解槽不同，因此新啟動后電解槽的電壓高于正常生產的電解槽。由于新型陰極結構電解槽內襯保溫的加強，使得散熱減少，因此要相應降低電解槽的熱收入。因此，相對于普通電解槽，新型陰極結構電解槽啟動后降低電壓的幅度與進度需重新制定。（2）出鋁量的控制。新啟動電解槽出鋁量的下達，按照槽溫要求范圍、實際發生的鋁氧量（氧化鋁消耗量）、鋁水平變化情況三者結合進行制定。

1.5 正常生產期工藝技術條件保持與操作方法改進

由于新型陰極結構電解槽的陰極炭塊結構、內襯保溫結構均發生了變化，因此其正常生產期間的工藝技術條件參數、操作方法均須重新制定。（1）電流效率提高帶來產鋁量的增加，并且為降低槽電壓創造了條件；（2）保溫的加強使電解槽的熱損失減少，也為降低槽電壓創造了條件；（3）鋁水平的控制與陰極凸臺關系密切，臺上鋁水平過高，阻流效果減弱；臺上鋁水平過低，會使凸臺壽命降低。按照新型陰極電解槽的工作原理，控制凸臺上鋁水平在7～9cm。（4）陰極凸臺之間凹槽的存在，要求日常換極時精心操作，避免落入槽內物料填充凹槽，否則不但失去了原有效果，而且會導致爐底壓降升高。另外，換極時要使用專用工具清理凹槽內部物料。

2 結束語

（1）本工藝采用的鋪焦掛機方案在啟動時產生的炭渣量大大減少，并且使陽極與焦粒接觸更加充分均勻，保證了各組陽極電流的均勻分布；（2）本工藝采用的焙燒啟動方法焙燒溫度均勻，啟動過程安全平穩。（3）本工藝采用的后期管理方案能使新型陰極結構電解槽盡快轉入正常生產，實現低能耗生產。

參考文獻

[1]邱竹賢.預焙槽煉鋁[M].第三版.北京：冶金工業出版社，2005.