降低电解槽炉底压降的措施
3.1 降低阴极碳块电压降 3.1.1 选用优质的阴极炭块 目前电解槽使用的阴极碳块主要有无定形炭块、半石墨炭块、半石墨化炭块、石墨化炭块,不同炭块的平均石墨化指数、钠膨胀率、电阻率及热膨胀率是不同的,阴极碳块的电压降与炭块 自身的电阻率有关,电阻率越大则电压降就越大,按电压降从大到小的炭块排列顺序为:无定形炭块 半石墨炭块 半石墨化炭块 石墨化炭块,因此选用石墨化高的阴极材料可以降低阴极电压降。现在在阴极结构方面大多采用半石墨化的沥青焦炭块,此种炭块具有良好的导电性和导热性,在电解生产期间体积膨胀率小,电解质的渗透量少,而且耐磨性好。 3.1.2 阴极炭块上 阴极钢棒的安装方式 阴极钢棒在阴极炭块上的安装按截面的形状见图 1。 图 1中,第 1种阴极钢棒被做成圆棒插人距底部有一定距离的孔内是最好的一种阴极钢棒与阴极炭块的连接方式。这样的连接方式,钢棒热膨胀引起的对阴极炭块的应力比较均匀和分散,且阴极铝液铝水漏到槽底部时,也不容易与阴极钢棒接触,从而减小阴极钢棒被铝水熔化的机会,这对提高电解槽寿命和降低电压降是非常有利的;最差的连接是第5种,因为这种连接其阴极钢棒断面的直角很锐利,这会使得电解槽的阴极钢棒在焙烧、启动和生产过程中由于它的热膨胀对角部炭块产生的应力最大,从而使阴极炭块产生翼形裂纹,造成早期断裂和 增大阴极炭块和钢棒的缝隙,增大其电压降。 3.2 电解槽控制采用低窄氧化铝浓度控制技术 对于中心下料预焙槽来说,下料只应该起到向电解质中补充 AL20,的作用,要求每次加人的料必须在短时间内完全溶解,不允许沉于炉底。解决的良好办法有选择溶解性好的砂状氧化铝、采取低氧化铝浓度、选择电解质运动最激烈的点作为投料口尽可能缩短加料间隔,使每次投人的数量相对较少并做到定时、定量下料。这样对降低炉底电压降有益。目前分公司所用中间状氧化铝其溶解速度见表1。 由表 1可见 中间状氧化铝溶解速度较慢,在氧化铝未充分溶解的情况下落到炉底形成沉淀,日积月累形成结壳致使炉底压降不断增大。通过长期的总结分析认为氧化铝浓度在 3.5%以下,是实现炉底无沉淀的最好要求,因此就要通过调整电解槽的下料量来实现,分公司是靠智能模糊控制来控制氧化铝浓度的。氧化铝浓度与槽电阻的关系见图2。 加料间隔参数的设定基准值对氧化铝浓度控制起着至关重要的作用,而加料间隔要根据电解槽槽况等而定。实践证明,加料间隔保持以下参数,对降低炉低压降有好处,见表2。 3.3 优化工艺技术条件和生产操作要求 3.3.1 优化工艺技术条件 ,以降低 电解槽炉底压降 保持适宜的技术条件。分子比应保持 2.3~ 2.45,以便使电解质有较大的溶解氧化铝的能力;电解质保持不能过低,尤其是电解质水平不能低于20cm,保证槽子内有足够的电解质数量来溶解氧化铝;保持适宜的铝液水平,以出铝后铝液水平不低于 21 ClTI为宜;为了加速沉淀结壳溶化采用分次出铝的办法;保持适合的阳极效应系数,对超出420 h没来效应的电解槽,应采取人工适当控料,延长下料间隔等措施,降低电解质中的氧化铝含量;保持足够的阳极保温料和炉面保温料,减少通过槽子上部散失的热量,保持炉底有足够高的温度,达到促使电解质初晶温度等温线降到阳极炭块之下。若炉底沉淀已形成结壳,首先提高极距,尽量减少二次反应,增加热收人,提高分子比,保持尽可能高的电解质水平,以人工控制加料的方式降低氧化铝浓度,从而达到逐步溶化结壳,溶解氧化铝,平整炉底规整炉膛的目的。 3.3.2 提高阳极更换质量 要求换极过程中必须用三齿耙拉一拉炉底沉淀或结壳,尤其是中缝处,如果沉淀太多,要求用漏铲 捞出一些。做到在加保温料时确认新极中缝电解质已结壳,否则暂不加保温料。规定上一班所换阳极的保温料由下一班加,以保证加保温料前新极中缝电解质已结壳。 3.4 对电解槽下料方式进行改造 随着 180 kA电解槽生产模式的不断改进,四点同时下料方式已不适应低温、低分子比的生产模式在生产中易形成较多沉淀和结壳,同时使电解槽炉底压降增大。中铝某分公司 180 kA电解槽在采用四点同时下料方式生产模式时炉底压降在 420~440 mV,远远高于该电解槽设计指标 380 mV。为此,中铝某分公司对其下料方式和下料机构等进行改造,将电解槽下料方式由四点同时下料方式改为四点交叉下料方式,四点交叉下料方式顺序是先一三点后二、四点,每隔60 S左右,分别有 2点的打壳、下料系统同时进行,进行打壳、下料。每次加料量减少到原打壳、下料量的 50%左右,从而达到减少每次加料量的目的,以利于加入槽内氧化铝的扩散溶解,减少槽底沉淀,降低炉底电压降。 3.5 加强打壳锤头的维修和改造 对槽上部积料及时进行清理,减少对下料器缸 的影响。对因设备元器件老化造成漏料的下料器及时进行更换。重新设计制作打壳锤头,将打壳锤头由原来的“U”形改造成“U”形。并对一批有问题锤头进行了更换。同时制定了打壳锤头更换标准与计划,建立了打壳锤头更换台帐,以做到对到更换周期并影响生产的打壳锤头及时进行更换。以减少大堆料,使每次下料能及时溶解,减少炉底结壳,降低 炉底压降。