何龍　李強(qiáng)

摘 要：近年來(lái)，鋁電解技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，新建電解鋁廠(chǎng)均采用大型預(yù)焙槽。目前國(guó)內(nèi)已有30KA級(jí)電解系列數(shù)十家，對(duì)中國(guó)鋁電解技術(shù)做出了杰出貢獻(xiàn)。為了提高炭陽(yáng)極使用周期、降低噸鋁陽(yáng)極炭塊消耗量、提高電流效率，對(duì)炭陽(yáng)極的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，炭陽(yáng)極質(zhì)量的好壞直接影響電解槽的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)陽(yáng)極組裝車(chē)間來(lái)說(shuō)，主要是處理好殘極上的電解質(zhì)，減少炭陽(yáng)極生產(chǎn)中灰分含量。目前大多數(shù)鋁廠(chǎng)都是采用人工清理，但是對(duì)殘極底部電解質(zhì)清理的難度很大，造成炭陽(yáng)極的微量元素增加，炭塊質(zhì)量下降，進(jìn)而影響電解槽正常運(yùn)行。因此，需要尋找有效的清理技術(shù)來(lái)提高殘極處理效率。文章主要針對(duì)電解鋁殘極自動(dòng)清理技術(shù)展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：電解鋁；殘極自動(dòng)清理技術(shù)；應(yīng)用效率

1 前言

殘極處理是陽(yáng)極生產(chǎn)中的重要工序，主要目的是清除殘極中的電解質(zhì)，從而回收利用，同時(shí)能夠保障殘極破碎重新生產(chǎn)之后陽(yáng)極炭的使用性能和質(zhì)量【2】。在小型鋁電解中，殘極清理工作主要是在電解車(chē)間完成的，清理工作主要是由人工清理，通過(guò)大錘和風(fēng)鎬的清理，再將殘極用破碎機(jī)進(jìn)行處理，這種清理方式不但增加了工作量且效率較低，同時(shí)容易造成環(huán)境污染，對(duì)員工的身體造成影響。因此，使用自動(dòng)化殘極清理技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 試論殘極對(duì)陽(yáng)極炭質(zhì)量的影響

2.1 殘極中的微量元素對(duì)陽(yáng)極炭質(zhì)量的影響

陽(yáng)極炭生產(chǎn)主要使用的原材料包括石油焦、瀝青焦以及殘極。殘極是陽(yáng)極炭在電解槽使用一周期后剩余部分，表面被氧化鋁和氟化鹽所覆蓋，將表面覆蓋層清除之后，能夠繼續(xù)回收作為陽(yáng)極炭生產(chǎn)原材料利用【3】。殘極是陽(yáng)極炭的主要生產(chǎn)材料，殘極添加量約為20～30%，優(yōu)質(zhì)的殘極能夠有效提升炭陽(yáng)極的使用性能，從而有效提高陽(yáng)極炭的生產(chǎn)質(zhì)量；若殘極表面覆蓋層未能清理干凈，會(huì)導(dǎo)致大量微量元素的殘留，例如鈉、鈣、鐵等，不但會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)會(huì)加速陽(yáng)極炭在電解槽中的消耗速度，產(chǎn)生大量的炭渣，從而影響電解槽的運(yùn)行效率。因此，需要徹底清除殘極中的覆蓋層，避免微量元素進(jìn)入碳素生產(chǎn)系統(tǒng)，從而保障陽(yáng)極炭的抗氧化能力。

2.2 殘極中的電解質(zhì)對(duì)陽(yáng)極炭質(zhì)量的影響

從電解槽回收的殘極中有著許多的電解質(zhì)，若沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)處理，很容易將微量元素帶入陽(yáng)極炭中，從而影響陽(yáng)極炭的質(zhì)量，進(jìn)而縮短陽(yáng)極炭的使用時(shí)間以及鋁液的質(zhì)量。殘極中的鈉含量、鐵含量對(duì)于陽(yáng)性炭的損耗有著至少二級(jí)影響。鈉是目前已知影響二氧化碳反應(yīng)最大的元素，能夠起到有效的催化作用，從而導(dǎo)致陽(yáng)極容易產(chǎn)生炭渣、炭塊，增加了陽(yáng)極炭的消耗量。

2.3 鈉、鐵、鈣元素對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量的影響

從電解槽返回的殘極中帶有大量的電解質(zhì)，如果處理不當(dāng)，很容易帶進(jìn)大量的鈉、鐵、鈣等元素，直接影響到陽(yáng)極的質(zhì)量，進(jìn)而影響到陽(yáng)極使用周期和鋁液質(zhì)量。細(xì)殘極中鈉含量高達(dá)3387ppm，鐵含量高達(dá)1907ppm；其中鐵元素直接影響鋁液的品位，鈉、鈣元素對(duì)炭耗有較大的影響。鈉被認(rèn)為是影響二氧化碳反應(yīng)性最大的一種元素，起著明顯的催化作用，造成陽(yáng)極易掉渣、掉塊，增加了炭耗量。

2.4 軟硬殘極對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量的影響

電解槽返回的殘極可分為兩類(lèi)：硬殘極與軟殘極。硬殘極受電解質(zhì)侵蝕較少，強(qiáng)度高，假比重大，比電阻較小；軟殘極受電解質(zhì)侵蝕較嚴(yán)重，各項(xiàng)性能次之。由于硬殘極的強(qiáng)度、假比重較大，添加硬殘極塊作骨料時(shí)對(duì)陽(yáng)極有好的影響，而且其加入的量越大，陽(yáng)極的強(qiáng)度、假比重也越大。添加軟殘極則對(duì)陽(yáng)極強(qiáng)度及假比重?zé)o明顯的影響，但是容易被氧化性氣體所侵蝕，造成陽(yáng)極炭塊疏松。

3 殘極自動(dòng)清理設(shè)備的技術(shù)在電解鋁中的應(yīng)用

陽(yáng)極炭生產(chǎn)過(guò)程中約要使用20～30%的殘極，殘極的質(zhì)量以及類(lèi)型對(duì)于陽(yáng)極炭各種性能都有直接影響。剛回收的殘極表面存在一層覆蓋層，需要將其清除后才能夠加入陽(yáng)極炭的生產(chǎn)中，而傳統(tǒng)人工清除的方法效率低且安全性不高，因此，文章對(duì)殘極自動(dòng)清理技術(shù)在電解鋁中的應(yīng)用效果展開(kāi)分析。

3.1 人工清理

由于自動(dòng)清理設(shè)備的費(fèi)用過(guò)于昂貴，許多小型電解鋁在殘極清理中多采用人工清理的方法，但是清理效率較低，往往需要花費(fèi)大量的人力、精力，也容易造成生產(chǎn)車(chē)間的環(huán)境污染，特別是底部殘留的電解質(zhì)存在較大的清理難度。殘極中有著大量的灰塵和電解質(zhì)，能夠?qū)е玛?yáng)極炭氧化性增加且消耗速度加快，影響陽(yáng)極炭的使用效益。

3.2 自動(dòng)清理

對(duì)國(guó)外自動(dòng)清理技術(shù)，本研究所使用的自動(dòng)清理設(shè)備為加拿大進(jìn)口的清理設(shè)備，其主要由兩個(gè)預(yù)碎站和一個(gè)傾翻站所組成，能夠自動(dòng)清理殘極中的電解質(zhì)，從而提高陽(yáng)極炭的生產(chǎn)質(zhì)量。其主要工作流程為：兩個(gè)預(yù)碎站利用沖擊錘將清除殘極上的電解質(zhì)，然后通過(guò)傾翻站的推進(jìn)頂桿，將電解質(zhì)清理干凈，并通過(guò)氣錘系統(tǒng)的清理，然后利用殘極拋丸機(jī)將殘極表面覆蓋的電解質(zhì)徹底清除，從而有效消除殘極中的電解質(zhì)。殘極拋丸機(jī)主要是由預(yù)備艙、清理艙以及退出艙組成，清理倉(cāng)主要是通過(guò)渦輪機(jī)噴出鋼砂來(lái)清除殘極表面的電解質(zhì)，鋼砂分離之后能夠繼續(xù)使用，然后在退出艙通過(guò)吹風(fēng)清除殘極上的灰塵與鋼砂，清除效率高且質(zhì)量好，且由于是機(jī)器自動(dòng)控制的，清除之后的殘極能夠投入陽(yáng)極炭的生產(chǎn)中。

對(duì)國(guó)內(nèi)自動(dòng)清理技術(shù)，本研究使用的是某自動(dòng)化公司的清理設(shè)備，其主要由錘破組、震動(dòng)組、風(fēng)鎬清理組和甩鏈吹清組共四套機(jī)組組成。其主要工作流程為：錘破組利用沖擊錘將殘極上的覆蓋層打松，然后通過(guò)震動(dòng)機(jī)組的震動(dòng)機(jī)將松掉的電解質(zhì)震掉，風(fēng)鎬清理組則將殘極鋼叉間的電解質(zhì)頂出。最后的甩鏈機(jī)組通過(guò)旋轉(zhuǎn)甩鏈將殘極表面和鋼叉間的細(xì)微電解質(zhì)清除干凈并使用壓縮空氣進(jìn)行最后的吹渣，從而將殘極清理干凈，整套流程采用自動(dòng)程序控制。

3.3 人工清理與自動(dòng)清理的比較

由于殘極表面覆蓋了一層氧化物，若不進(jìn)行有效處理會(huì)對(duì)陽(yáng)極炭的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，因此需要通過(guò)有效的清除措施進(jìn)行清理。殘極清除設(shè)備與人工清除相比而言，在工作效率、工作質(zhì)量以及對(duì)周?chē)h(huán)境的影響等方面都顯著優(yōu)于人工清理，同時(shí)能夠有效突破殘極底部難以清除的問(wèn)題，有助于提升工作效率，從而減小工作人員的工作量。有文獻(xiàn)指出，設(shè)備清理的效率大約是人工清理的6～8倍，能夠減少工作人員數(shù)量，提升經(jīng)濟(jì)效益，并且由于人工清潔會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)車(chē)間到處都是灰塵，同時(shí)存在少量的氟化氫氣體，對(duì)工作人員的身體造成影響；而自動(dòng)清理設(shè)備是在密閉空間進(jìn)行清理的，能夠保障生產(chǎn)車(chē)間的環(huán)境，減少工作人員肺部疾病的發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，清潔工藝與設(shè)備的出現(xiàn)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了許多的便利，通過(guò)清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提升資源的消耗量，提高材料的利用率，減少對(duì)自然環(huán)境的影響，能夠有效提高生產(chǎn)效率。殘極的清除質(zhì)量對(duì)于陽(yáng)極炭的生產(chǎn)質(zhì)量有著直接影響，而傳統(tǒng)人工清理的方式存在較多的問(wèn)題，例如效率低、工作量大、生產(chǎn)車(chē)間污染引起的肺部疾病等問(wèn)題，導(dǎo)致陽(yáng)極炭生產(chǎn)質(zhì)量受到直接影響，自動(dòng)清理技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決這些問(wèn)題，因此，需要積極推廣殘極自動(dòng)清理技術(shù)，有助于提高電解鋁的經(jīng)濟(jì)效益。

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