摘 要：在240kA鋁電解槽大修的過(guò)程中應(yīng)用多種有效的技術(shù)，可保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而且實(shí)踐也充分證明，應(yīng)用新技術(shù)對(duì)240kA鋁電解槽進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可有效地解決電解槽在低電壓條件下能量不平衡的問(wèn)題，從而維護(hù)電解槽的平穩(wěn)運(yùn)行，減少鋁電解槽的電能消耗。

關(guān)鍵詞：240kA鋁電解槽；新技術(shù)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；電能消耗

中圖分類(lèi)號(hào)：TF821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0267-01

某企業(yè)投資鋁電解槽低電壓節(jié)能與減排綜合技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目，指派專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員到國(guó)外學(xué)習(xí)和調(diào)研，掌握了一些新的工藝和設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀，并在調(diào)研的過(guò)程中掌握了較多的專(zhuān)業(yè)性資料，如今在企業(yè)內(nèi)部實(shí)施低電壓試驗(yàn)，而這種電解槽在應(yīng)用的過(guò)程中可有效提升經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)達(dá)到節(jié)約能耗的效果。

1 新技術(shù)的應(yīng)用

1.1 高導(dǎo)電性陰極鋼棒技術(shù)的應(yīng)用

高導(dǎo)電性陰極鋼棒可有效降低爐底壓降，于鋼棒出電處使用適量的絕緣材料，可起到控制陰極鋼棒端導(dǎo)電面的作用。且陰極鋼棒的結(jié)構(gòu)也因此發(fā)生了較大的變化，鋼棒的厚度也因此有所增加，爐底的壓降明顯下降。又因?yàn)槠胀帢O鋼棒與高導(dǎo)電性陰極鋼棒的結(jié)構(gòu)不同，高導(dǎo)電性陰極鋼棒主要采用分段式結(jié)構(gòu)，其尺寸較普通陰極鋼棒明顯減小。所以將兩種陰極鋼棒對(duì)陰極的壓降與水平電流的影響進(jìn)行仿真處理，結(jié)果顯示普通陰極鋼棒的水平電流平均值、爐底壓降以及電阻率要明顯高于高導(dǎo)電性陰極鋼棒。所以，采用高導(dǎo)電性陰極鋼棒可有效保證電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行，并且還可明顯降低槽電壓。

1.2 30%石墨陰極炭塊和冷搗糊技術(shù)的應(yīng)用

高石墨含量陰極炭塊本身具有良好的性能，尤其是在抗鈉性和抗腐蝕性方面，其優(yōu)勢(shì)更為明顯，此外，這種材料也具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性，因此其對(duì)降低爐底的壓漿有著十分積極的作用；冷糊技術(shù)在環(huán)保性和搗實(shí)性上具有顯著的優(yōu)勢(shì)，并且其焙燒收縮率較低。研究顯示，30%的石墨陰極炭塊電阻率差異較小，因此選用30%的石墨陰極炭塊效果更佳。

1.3 優(yōu)化陰極組裝工藝的應(yīng)用

在陰極組裝中，應(yīng)采用鋪設(shè)石墨粉的方式，從而確保鋼板與炭塊接觸更為充分，有效控制陰極鋼棒和陰極炭塊接觸壓降，可在炭塊鋼棒槽的底部鋪置適量的石墨粉，同時(shí)采用樣板刮平石墨粉的墊層。不僅如此，炭塊鋼棒槽的端頭還應(yīng)采用適量的糊料密封，從而有效減少石墨粉的損失。這里需利用性能較好的測(cè)量設(shè)備，從而充分保證鐵碳?jí)航禍y(cè)量的科學(xué)性及合理性。而為了更加有效地控制陰極炭塊組裝的效果，可采用專(zhuān)業(yè)的鐵碳?jí)航禍y(cè)試儀，增強(qiáng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。組裝好后，其陰極溫度需控制在室溫上下，且規(guī)定測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)在60mV以?xún)?nèi)。

1.4 電解槽保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施

若工作電壓明顯降低，普通槽的熱收入會(huì)明顯下降，由于其為低電壓運(yùn)行，電解質(zhì)的含量也會(huì)有所下降，爐底的沉渣也會(huì)有所增多。換極之后，電壓擺動(dòng)十分明顯。上述問(wèn)題對(duì)電解槽的平穩(wěn)運(yùn)行有著十分顯著的負(fù)面影響，所以，為了在低電壓條件下，電解槽可以平穩(wěn)的運(yùn)行，并且具有良好的熱平衡性，應(yīng)在電解槽內(nèi)部予以保溫處理，同時(shí)還需進(jìn)行科學(xué)的仿真計(jì)算，進(jìn)而使其內(nèi)襯結(jié)構(gòu)更為合理。

2 電解槽焙燒啟動(dòng)及后期生產(chǎn)工藝技術(shù)管理

2.1 焙燒啟動(dòng)管理分析

在實(shí)際的工作中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)和要求完成焙燒啟動(dòng)工藝操作流程，并結(jié)合實(shí)際增加分流片，從而有效擴(kuò)大分流的面積。電流強(qiáng)度要采用分階段增加的方式來(lái)處理，使其從120kA上升至240kA。另外還要對(duì)電解槽的沖擊壓予以更為科學(xué)的控制，以此有效減少熱沖擊對(duì)陰極的損害，避免陰極與陽(yáng)極電流出現(xiàn)分布不均的問(wèn)題，產(chǎn)生局部過(guò)熱的現(xiàn)象。這里需注意，普通槽的沖擊電壓為4.3V，而試驗(yàn)槽的沖擊電壓為3.76V。

這種電解槽啟動(dòng)初期的電壓要在6.5V以?xún)?nèi)，電解質(zhì)的溫度在1020℃以下，同時(shí)還要對(duì)電解質(zhì)水平予以嚴(yán)格控制。每隔2h測(cè)量一次鋼棒、爐底、爐幫和電解質(zhì)的溫度，若電解質(zhì)溫度在1020℃以上，應(yīng)及時(shí)加入適量的鋁液，以降低槽溫，同時(shí)利用吹風(fēng)降低槽內(nèi)的溫度。在非正常期，內(nèi)槽電壓、鋁水平及電流效率等參數(shù)均需按照優(yōu)化處理之后的方案予以妥善處理，這也能夠有效避免因操作不科學(xué)對(duì)試驗(yàn)槽所構(gòu)成的負(fù)面影響。

2.2 正常生產(chǎn)期工藝參數(shù)管理分析

在試驗(yàn)槽的正常生產(chǎn)期當(dāng)中，結(jié)合電解槽運(yùn)行的具體情況，科學(xué)設(shè)置不同類(lèi)型的工藝參數(shù)，以此讓電解槽維持物料與能量的平衡，使電解槽平穩(wěn)運(yùn)行。在長(zhǎng)期實(shí)踐過(guò)程中探索出電解槽運(yùn)行的有效參數(shù)，表1為普通槽與試驗(yàn)槽的工藝技術(shù)參數(shù)對(duì)比表。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 保溫效果測(cè)量

在實(shí)驗(yàn)中選擇15臺(tái)普通的電解槽，并測(cè)量了鋼棒、爐幫和爐底的溫度，將普通數(shù)據(jù)與試驗(yàn)槽數(shù)據(jù)進(jìn)行了科學(xué)的比對(duì)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)槽的鋼棒溫度、爐幫溫度和爐底溫度都均明顯降低，在對(duì)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理后，電解槽的保溫效果也有了質(zhì)的飛躍。

3.2 爐底壓降測(cè)量

隨機(jī)選擇10臺(tái)普通槽的爐底壓進(jìn)行測(cè)量，并與試驗(yàn)槽進(jìn)行了科學(xué)的比對(duì)，在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)槽與普通槽相比，爐底壓降顯著減少，效果較為明顯。

3.3 爐膛內(nèi)形對(duì)比

隨機(jī)選擇15臺(tái)普通槽，對(duì)爐幫厚度進(jìn)行了測(cè)量，同時(shí)將這一數(shù)據(jù)與試驗(yàn)槽數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的比對(duì)，測(cè)量和分析中發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)槽的平均側(cè)部爐幫的厚度與底部的爐幫厚度要比普通草更薄。雖然在電解槽內(nèi)部增加了內(nèi)保溫材料，但若使用相同的工藝，試驗(yàn)槽的電壓更低，且爐幫成形的效果也相對(duì)較好。在電解槽啟動(dòng)的初期，其形成速度不如普通電解槽，但是在爐幫啟動(dòng)運(yùn)行一個(gè)月之后，爐幫的厚度與普通電解槽相差無(wú)幾。

4 結(jié) 語(yǔ)

總之，幾種新技術(shù)的應(yīng)用一方面解決了電解槽低電壓運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的角部伸腿肥大問(wèn)題，另一方面還可有效解決電解質(zhì)水平較低的問(wèn)題，當(dāng)前，新型的電解槽能夠保持長(zhǎng)期平穩(wěn)的運(yùn)行，且陰極內(nèi)襯在應(yīng)用的過(guò)程中也沒(méi)有產(chǎn)生較為明顯的故障，極具推廣價(jià)值。

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收稿日期：2018-10-19