210KA預焙電解槽爐底沉淀形成的原因及對策

魏宴

摘 要：爐底沉淀是影響電解槽正常生產的重要因素，本文通過分析210kA預焙鋁電解槽爐底沉淀形成的原因，提出了應對爐底沉淀的方法和建議。

關鍵詞：結殼；分子比；槽溫；電流效率

1 爐底沉淀形成的原因

爐底沉淀是電解槽中的氧化鋁沒有被完全熔解而沉到爐底形成的，其中分子比、兩水平、氧化鋁濃度等是形成沉淀的重要因素。

1.1 分子比保持過低

分子比是鋁電解生產中要控制的重要參數，理論分析和生產實踐證明，降低分子比是提高鋁電解電流效率的有效途徑。應用低分子比操作具有以下優點：電解質的初晶溫度降低，從而使電流效率提高；鋁液一電解質的界面張力增大，鏡面收縮，鋁的熔解度降低，同時有助于炭渣分離；熔體中Na+的活度降低，放電的可能性減小；槽面上的電解質結殼松軟，便于加工操作。

降低分子比同時也存在不利方面：電解質酸性增強，黏度增大；氧化鋁熔解性降低；電解質電阻增大，導電率降低。

210kA電解槽采用氧化鋁濃度模糊控制，氧化鋁濃度控制在較低的范圍1.5%-3%，如果分子比保持過低，電解質熔解氧化鋁的能力就會大幅降低，造成下到電解槽中的氧化鋁一部分無法被電解質所熔解而沉到爐底，同時，分子比過低，槽溫也對應轉低，爐底處于冷態，沉淀逐漸被硬化結殼。

1.2 電解質水平偏低

電解質的波動極易引起電解槽的波動，當電解質水平偏低、電解質的量相對較小時，熔解氧化鋁的能力就降低。因總量減小，電解質單位體積內的氧化鋁濃度就相對增大，因此下到電解槽中的氧化鋁料有一部分就熔解不了，直接沉到爐底上形成沉淀，并受冷結殼。

1.3 電解槽鋁量偏大

在電解槽內保持適量的鋁液水平是有益的：能夠保護槽底陰極炭塊，不使氧化鋁在槽底大量生成沉淀；陽極中央區域部分多余的熱量可以通過這層熱的良導體輸送到陽極四周，使槽內各部分溫度趨于均勻；適當的鋁液高度能填平槽底上的高洼不平之處，使電流比較均勻的通過槽底，并能削弱磁場的作用力，使鋁液傾斜和波動減小；適當的鋁液數量能夠控制陰極爐膛的變化，增加陰極電流密度，有利于電流效率的提高。如果鋁液水平保持過高，鋁量偏大，通過鋁液散失的熱量就大，會使槽底發涼，使槽底的沉淀變冷而硬化結殼。同時，電解槽容量有限，槽爐面高度也有限，鋁液過多，直接導致電解質水平不易控制，易發生大量沉淀和爐底結殼。4 a，n d* ^/ D0 t：H

1.4 氧化鋁濃度過大

雖然210kA預焙槽采用氧化鋁濃度智能模糊控制技術，但由于氧化鋁濃度不能在線檢測，而是依據槽電阻與氧化鋁濃度的關系來判斷槽子氧化鋁濃度的高低，這樣就會產生一定的偏差。同時，由于設備故障（如下料氣缸漏料）而造成槽子氧化鋁下料過量時，不能及時予以停料來修正氧化鋁濃度，這種因設備故障、計算機算法偏差而造成氧化鋁濃度偏高，無法自動調整，致使爐底發生沉淀甚至結殼。

1.5人工作業的影響

在電解生產過程中，電解槽要進行一些人工作業，如換陽極、邊部加工、出鋁、陽極效應處理、抬母線等，這些人工作業會對控制過程產生干擾，對電解槽的能量平衡、物料平衡以及槽況的穩定性帶來較大影響。尤其是換陽極，由于一次投入到槽中的氧化鋁量較大，電解槽不能馬上熔解掉，不被熔解的氧化鋁沉到爐底形成沉淀甚至結殼。

2 對策

如果電解槽的工藝技術條件保持不好，再加上操作質量不好，致使電解槽走向冷行程而沒有及時處理，爐底沉淀就會結殼。爐底結殼一旦形成就會對電解槽正常生產造成重大影響，如鋁液穩定性變差引起槽電壓針振、擺動，水平電流增大而使爐幫熔化，爐底壓降增高而使槽子實際工作電壓降低、極距降低，局部二次反應加劇使鋁的損失增加，同時二次反應產生大量的熱量使溫度增高，這些都導致電流效率降低，能耗增高。若爐底沉淀已結殼，應提高極距，盡量減少二次反應，增加熱收入，提高分子比，保持盡可能高的電解質水平，采用人工控料降低電解質中的氧化鋁濃度，以達到逐步熔化氧化鋁沉淀、結殼，平整爐底和規整爐膛的目的。

2.1 增加熱收入。減少熱支出

適當提高工作電壓、電解質水平和電解質溫度，增加電解槽熱收入并適當增加陽極保溫料，減少電解槽上部散熱量，達到增加熱收入、減少熱支出、恢復熱平衡的目的。3 T5 X9 W t6 s3 I+ h

2.2 保持適宜的技術條件

（1）分子比保持不能過低，尤其是不能低于2.4，使電解質有較大的熔解氧化鋁的能力。

（2）電解質保持不能過低，尤其是電解質水平不能低于17cm，保持槽內有足夠的電解質數量來熔解氧化鋁料。

（3）保持適宜的鋁液水平，以出鋁后鋁液水平24-27cm為宜。為了加速沉淀或結殼熔解，可采用分次出鋁的辦法（增加出鋁次數，減少一次出鋁量）提高爐底溫度。

（4）保持合適的陽極效應系數，以O.2～O.5次/槽·日為宜，對超過一周沒有來效應的電解槽，應采取人工適當控料、延長下料間隔等措施，降低電解質中的氧化鋁含量。

（5）保持足夠的陽極保溫料和大面保溫料，減少通過槽上部散失的熱量，保證爐底有足夠高的溫度，促使電解質初晶溫度等溫線降至陰極炭塊之下。

2.3 建立標準化和規范化的電解槽作業制度

電解生產過程中的人工作業或多或少會對電解槽的物料平衡和能量平衡產生一定程度的影響，建立標準化和規范化的電解槽作業制度，其目的是盡量減少日常人工作業引起的槽況波動，減少對電解槽的人工干擾。尤其是換陽極作業，不可避免地有相當數量的氧化鋁料進入槽中，引起氧化鋁濃度偏高，因而必須嚴格按標準作業執行，以減少人工投入到電解槽中的氧化鋁料量。同時可利用換陽極打開爐面的機會，用大鉤輕輕來回鉤動爐底以改善沉淀結殼區域的導電性，對陰極導電均勻大有好處。另外，可利用來效應、換陽極時多撈炭渣，使電解質清潔，改善其物理性質。要勤測陽極電流分布，保證其分配均勻和陽極工作的正常。利用計算機報表提供的信息和數據，進行分析判斷，準確把握變化趨勢，調整工藝技術條件，使電解槽逐步恢復正常。在操作處理過程中一定要細心、準確、穩妥、循序漸進，否則稍有不慎即出現反熱、壓槽、滾鋁、陽極脫落等，大大增加處理難度。

3 結語

當電解槽出現問題時，不要盲目行事，首先要認真查找產生這些問題的原因，然后采取相應的對策，認真穩妥、循序漸進地處理，盡可能地把病槽消滅在萌芽狀態。同時要加強對電解槽的日常管理工作，建立標準化和規范化的電解槽作業制度，保證電解槽的物料平衡和能量平衡。

（作者單位：蘭州鋁業有限公司電解二廠）