楊國(guó)文

（中國(guó)鋁業(yè)青海分公司，青海 西寧 810108）

電解槽焙燒啟動(dòng)技術(shù)方案及策略的制定和執(zhí)行對(duì)于這個(gè)時(shí)期電解槽的電解質(zhì)成分，爐膛形狀的影響很大，并且對(duì)電解槽向正常期的過(guò)渡和槽壽命也有很大影響[1-3]。

因此，如何制定科學(xué)合理的焙燒啟動(dòng)方案以及如何及時(shí)微調(diào)整該方案及策略，對(duì)于電解槽的平穩(wěn)運(yùn)行有著很重要的作用。

某公司近年來(lái)出于降低能耗和改善指標(biāo)的目的，通過(guò)在原有電解槽的基礎(chǔ)上對(duì)槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良以期取得更低的能耗指標(biāo)。這批新電解槽在參考以往同類型電解槽焙燒啟動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合其自身設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，制定出了符合新型槽自身特點(diǎn)的新啟動(dòng)方案，并且在運(yùn)行期間，根據(jù)電解槽表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題，及時(shí)對(duì)原有方案進(jìn)行微調(diào)整，從而在焙燒啟動(dòng)過(guò)程中取得了良好的效果。

1 新型槽在內(nèi)襯設(shè)計(jì)方面的主要變化

該公司原系列電解槽分為180kA和200kA 的電解槽。新型槽在設(shè)計(jì)上做了如下改進(jìn)：

（1）原設(shè)計(jì)電解槽爐膛為47cm，新型槽為53cm，加深了6cm。

新型槽爐膛加深的目的是在增加槽內(nèi)物料容量的基礎(chǔ)上，增加電解槽的熱容量和熱穩(wěn)定性；通過(guò)近一年的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了槽況的平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）原設(shè)計(jì)電解槽側(cè)部炭塊為10.2cm，新型槽為7.2cm。

新型槽側(cè)部炭塊設(shè)計(jì)變薄的目的是增強(qiáng)側(cè)部散熱，加速爐幫的形成，從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比，新型槽爐幫厚度較原設(shè)計(jì)電解槽厚，且成型規(guī)整。

（3）新型槽在爐底設(shè)計(jì)上加強(qiáng)了保溫，在耐火磚層和防滲料層的厚度和材質(zhì)上進(jìn)行了優(yōu)化。

2 新型槽啟動(dòng)期間主要操作要求

電解槽在啟動(dòng)過(guò)程中的關(guān)鍵點(diǎn)是以下三個(gè)方面：①電壓降落速度；②鋁水抬高速度；③氟鹽的添加時(shí)間。

電解槽啟動(dòng)時(shí)所灌入的電解質(zhì)和鋁液的量要根據(jù)電解槽自身的容量來(lái)計(jì)算。這些對(duì)于電解槽前期的熱平衡和物料平衡都很關(guān)鍵。其中，鋁水抬高速度更為關(guān)鍵，由于金屬的傳熱性好，使得槽內(nèi)溫度分布比較均勻，因此，合適的鋁水平使得陽(yáng)極底部和電解質(zhì)中的熱量能及時(shí)的散發(fā)出去，有利于調(diào)節(jié)，降低槽溫，減弱二次反應(yīng)。事實(shí)證明，電解質(zhì)和鋁水總量越多，電解槽的熱穩(wěn)定性就越好，就越能承受諸如換極，出鋁等作業(yè)對(duì)電解槽的干擾，使得電解槽溫度和兩水平的日常偏差不會(huì)過(guò)大?？紤]到新型槽的爐膛深度增加了6cm，新型槽在裝爐和啟動(dòng)時(shí)灌入的物料用量都要大于原設(shè)計(jì)電解槽，爐底保溫的加強(qiáng)也要求裝爐和啟動(dòng)時(shí)的灌入物料量均要大于原設(shè)計(jì)電解槽。

3 技術(shù)條件調(diào)整策略

（1）在降電壓方面，從該公司以往的經(jīng)驗(yàn)看，原設(shè)計(jì)電解槽考慮到快速形成爐幫和降低啟動(dòng)期單槽能耗的原因，從啟動(dòng)初期的高電壓（一般在6.5V）降落到正常電壓3.77V，只用了15天，但是對(duì)于新型槽，為了形成高溫高分子比爐幫，為后續(xù)的生產(chǎn)運(yùn)行打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，暫時(shí)確定降電壓過(guò)程（從6.5V降到3.8V）為30天。

（2）在抬鋁水方面，原設(shè)計(jì)電解槽在啟動(dòng)過(guò)程中用15天將鋁水從最初的17cm抬高到19cm?？紤]到新槽的爐底保溫性能的加強(qiáng)，暫定新槽在30天內(nèi)將鋁水提高19cm，2個(gè)月內(nèi)提高至21cm。

（3）氟化鹽自動(dòng)投放時(shí)間的確定

該公司以前在工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中要求，新啟動(dòng)電解槽在運(yùn)行15天后開(kāi)始進(jìn)行氟化鹽自動(dòng)下料，從后期電解槽運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，由于較早期投入氟化鹽，造成新啟動(dòng)槽爐幫形成較差，為了更好形成穩(wěn)固地電解槽爐幫，新型槽確定氟化鹽在2個(gè)月時(shí)開(kāi)始投放，并制定了降低分子比的方法。

4 新型槽焙燒啟動(dòng)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方法

新型槽焙燒方法仍然采用焦粒焙燒。裝爐時(shí)，采用特制的焦?？騺?lái)完成，并對(duì)焦粒床的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)（見(jiàn)圖1），焦粒床的高度偏差不能大于2mm。制定詳細(xì)的拆分流器順序和時(shí)間，以及嚴(yán)格的測(cè)量巡視制度，確保焙燒溫度基本均勻，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中要求電解槽內(nèi)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)溫度的偏差不能大于20%，對(duì)于過(guò)燒點(diǎn)要及時(shí)分流和采取降溫措施。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，良好的焙燒效果應(yīng)該是：中縫貫通，無(wú)明顯的阻擋物，中縫溫度≥850℃，槽內(nèi)有少許液態(tài)電解質(zhì)，電解槽內(nèi)各個(gè)部位最高和最低溫度的偏差不能大于20%。各陽(yáng)極組陽(yáng)極電流分布偏差較小，無(wú)紅鋼爪或陽(yáng)極脫落等現(xiàn)象。

圖1 焦粒鋪設(shè)專用工具

新型槽在啟動(dòng)后25天內(nèi)，電解槽基本運(yùn)行平穩(wěn)，陽(yáng)極效應(yīng)在可控范圍之內(nèi)，電解質(zhì)的收縮速度適中。在25天后，兩個(gè)系列分別出現(xiàn)了不同的問(wèn)題：180kA系列新型槽出現(xiàn)陽(yáng)極效應(yīng)不可控，效應(yīng)過(guò)多的問(wèn)題；以及電解質(zhì)水平偏低的問(wèn)題，每臺(tái)電解槽每天大約要補(bǔ)充約130kg的電解質(zhì)，電解槽上口處在較空狀態(tài)，但是新型槽電壓針振基本能控制在15mv～23mv，屬于可以接受的范圍。

5 制定焙燒啟動(dòng)方案的必要性和效果

新型槽啟動(dòng)后，180kA系列由于長(zhǎng)期處在低電解質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)，且陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)明顯不受控（突發(fā)效應(yīng)增多），經(jīng)過(guò)對(duì)焙燒啟動(dòng)方案進(jìn)行合理制定后，陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)呈現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)，電解槽能夠?qū)崿F(xiàn)高效平穩(wěn)運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯得到改善。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，對(duì)于原有的啟動(dòng)技術(shù)方案進(jìn)行微調(diào)整：

電解槽減慢降電壓的速度，電壓從啟動(dòng)初期的6.5V降落到3.82V的時(shí)間延長(zhǎng)到30天，在前期的高位電壓階段，每天的降幅不能大于30mV，在后期的15天內(nèi)每天的降幅為5mV～10mV，直至電壓降到3.82V。

在結(jié)合電解槽自身特點(diǎn)的同時(shí)，在原有老槽型焙燒啟動(dòng)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)整，并在出現(xiàn)問(wèn)題的前期，采取相對(duì)應(yīng)的措施后，就能使電解槽實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電解質(zhì)水平和鋁水平，效應(yīng)系數(shù)大大降低，電解槽實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)高效運(yùn)行。經(jīng)過(guò)近半年的運(yùn)行調(diào)整，摸索出了新型槽適應(yīng)其自身設(shè)計(jì)特點(diǎn)的工藝技術(shù)參數(shù)：

表1 新型槽工藝參數(shù)

表2 新型槽技術(shù)指標(biāo)

6 結(jié)論

（1）電解槽的焙燒啟動(dòng)方案要結(jié)合槽自身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)進(jìn)行制定。

（2）制定電解槽焙燒啟動(dòng)的關(guān)鍵是合理的電壓降落速度、鋁水抬高速度、氟鹽的添加時(shí)間。

（3）針對(duì)180kA電解槽結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對(duì)降電壓的速度由原來(lái)的15天延長(zhǎng)為30天，鋁水平在30天內(nèi)從17cm抬高到19cm，氟化鹽2個(gè)月時(shí)開(kāi)始投放。

（4）通過(guò)焙燒啟動(dòng)的優(yōu)化，電解槽后期爐膛規(guī)整，電流效率達(dá)到了92.5%，原鋁液直流電耗低于1200kwh/t_Al。