电解槽焙烧启动浅析.doc

山东南山铝业股份有限公司电解槽焙烧启动浅析山东南山铝业股份有限公司 蔡祥文【摘要】通过对电解槽整个焙烧启动过程分析，重点通过分析阳极电流分布和槽电压变化规律，使我们不仅仅停留在实践经验的总结。而且能够从理论角度分析问题出现的原因。采取适当措施避免问题发生，同时对焦粒焙烧启动过程中一些现场经验的总结，使管理人员能够快速掌握电解槽焦粒焙烧启动方法。【关键词】电解槽，焦粒焙烧启动引言现在大型预焙槽的焙烧大部分采用焦粒焙烧法，焦粒焙烧相比铝水焙烧可避免铝液对槽内衬材料的冲击，同时电解质提前进入从而阻挡了铝液从炉底及侧部缝隙向外渗透。根据我公司焙烧启动过程中容易出现的各种问题加以分析总结，分析出其原因并采取合适措施避免类似问题发生，通过对焙烧启动过程中阳极电流分布及电解槽槽电压变化规律研究，从理论上解释其变化原因及变化规律，使管理人员能掌握焦粒焙烧启动要点，避免焙烧启动过程中异常情况发生。 1 焙烧前准备工作1.1 铺焦与放阳极要求及影响电解槽焙烧前要求铺焦。对于焦粒的铺设有严格的要求，铺焦所用的焦粒粒度为15，要求铺焦平整，阳极自然下落后与焦粒充分接触，可用钢板尺检查焦粒与阳极是否接触完全，对于接触面积小的应重新调整阳极导杆位置，尽可能使阳极底掌与阴极炭块接触面积大。放下阳极后，可将阳极周围焦粒向填充不实的部位塞进去。保证阳极与阴极底掌完全接触。实际铺焦过程中经常容易出现这样的问题，作业人员为保证阳极导杆与阳极大母线之间缝隙小，铺焦过程中往往将阳极外侧焦粒铺的比内侧稍厚一点，这样阳极炭块放下后阳极导杆向大母线方向倾斜，容易保证阳极导杆与大母线的间隙较小，但这种铺焦方式会为以后的焙烧启动工作带来麻烦，具体的表现在由于阳极外侧焦粒较厚，阳极外侧接触好，通电焙烧后外侧电流就比内侧大，外侧发热量多导致冰晶石考槽帮一侧先熔化，靠中缝侧由于发热量少中缝冰晶石熔化速度慢，由于中缝熔化差，不具备启动条件造成焙烧时间被迫延长情况发生。1.2 软连接与分流片的安装要求安装软连接卡具要求固定软连接与阳极大母线的弓形卡具顶头处加绝缘纸(青稞纸)。弓形卡具应避免与大母线上部及小盒卡具接触，防止小盒卡具发红现象。软连接与阳极导杆及大母线接触面应尽量好，对于接触面不好的软连接可在接触面处加1mm厚铝软带。检查接触面好坏可采用打印纸塞接触面，如大部分未接触需重新安装软连接。分流片安装质量不好容易造成通电后与母线接触部位发红现象，使用分流片首先要检查分流器与母线接触面是否平整或生锈，如有以上情况需将接触面进行除锈并打磨平整，安装分流片要求加紧分流片的弓形卡具上顶丝采用加绝缘板防止电流通过弓形卡具导电，原来启动过程中未加绝缘板曾出现过弓形卡具顶丝发红现象，原因是由于电流通过弓形卡具顶丝导电，后来通过加绝缘板避免这一现象的发生。分流片与立柱母线之间连接主要用夹板将分流片固定在立柱母线上，安装分流器夹板时应避免螺栓与立柱母线接触，防止接触部位通电后发红情况发生。2 焦粒焙烧启动要点分析 2.1 通电焙烧过程中阳极炭块电流变化规律熟悉焦粒焙烧通电后阳极电流分布的变化规律，正确分析电流发生变化原因是生产管理人员所必须掌握的，通过熟练掌握电流变化规律才能做到防患于未然，避免异常情况发生。焙烧期间电流变化情况如下，通电焙烧开始阶段阳极电流分布比较均匀，原因是通电初期，各阳极下焦粒的电阻由于厚度一致，并采用同一批炭块，其电阻值基本相当，阳极上各炭块通过电流大小主要是阳极炭块与焦粒电阻大小决定的，所以通电初期电流分布比较均匀，这样有利于电解槽的均匀升温，通常第一天，第二天很少出现阳极碳碗内磷生铁发红现象，随着焙烧时间的延长局部冰晶石开始熔化成液体电解质由于存在液体的电解质该部位的导电性进一步增强，导电性好电阻小，同样电压情况下通过电流就大，电流大发热量就多，冰晶石的融化速度就快，该部位电阻进一步降低，从而形成不良循环，这就是用焦粒焙烧随着焙烧时间延长阳极电流分布变得越来越不均匀的原因。从生产实践中经常会发现以下情况，即焙烧初期电流分布大的阳极随着焙烧时间的延长电流越来越大，个别阳极电流过大造成阳极炭块碳碗内磷生铁发红现象，严重时甚至出现刚爪发红现象。通过对阳极电流变化规律的分析，基本规律如下随着焙烧时间的延长电流分布不均匀现象有逐步加剧趋势，这就要求在焙烧后期要注意测量阳极电流分布，即使发现问题并采取措施，避免阳极电流过大造成的磷生铁熔化，避免局部过热造成的阴极炭块裂缝现象发生。2.2 通电焙烧过程中电解槽电压变化规律 电解槽通电后，电解槽的工作电压不断变化，通过全电流后冲击电压一般在4.8-5.5v之间，抬阳极前焙烧过程电压变化规律基本情况如下，通电8小时后电压降至3-3.3v,24小时后电压降至2.8-3.2v,48小时后电压降至2.22.4v，72小时后电压降至2-2.1v，从以上槽电压变化情况可看出槽电压随着通电时间的延长有下降趋势，原因是由于通电时间的延长，阳极炭块；焦粒层；阴极炭块电阻隋温度升高有下降趋势，这三部分电阻仪串联方式存在，通过电解槽电流不变，所以槽电压随着槽电阻的减小而下降，从槽电压变化看前期电压下降快，后期电压下降慢是由于槽电阻初期下降比较明显，到后期阴极炭块与阳极炭块电阻基本稳定，焦粒层电阻由于冰晶石熔化成液体电解质导电是槽电阻略有降低，电压的降低电解槽单位时间内输入热量的减少，冰晶石的熔化速度变慢，所以通电焙烧三天后一般通过上抬阳极提高电压增加热量输入，加速冰晶石熔化。 2.3 拆分流片及软连接注意事项 拆分流片时先拆除与大母线连接处卡具。操作人员用麻包片蘸水包在分流片上，用力向两边拉，分流片与大母线脱离后迅速用绝缘板将分流片与大母线隔开，等分流片冷却后，将与立柱母线连接处卡具拆开，将分流片移开。注意在此过程中避免与阳极大母线及导杆接触以防止打弧光烧坏母线。拆软连接前应先将所有小盒卡具紧好后才能进行拆软连接操作。 2.4 抬阳极过程中注意事项 抬阳极操作一般在焙烧72小时并拆去软连接后开始进行，第一次抬电压前必须保证大部分阳极周围有液体的电解质生成，可通过将铁钎插入阳极周围冰晶石中检查冰晶石熔化情况。第一次抬阳极应采取点动操作，抬阳极过程中原则是上抬停止后电压稳定或有下降趋势，才能进行下一次抬电压操作。每次点动一下后观察电压变化情况，如抬阳极停止后槽电压仍不断自动上升，往往说明阳极电流分布有严重不均匀情况发生，原因是由于上抬阳极后如果部分阳极周围没有液体电解质或很少，阳极底掌就会与焦粒脱离，从而导致该部分阳极电流分布为零或很小，这样电流就集中在电解质熔化较多的阳极上，原来有少量熔化电解质的阳极由于通过电流小热量输入不足导致电解质又重新凝固，导致此类阳极处电阻升高电流减小，最终使电解槽槽电阻逐步自动上升，电流不变情况下导致槽电压自动上升。抬阳极初期往往是电流分布不均匀最严重的时候，这就要求抬阳极后及时测量阳极电流分布，对阳极电流过大的极及时采取降温措施。如实际操作中有此类问题出现，应组织人员迅速测量阳极电流分布，对阳极电流超出正常3倍以上的阳极碳碗立即进行吹风降温操作，避免阳极钢爪脱落现象发生。随着阳极上抬热量输入增加冰晶石熔化速度加快，抬阳极初期电流分布不均匀现象会逐步缓解，原因是由于随着电解质量的增加以及阳极与焦粒层间距的扩大，液体电解质较多的阳极周围电解质可通过阳极底掌向其他阳极底掌流动，使原来电解质熔化较少的阳极也能通过液体的电解质导电，这样原来电流分布不均匀现象就会减少。所以抬阳极后期根据冰晶石熔化情况可适当加快阳极上台速度，提高槽电压增加热量输入加速冰晶石熔化速度，为电解槽启动创造条件。 2.5 灌电解质时上抬阳极电压变化及注意事项 灌电解质过程中阳极需逐步上抬，是电解质通过阳极底掌下部及中缝从出铝端流向烟道端，阳极上抬过程中电压变化情况是从上抬阳极前电压34v 很快上升到8-12v，然后基本稳定在10v左右，灌电解质时抬阳极整个过程虽然只有3分钟左右，但上太阳级的速度有一定要求，开始灌电解质时应当边抬阳极边观察电压变化情况，如果上抬阳极速度过慢就会造成灌入的电解质不能及时流走，引起电解质从出铝口溢出。初期上抬速度过快会造成部分阳极炭块与电解质脱离引起电压过高现象发生，开始上抬阳极时应使槽电压在正常范围内情况下使阳极上抬速度与灌电解质速度向匹配，整个上抬阳极过程尽量将槽电压控制在12v以内。另外在灌电解质前应先将除烟道端以外的槽盖板全部打开，烟道端槽盖板不打开的目的是防止在灌电解质过程中液体电解质遇纯碱生成气体向外飞溅烧伤操作槽控箱的工作人员，其他部位盖板打开能方便地观察电解质的流动情况，同时也避免喷出的电解质烧坏槽盖板。 2.6 灌电解质的前提及液体电解质流动通道分析灌电解质前一般要求中缝大部分位置电解质有一定的高度，一般要求在20cm以上，中缝电解质高度越高越安全。但在实际操作过程中会出现由于个别阳极通过电流小冰晶石熔化少只有部分中缝化开。针对该种情况是否具备启动条件，主要看中缝大部分位置是否化开，如基本化开，基本上具备灌电解质条件，即使中缝局部未完全连通，也可进行灌电解质操作，原因是灌入电解质时主要通道是从阳极底掌下流通，而中缝只是次要通道。这种情况要求灌电解质前先将出铝口处物料扒至阳极炭块底部，一方面使灌入的电解质有一个缓冲的空间，另一方面使阳极在上抬过程中电解质能从阳极底掌下从出铝端六向烟道端。在上抬阳极过程中由于大部分阳极周围有熔化的电解质流入阳极底掌下保证大部分导电，随着阳极的上抬，阳极底掌与炉底形成一个通道，灌入的电解质顺着阳极底掌从出铝端流向烟道端。此时灌入的液体电解质浸没阳极底掌保证阳极导电，从而保证了在整个抬阳极过程大部分阳极都能导电，根据这一分析，原来灌电解质前要求用场钢管捅中缝保证中缝从出铝端至烟道端畅通，只要中缝有大部分液体电解质就不用捅中缝。 2.7 捞碳渣方式的改进 焦粒焙烧法由于焙烧使用焦粒导电，灌电解质后大量焦粒会漂浮起来，所以焦粒焙烧启动必须进行打捞碳渣作业，根据生产实践经验槽温控制越高碳渣分离程度就越好，打捞碳渣一般要求电解质内的冰晶石大部分熔化，最好老碳渣前发生一次效应，使碳渣能够完全与电解质分离，原来捞碳渣采用碳渣勺一点一点的往外捞，工人劳动强度大，工作辛苦，为减轻工人劳动强度我们采用捞碳渣前降电压操作，电压下降后使液体电解质上溢与槽沿板基本相平，这时在电解槽角部用平耙直接向电解槽围板上拨，然后用铁锨将碳渣装入碳渣箱内，这样就大幅度提高了劳动效率，减轻了工人的劳动量，另外还减少了碳渣中的电解质含量，通过这种方式使捞碳渣的作业效率大大提高，原来捞碳渣作业需要3-4小时缩短到1小时以内，捞完碳渣后将工作电压恢复正常。 2.8 记录回转计读数的目的 焦粒焙烧启动过程中要求记录回转计读数，通过回转计读数计算出阳极上抬高度，根据阳极上抬高度以及电解质水平可判断出电解槽内熔化的液体电解质量是否满足灌铝前要求。灌完液体电解质后需要继续加入冰晶石或电解质块熔化生产液体电解质，如何判断电解槽内液体电解质是否满足灌铝前要求，可通过两种办法知道，一是根据以前经验计算出加入的电解质总量达到要求后停止加入冰晶石，这种办法必须知道加入物料量的多少。另一种更常用的办法是通过阳极上抬高度以及电解质水平来进行判断，这种办法简单易行，准确可靠。通过回转计读数计算出阳极上抬高度并测出此时对应的电解质水平，根据我公司生产经验一般要求阳极上台高度达到12cm左右时对应的电解质水平为35cm左右就能满足要求，在此条件下能够达到灌铝后电压降至5.5v电解质水平基本能达到35cm左右。通过以上办法判断液体电解质量避免铝后液体电解质不足造成电解质过低情况发生，又能避免灌铝后液体电解质过多造成电压无法降至5.5v，被迫认为从电解槽内取出部分液体电解质才能降至55.v。被迫人为从电解槽内取出部分电解质才能将电