浅谈400KA电解槽的焙烧启动及后期管理

浅谈400KA电解槽的焙烧启动及后期管理

朱凤虎

新疆众和股份有限公司新疆乌鲁木齐830013

摘要：本文主要通过结合现行我公司电解槽设计特点，提出400KA电解槽铝液焙烧、启动及后期管理等技术条件的要求，并在实际管理控制上充分利用人机结合的方法及时进行调整，优化后电解槽平均寿命延长到了4～5年，取得了显著的效果。

关键词：焙烧；启动；控制；管理

1引言

公司2011年5月将160台400KA电解槽成功启动，经过不懈的努力，电解槽运行良好，本文就以本次启动和后期管理控制的基础上谈一些观点，讨论前期启动的管理经验为后期400KA电解槽管理方面提供理论基础。

2电解铝工艺方案流程及原理

现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为电解铝生产溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。

化学反应主要通过这个方程进行：

2Al2O3+3C→4Al+3CO2

阳极：2O2ˉ+C-4eˉ→CO2↑

阴极:Al3+3eˉ→Al

阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。其生产工艺流程如图1-1所示：

3电解槽启动焙烧方法及控制

3.1电解槽启动前准备工作

(1)改变焦粒厚度，石墨碎的含量分别增加到30%-40﹪，进行实验主要考虑到电流强化40KA,电解槽的热收入相应增多，增加石墨碎，可以减小焦粒层的电阻，从而减小了电解槽的热收入，抵消了因电流升高对电解槽的热冲击影响。实验结果表明，焙烧时炉膛温度540℃-570℃。中逢温度850℃，较其它槽中逢温度低100℃左右，阳极电流分布均匀。

(2)焦粒质量的检验，焦粒层的电阻直接影响到焙烧期间电解槽的热收入，焦粒和石墨碎的质量好坏，很大程度上影响到焦粒层的电阻，进而影响到焙烧的质量，焦粒和石墨碎在使用之前分批化验电阻率，避免焦粒层的电阻与设定的值偏差大的情况发生。。

(3)铺焦的严格控制，铺焦粒用的阳极在组装之前要一块一块的检查，尤其是阳极底掌一定要平，有问题一律不用，避免组装后不能用占用阳极导杆。组装后的两块阳极的底掌偏差要小于2㎜，避免铺焦两块阳极下焦粒厚度偏差大，两块阳极之间间隙要大于1㎝，避免阳极之间接触电阻大发热导致阳极开裂。

(4)装炉，采用半实半空腔装炉，避免了焙烧时中缝温度高的现象，但是启动过程中中缝物料存在没有完全熔化现象，灌第一包电解质时，主要依靠阳极之间缝隙相互灌通，启动风险相对较大。装炉时测温套管的安装的要求离开炉底2公分，与阳极之间用电解质块分开，防止与阳极或与炉底接触，测量的炉膛温度不准确，同时热电偶重复利用率较高，启动后还可以使用的热电偶数量有500根，每根按200元计较，可节约10万元。

3.2电解槽启动焙烧方法

(1)通电焙烧，通电的冲击电压为2.76V,最低为2.58V,最高为2.96V,最高电压平均为3.79V,最低为3.66V,最高为4.03V,与一工区相比，冲击电压及最高电压低0.2V左右。主要原因一是铺焦厚度降低了3㎜，焦粒层电阻减小；二是焦粒颗粒中粉较少，质量较一工区好，相应的电阻小；三是铺焦技术越来越成熟。

(2)焙烧时间控制在80-86小时，焙烧过程中着重控制炉膛温升速度和阳极电流分布，对于炉膛温升速度，一般都在每小时10℃左右，个别时间最高达到每小时20℃，对于温升速度过快的部位，采用添加冷冰晶石冷却的处理措施。对于整体的炉膛温升速度，主要通过拆除分流器的时间来控制，严格按照电压低于2.3V,炉膛温升速度低于每小时5℃的条件来拆除分流器。

(3)启动过程控制的启动温度最高为1040℃，其它槽平均为1006℃，对于启动温度，主要通过控制启动电压保持在6-8V,添加物料的速度来控制。

4电解槽控制

4.1电压控制，灌铝的第1天，快速将电压由4.6V降低到4.4V,第2天4.3V,第3天4.25V,7天内降低到4.05V,计划下月降低到3.95V以下观察槽运行情况后再做调整。

4.2分子比的控制：分子比控制上，严格保持2.8-2.9，目前分子比保持略微偏高一些，分子比在本月保持到2.8-2.85，但分子比的调整一定要平稳，以建立坚固的高熔点的炉帮。

4.3电解质控制，启动初期电解质保持总高小于50公分的前提下，高限保持，第1周28-30㎝，第2周24-27㎝，第3周22-24㎝，第4周保持20-22㎝.电解质保持上既要避免大幅度收缩，又要避免总高过高出现安全事。目前应保持在22-25㎝左右，防止阳极倒周期电解质水平不容易保持现象。

4.4铝水平控制，灌铝30吨后保持在19㎝左右，出铝前达到25-27㎝左右，目前保持在28-30㎝，比中孚高2㎝左右，端头槽略微高些，主要考虑到电流440KA,比中孚高40KA，考虑到能量平衡的因素，铝水平适当比中孚高些，增加散热。

5结论

目前电解槽的焙烧方法有铝液焙烧、焦炭焙烧、铝锭焙烧、焦粉焙烧、烟气焙烧。几种焙烧方法虽然都能达到电解槽启动的目的，但是，由于采取的焙烧方法不一样，所以各种焙烧方法对电解槽的寿命及后期生产的控制造成的影响各不相同。总之，如果能保证电解槽前期的启动和初期的管理方面，这将绝对能够延长电解槽的使用寿命，这一管理理论运用到目前400KA大电解槽，使后期经济效益得到提高，达到节能降耗的目的。

参考文献

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[2]左良.材料与冶金学报[J].东北大学：2012.4

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