趙文霖 柳世珠

（青海橋頭鋁電股份有限公司，青海 西寧 810100）

一、鋁電解生產(chǎn)的概述

鋁電解工業(yè)一般使用陽(yáng)極組，大部分供給都是來(lái)自于陽(yáng)極組裝車間。生產(chǎn)過程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)殘極，也就是從電解槽換下的殘極，這些殘極往往需要送到陽(yáng)極組裝及殘極處理車間進(jìn)行處理。相應(yīng)的處理通常包括對(duì)殘極組進(jìn)行電解質(zhì)清理同時(shí)還有殘極壓脫機(jī)及磷鐵環(huán)壓脫機(jī)處理。處理后的殘極炭塊還可以做為原材料使用，這種原材料通常是返回到陽(yáng)極生產(chǎn)車間重復(fù)使用；首先對(duì)鋁導(dǎo)桿按工藝要求進(jìn)行處理，然后與新陽(yáng)極重新組裝成陽(yáng)極組使用。生產(chǎn)過程中從殘極上清理下來(lái)的電解質(zhì)也是可以重復(fù)利用的，其工序如下：首先經(jīng)殘極處理車間的電解質(zhì)破碎工段對(duì)其進(jìn)行破碎，緊接著由汽車槽車送至兩個(gè)電解廠房間的電解質(zhì)貯槽，通過風(fēng)動(dòng)溜槽送到電解多功能機(jī)組工具小車料箱內(nèi)，這樣處理后的材料由多功能機(jī)組加入到電解槽殼面上作為換極時(shí)的覆蓋料。在鋁電解加工過程中所使用的直流電能，均是來(lái)自距離比較近的整流所，這種直流電也要通過相應(yīng)的連接母線才能導(dǎo)入串聯(lián)的電解槽。在電解車間生產(chǎn)出來(lái)的液態(tài)原鋁產(chǎn)品，需要通過相應(yīng)的措施，主要是由壓縮空氣造成的負(fù)壓吸入真空出鋁抬包，然后就可以送往鑄造車間進(jìn)行加工。

二、鋁電解生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn)的分析

1.合理選擇電解槽。近年來(lái)隨著電解槽容量的不斷增大，電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)槽內(nèi)熔體流動(dòng)及波動(dòng)產(chǎn)生較為劇烈影響，這樣就造成了槽內(nèi)電熱狀況變的較為復(fù)雜。因此準(zhǔn)確定量地確立槽內(nèi)熱、電、流體力學(xué)特性及槽殼受力的數(shù)學(xué)模型，不僅對(duì)大容量電解槽的穩(wěn)定生產(chǎn)起作用，而且也是鋁電解獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要保障。電解多功能機(jī)組在電解車間諸多設(shè)備中地位也很重要，因?yàn)殡娊馍a(chǎn)的主要操作除電解槽打殼加料、效應(yīng)加工等外，其余的大部分工藝操作都離不開電解多功能機(jī)協(xié)助。因此選擇質(zhì)量可靠數(shù)量合理及功能完備的電解多功能機(jī)組至關(guān)重要，因?yàn)槠洳粌H是電解鋁生產(chǎn)的正常進(jìn)行保證，也是提升工作效率的重要舉措。

2.母線設(shè)計(jì)方案技術(shù)要點(diǎn)。電解車間的電解槽周圍，由于母線及內(nèi)部的電流會(huì)在熔體中產(chǎn)生磁感應(yīng)，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度不穩(wěn)定，它會(huì)與熔體中的電流會(huì)相互作用以產(chǎn)生電磁力，也就是這種電磁力才能導(dǎo)致了熔體的流動(dòng)、鋁液隆起以及鋁液、電解質(zhì)界面的波動(dòng)等諸多問題。過快的熔體流動(dòng)會(huì)嚴(yán)重沖刷爐幫甚至危害側(cè)部炭塊。而界面的變形以及波動(dòng)都可以加劇電解質(zhì)中溶解鋁與陽(yáng)極底部二氧化碳的反應(yīng)，降低了電流的利用效率，同時(shí)，又導(dǎo)致了電解槽極距的不穩(wěn)定，即電解槽生產(chǎn)的不穩(wěn)定。近年來(lái)現(xiàn)在很多企業(yè)普遍把滿足磁流體穩(wěn)定性的要求作為評(píng)判電解槽母線設(shè)計(jì)優(yōu)劣的最重要的標(biāo)準(zhǔn)；也就是通常所說的母線設(shè)計(jì)，這不僅僅是計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的問題，而是要進(jìn)一步研究在電磁力作用下熔體的穩(wěn)定性，從而保證電解槽的穩(wěn)定生產(chǎn)。依據(jù)磁流體穩(wěn)定性來(lái)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)母線配置，除了能提供良好的生產(chǎn)穩(wěn)定性之外，還必須滿足以下相應(yīng)的要求：具有良好的經(jīng)濟(jì)性，即母線的用量和電能損失的綜合費(fèi)用最小。安全性，即在正常生產(chǎn)和短路狀況下，母線沒有過載現(xiàn)象：簡(jiǎn)捷性，配置簡(jiǎn)單，容易安裝。

3.鑄造、陽(yáng)極組裝及殘極處理技術(shù)要點(diǎn)分析。鑄造車間的主要設(shè)備有鋁保持爐、鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)組、橋式起重機(jī)等構(gòu)成?；趪?guó)產(chǎn)的鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)組劣勢(shì)，目前一般采用國(guó)外引進(jìn)的鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)組。陽(yáng)極組裝及殘極處理車間：從陽(yáng)極組裝及殘極處理車間的工藝流程看，它所用設(shè)備不僅多，而且相互之間相互連接制約，一旦其中的一臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)故障，勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)陽(yáng)極組裝線的正常生產(chǎn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)多家鋁廠陽(yáng)極組裝車間設(shè)備運(yùn)行使用情況看，國(guó)產(chǎn)設(shè)備故障率高，自動(dòng)化程度低，產(chǎn)能低，往往采用多臺(tái)備用的方式保障生產(chǎn)。因此，為了確保本工程陽(yáng)極組裝系統(tǒng)穩(wěn)妥可靠地運(yùn)行，本車間的關(guān)鍵設(shè)備（裝卸站、電解質(zhì)清理設(shè)備、殘極拋丸機(jī)、殘極壓脫機(jī)、磷鐵環(huán)壓脫機(jī)和陽(yáng)極澆鑄機(jī)）從國(guó)外引進(jìn)，其它選用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)設(shè)備。

三、鋁電解生產(chǎn)運(yùn)行管理策略的分析

1.嚴(yán)格氧化鋁濃度預(yù)測(cè)與控制。氧化鋁濃度控制是鋁電解生產(chǎn)的控制核心。氧化鋁濃度控制方式主要有模糊專家控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制、智能跟蹤控制、槽電阻斜率控制以及多種方法的綜合控制等。鋁電解生產(chǎn)過程中的操作決策是一項(xiàng)復(fù)雜的知識(shí)型工作，并且鋁電解槽具有強(qiáng)耦合和高溫強(qiáng)腐蝕的反應(yīng)環(huán)境等特點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)字化操作決策優(yōu)化。因此，知識(shí)自動(dòng)化是鋁電解槽實(shí)現(xiàn)鋁電解槽操作優(yōu)化決策的必由之路。雖然在這方面已有相關(guān)成果，但離實(shí)際應(yīng)用還有很大差距。

2.加強(qiáng)鋁電解槽故障識(shí)別與診斷。鋁電解生產(chǎn)控制是一項(xiàng)知識(shí)型工作，如何將經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、機(jī)理知識(shí)和數(shù)據(jù)中提取的知識(shí)進(jìn)行有效融合成為提升鋁電解生產(chǎn)控制智能化的重要途徑?；谥R(shí)的故障診斷方法不需要系統(tǒng)的定量數(shù)學(xué)模型，引入了診斷對(duì)象的許多信息，特別是可以充分地利用專家的診斷知識(shí)等。

3.強(qiáng)化氟鹽添加量決策與分子比控制?，F(xiàn)代鋁電解普遍采用了低分子比的工藝技術(shù)條件，電解質(zhì)成分的控制越來(lái)越受到重視.由于AlF3濃度與電解質(zhì)的初晶溫度的緊密聯(lián)系，同時(shí)為保持電解工藝技術(shù)條件的穩(wěn)定，正確的AlF3下料控制對(duì)于鋁電解控制系統(tǒng)提出了更高的要求。當(dāng)前添加方法可歸納為：基于槽溫和分子比實(shí)測(cè)值的查表法、基于分子比和槽溫等參數(shù)間的回歸方程控制法、基于初晶溫度實(shí)測(cè)值的控制法和基于先進(jìn)控制理論的控制法。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋁電解生產(chǎn)技術(shù)及其運(yùn)行管理的有效性，對(duì)于提升生產(chǎn)效率以及降低產(chǎn)品的廢品率具有重要影響，并且能夠有效提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，因此必須加強(qiáng)對(duì)鋁電解生產(chǎn)技術(shù)及其運(yùn)行管理進(jìn)行分析。