浅谈300kA预焙电解槽的技术优化控制

1、 铝电解专业技术总结考生姓名： xxxx 申报职业（工种）： xxxxx 申报级别： xxxx 浅谈300kA预焙电解槽的技术优化控制摘要: 本文分别从300kA电解槽对其焙烧启动、后期管理及正常生产期的参数控制及优化进行了阐述。焙烧启动阶段采用焦粒焙烧，通过合理控制各项技术指标，焙烧启动阶段顺利进行。后期管理阶段主要是根据迅速降电压的指导思想，对各项技术参数的调整进行了合理尝试，取得了较好的效果。正常生产期通过提高氧化铝浓度控制精度和技术管理创新，降低了电解槽炉底压降和阳极效应系数，各种能耗明显降低，电解槽稳定性增强，提高了电流效率。关键词: 铝电解槽 焙烧启动 后期管理 技术优化受世界金融

2、危机冲击，有色金属国内外市场需求萎缩，价格暴跌，铝价也随之大幅下跌，电解铝企业的生存面临着前所未有的威胁，加之国内节能降耗的大趋势要求，降低生产成本已成为刻不容缓的问题。鸿骏铝业300KA电解系列通过对技术管理创新和新技术的运用，逐步摸索出了低电压下，电解槽稳定高效运行的方法，各种能耗明显降低。1.焙烧启动管理鸿骏铝业300KA电解槽256台电解槽采用的是沈阳铝镁设计院设计的电解槽，公司通过对启动及后期管理的摸索，探索出了一套合理技术管理思路，取得了较好的成绩。1.1 焙烧过程管理我公司300KA电解槽采用的是焦粒加石墨焙烧，无效应湿法启动。焦粒与石墨的配比采用的是8：2，角部采用7：3，铺设

3、厚度为2cm，焦粒与石墨碎的粒度要求为0.2cm0.4cm。装槽料有所改变, 把边部冰晶石用电解质破碎块替代，达到减缓热冲击的目的，极间缝不装物料、中缝添加电解质块达到加强热对流的效果，使电解槽各部位升温平衡。焙烧时间控制在120h以上，温升梯度则按表1进行控制，在此温升梯度条件下，使阴极内衬充分焙烧焦化，避免温差过大造成阴极表面和内部裂纹的产生, 防止电解槽早期破损槽的产生。表1 各阶段温升梯度控制温度控制范围/所处阶段温度提升速度/·h- 1温升梯度/· h- 1200软化阶段主要排出水分15左右1013200700挥发分大量排出的阶段5710700粘结剂的焦化过程基本

4、结束1015912在实际生产过程中，为了避免电流分布不匀对电解槽寿命产生影响，就要求从焦粒粒度选择、焦粒配比、铺设厚度、座极、拆除分流片等方面入手进行严格把关，同时在焙烧期间要按照公司制度对阳极电流分布进行测量，并对偏差过大的阳极电流进行调整。同样，阴极电流分布不均时可使阴极自身温升差异大从而使阴极产生裂纹而造成电解槽的早期破损。1.2 启动过程管理当炉膛温度达到900以上，电压在2.5v以下，中缝区域电解质高度达到10cm-15cm时，电解槽具备启动条件。启动时提升阳极，极距可在启动初期一次性提升至4cm以上，槽电压控制在7.0v-7.5v，利用电解槽阴、阳极之间产生的电弧将冰晶石（电解质粉

5、）熔化成液体电解质，整个过程中初步提升阳极，保证极距在16cm以上，槽电压控制在7.5v左右，整个过程保持零效应。在 300 kA系列采用新型法电解槽启动过程中，抬电压是关键。抬电压时必须在 3min-5min内电压抬到 7. 0v-7.5v,否则就有脱极的危险。电流分布的测量是顺利启动的关键，若相邻阳极的电流分布值超过 2倍，则应该采取分流或降温的方法进行处理。300kA系列电解槽，在启动过程中要密切注意槽底的变形情况。若槽底隆起比较严重，则抬电压速度达不到使用要求，而且其脱极的几率也随之增加，灌电解质时要注意电解质的渗漏现象。我公司电解槽采用此种技术启动时，各项指标均较优，未出现电解槽早期

6、破损、电压波动等现象。1.3 启动后期管理因初期设定电解槽的运行电压控制在3.85v，能否将电压顺利的降至3.85v是工作的关键，为此对电解槽各项技术参数的匹配要求较高。降电压过程中，电解槽的稳定性是衡量电压能否顺利下降的关键指标，故提高电解槽的稳定性尤为重要。各项指标的控制均以提高电解槽稳定性为最终目标，此过程中千万不可考虑电解槽的经济指标。经生产实践，制定以下参数控制要求，按照此种方法对电解槽进行启动后期管理，可顺利的将电压降至3.85v。（1）启动时间与设定电压及分子比关系表2。在此种控制过程中，高分子比控制即有利于电解槽的稳定性，又满足了电解槽前期建立高质量炉帮的需要。表2 启动时间与

7、设定电压及分子比关系表时间1d2d3d9d10d13d14d25d26d34d35d40d41d50d启动8h8h16h16h24h灌铝电压控制7.27.876.26.66.06.35.554.384.334.184.163.943.933.853.853.85100mv/天50mv/天20mv/天10mv/天分子比不低于2.852.782.852.652.752.552.652.452.55（2）启动时间与效应控制关系表3。槽温的控制主要把握效应控制，在电解槽降电压过程中由于新启动电解槽初期无电解质结壳建立起来的炉膛保温，散热量很大，且前期内衬吸热，电解槽热支出较大，再加上电解质分子比高，其

8、初晶温度也高，需要较高的效应系数维持槽温，保证合理的过热度。 表3 启动时间与效应控制关系表时间1d2d3d10d11d21d22d31d32d34d启动8h8h16h16h24h灌铝（9t）效应控制无效应保持控第一个效应24h36小时72h120h（3）在阳极钢爪不浸入电解质时，尽量将电解质水平控制在上限。这样有利于电解质温度的稳定及溶解氧化铝的能力，尽量减少沉淀，同时建立炉帮需要大量电解质。（4）新槽启动24小时开始灌铝，第一次灌铝量控制在9t，灌铝后铝水高度在13cm左右。保持3天左右后，铝水高度达到17cm时，开始出铝，出铝量控制在2t左右。在设定电压未降至3.85v时，铝水就控制在1

9、6cm17cm，具体效率在因槽而定。2.生产期管理在低电压生产的要求下，电解槽的控制也在细微的发生着变化，需要控制人员在思想上发生转变，我在300KA电解槽在实际生产中，初步摸索出了一套适用的控制方法，取得了较好的成绩。2.1 炉膛控制思路的加强规整的炉膛是电解槽低电压稳定运行的保证。在探索发现中，炉膛的好坏对电解槽的稳定有极大的影响。规整的炉膛包括合理的炉帮厚度、适中的伸腿、干净的炉底。其中优秀的炉帮厚度及伸腿，可有效的规整电流走向，对提高电流效率有明显作用。而干净的炉底可有效的降低炉底压降，对电压的降低起来至关重要的作用。启动后期管理主要是保证炉帮的质量，而后期生产中伸腿和炉底情况则是控制

10、的重点。炉底压降是阴极材料上产生的压降，一部分是生产过程中沉积在阴极表面上的沉淀结壳产生的压降，降低炉底压降需要一个过程，需要各项技术条件的支持和匹配，对于已投产的电解槽，只有从优化工艺技术条件去解决。（1）控制好电解槽的热平衡，合理保持两项水平和槽温过热度。热平衡保持的是否合理对炉底压降有直接的关系，两水平、槽温和过热度是保持热平衡的关键，如果炉帮减薄，炉膛变大，水平电流就会增多，炉底就容易产生结壳，从而使炉底压降增大。只有保持相对较小的过热度才能增加炉帮厚度，减小水平电流，使炉底压降降低。（2）提高换极质量，及时掌握炉底状况。严格控制换极过程，尽量避免大量氧化铝进入电解槽内，另外，通过换极

11、对炉底的结壳人工进行清理，并定期对槽的烟道端沉淀和结壳进行处理，降低了炉底压降。（3）保持合理的电解质高度。电解质高度对炉底影响极大，要保证良好的炉底情况，电解质高度不可低于16cm，否则控制难度较大。2.2 工艺技术条件的保持和优化（1） 保持槽内在产铝量的基本稳定。铝水平是电解槽稳定运行的关键，铝水平主要的作用是削弱磁场和侧部散热，只有磁场的稳定才能使槽电压稳定，对于低电压控制的普通电解槽，铝水控制在出铝前20cm21cm为宜。 （2）稳定电解质成分和高度（不低于16cm），使槽温在较小的范围内波动，确定合理的过热度。经过实践发现电解槽槽温宜控制在960965，分子比控制在2.382.48

12、之间，电解槽的稳定较高，过热度在515，电解槽效率和电压取得了较好的匹配，能耗较低。（3）氧化铝浓度控制算法的优化。控制理念是采用以过量为主的低窄氧化铝浓度控制策略，将氧化铝浓度转换系数改为-2，波动范围变小，便于正常槽况的控制。出铝、换极等特殊作业控制策略优化，由于出铝、换极、抬母线等特殊操作均对电解槽的物料平衡和热平衡产生影响，极易引起电解槽针振、槽温升高、氧化铝浓度忽高忽低。为此针对不同的特殊操作，对控制算法进行了优化升级。（4）降低阳极效应系数。效应电压在日常生产中所占得比重也是不小的，效应偏多的主要原因是技术条件匹配和打壳下料机构和控制系统出现问题，降低效应系数从下面几个方面进行:

13、制定细致的效应考核制度，落实到人。特别是出现堵料、机械故障未及时发现的问题进行考核，尽可能的减少突发效应。控制好电解槽的热平衡，保持合理参数匹配，减少“冷槽”形成的效应。关注电解槽的过热度，避免出现过热度太小的问题，使电解质对氧化铝的溶解能力减弱，从而使进入槽内的氧化铝沉入炉底，引发效应，以槽温和过热度为中心控制，就能减少这种效应。提高槽控系统的灵敏度和控制精度。通过对控制算法的优化升级，使效应的受控率大大提高，使氧化铝浓度在可控范围之内。2.3 操作质量的优化（1）提高换极操作质量，为低电压控制打好基础。换极作业是电解生产的一项重要工作，低电压控制的极距变小，就要提高换极精度，减少新极装上后对电解槽的干扰。（2）加强电解槽的保温工作。槽电压降低后，电解槽的输入能量减少，要保持其能量平衡，就要减少热支出，加强保温，否则电解质水平就很难保持。为此对整形工作提高了要求。3.结语按照此种控制的方法，鸿骏铝业300KA电解槽256台普通电解槽现运行情况较好，各项经济指标较为优秀，其中直流电耗可控制在12700 kwh/t·Al以下，氟化铝单耗低于17kg/t·Al。但需要我们清楚认识的是，一是在低铝水平、高槽温的控制下，电解槽的寿命必然受到一定的影响，电解槽的各项技术参数必须要随着电解槽槽龄的增加，