DOC《500 kA预焙阳极电解槽针振和摆动现象的处理》

500 kA预焙阳极电解槽针振和摆动现象的处理 马琼1,刘进县2 (1.

兰州资源环境职业技术学院,兰州 730021;

2.甘肃东兴铝业嘉峪关分公司,甘肃嘉峪关 735100) 摘要:随着铝电解槽的大型化,铝电解槽内部磁场强度显著增大,电解质与铝液熔体剧烈地波动,使大型槽针振和摆动现象愈加明显,影响了电解槽高效平稳生产,降低了电流效率.从生产实践出发,分析500 kA大型槽针振和摆动产生的原因及采取的常规处理方法. 关键词:500 kA铝电解槽;

针振;

摆动;

处理 中图分类号:TF821 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2014)12-0000-00 Solution of Vibration and Swing of

500 kA Prebaked Anode Cell MA Qiong1, LIU Jin-xian2 (1. Lanzhou Resources and Environment Vocational Technical College, Lanzhou 730021, China;

2. Gansu Dongxing Aluminum Jiayuguan Branch, Jiayuguan 735100, Gansu, China) Abstract: Internal magnetic field intensity of aluminum electrolytic cell increased significantly with enlarging of its size. Violent fluctuation of electrolyte and aluminum melt causes obvious vibration and swing of electrolyzer, and affects electrolysis efficiency and stable production. With plant practice of

500 kA aluminum electrolytic cell, causes of vibration and swing are analyzed and conventional solutions are adopted. Key words:

500 kA aluminum electrolysis cell;

swing;

vibration;

solution 针振和摆动是大型电解槽生产中常见的棘手现象,大都与水平电流的产生有关[1-3].通过对铝电解槽电压波动的系统分析,引起电压摆的根本原因是热收入不足,其次是极距或铝水平偏低,而操作质量是引起电压摆的外因[4].随着电解槽容量的不断加大,大型电解槽电压的针振和摆动日益成为生产过程不稳定的重要因素.

1 针振和摆动产生的原因 1.1 铝水平过低 从生产实际来看,低铝水平槽更易发生针振和摆动,尤其表现在四个角子(A

1、B

1、A

12、B12).因为流场在角部的回旋最为明显,大量实践证明,铝水平越低的电解槽,角部极发生针振和摆动的几率也越高.因此,努力提高电解槽铝水平,适当增加在产铝量,可有效缓解电压的针振和摆动.但是,在实际生产中也不能单凭提高铝水平来降低针振和摆动,因为在提高铝水平的同时还必须保证其他配套参数的调整,否则电解槽会因为铝水平过高而朝着不利的方向发展,如长伸腿、炉底变凉、沉淀增多、出现结壳、炉底压降增大等.另外,对于大型预焙电解槽来说,铝液作为导体在阴极和电解质之间传导电流,铝液量越大,则形成的磁场越大,较大的磁场与母线系统产生的作用力就越大,电解槽发生针振和摆动的几率增大,针振和摆动的幅度将随之增大,进而造成更大的针振和摆动现象. 1.2 电解特殊操作 1.2.1 出铝作业 对于500 kA电解槽来说,每天都要吸出3.6~3.7t左右的铝液,这一作业会使铝液界面在短时间内迅速下降2.0 cm左右的高度,造成铝水平的瞬间波动.实际生产中,不管出铝前电解槽运行多么平稳,这一作业都会不同程度地引起针振和摆动(图1). 收稿日期:2014-07-10 作者简介:马琼(1969-),女,甘肃庆阳人,高级工程师. 图1 出铝作业后电压针振、摆动曲线 Fig.1 Curves of voltage vibration and swing after aluminum discharge 1.2.2 换极作业 换极作业引起针振的主要原因在于新装极设置不合理,掉进槽内的壳面块打捞不干净,甚至有些较小一点的壳面块会随着铝液的流动而运动,使极距间歇性(或不间断)地发生变化,阳极电流分布不均,且无规律,从而导致发生针振和摆动.另外,在封堵壳面的过程中如果有壳面块从中缝里掉进槽内,也会使电解槽发生针振和摆动(图2). 图2 换极作业后电压针振、摆动曲线 Fig.2 Curves of voltage vibration and swing after pole exchange 1.2.3 抬母线作业 虽然抬母线作业周期相对较长,但是在这个过程中也会引起电压的针振和摆动.主要表现在两个方面:一是部分槽子因炉膛不规整,导致新极设置较高,在抬母线过程中顶住抱筒,致使该阳极下滑,造成极距变小,从而引起针振和摆动.二是在抬母线的过程中,由于抱筒出现故障,导致有个别阳极未能被卡住而下滑至槽底,瞬间压小极距,从而造成电压的针振和摆动(图3). 图3 抬母线作业后电压针振、摆动曲线 Fig.3 Curves of voltage vibration and swing after rising of busbar 1.3 难灭效应、长效应引起的针振和摆动 在实际生产中,由于技术条件匹配不合理,或者打壳下料设备故障,或者供料系统故障,均有可能引发效应.如果这些效应在短时间内未能正常熄灭,则很有可能发生长效应,甚至难灭效应.长效应或者难灭效应会使槽况恶化,铝液镜面的起伏会受到炉底及炉膛变化的影响,铝液在流动过程中会发生局部的变化,导致极距发生改变,从而造成电压的针振和摆动,并且摆幅较大.因此,正常生产中应尽量避免长效应或难灭效应的发生. 1.4 分子比、电解温度过低易引起针振和摆动 在电解生产中,为了提高电流效率,人们一致追求低分子比.如果盲目地通过增加氟化铝添加量来降低分子比,这一做法将导致电解槽无法形成良好的炉帮.从总体来看,分子比和槽温呈一定的对应关系,分子比越低的电解槽,槽温一般相对较低.如果在低分子比下试图降低针振摆动的几率,那么只有提高铝水平这条路子.然而,这一做法必然会使电解槽走向冷行程,导致炉底沉淀增多,甚至结壳、长伸腿,使得炉膛畸形,紧接着铝液的水平电流增加,大量热量从侧部散失冲击炉帮,使炉帮变薄,从一定程度上恶化了槽况,延长针振和摆动的时间. 1.5 打壳下料问题引起的针振和摆动 这一原因是在电解生产中极易被忽视的,然而大多的针振和摆动恰好就与打壳下料有关,如设备故障、火眼不畅、下料量小等,造成槽内局部缺料,闪烁效应频繁,从而引起电解槽的针振和摆动.

2 电解槽针振和摆动的处理 2.1 摆幅小、时间短,酌情抬高电压 如果针振和摆动幅度较小,且持续时间不长,并且在此期间没有进行任何电解作业,这种针振和摆动一般不要去测,因为很难测准电流分布情况,极易调错阳极,适得其反.这时最有效的方法就是手动抬高电压,增加电解槽能量,在化沉淀的同时规整炉膛,可有效缓解针振摆动状况.但是,在手动抬电压的过程中一定要掌握好 度 ,如果抬电压过高,则会很快造成效应.这种针振摆动时间一般不会持续很长,可人为干预1~2 h,即 取消阳移 ,随后电压降自动向设定值靠拢. 2.2 摆幅大、时间长,测电流分布 如果出现某槽摆幅较大,且持续时间较长,这种槽就不能等,必须及时测全槽电流分布,如果48块阳极中有大部分电流分布过高,则务必在确保电压稳定并且在合理的范围内再进行测量,否则,测出的电流分布情况多半不准,一旦调整阳极,很容易调错,达不到预期的效果.为此,生产中一般遵循以下调整原则: 1)优先从角部极找问题[5];

2)从新换极的对面极或者邻极找问题;

3)优先调整高残极[5];

4)如果局域性电流分布均较高,首先检查母线水平程度;

5)严格遵循 少调、微调、循环调 的原则. 2.3 技术条件匹配不合理 从生产实际来看,因技术条件匹配不合理引起的针振和摆动槽一般很难处理,这类槽子主要表现在分子比过低、槽温过低、炉底沉淀多、甚至炉底有结壳,整台电解槽处在冷行程状态下. 这种槽子的处理必须要有耐心,切忌班班测,班班调,因为所测的数据都是随时间变化的,很难测准,如果盲目乱调,只能将电流分布越调越乱,恶化槽况,达不到预期的效果.因此,我们只能从技术条件的合理匹配着手去改善它,如适当提高分子比、重塑炉膛、适当给高电压、增加电解槽能量收入、消耗炉底沉淀、化结壳等,但这个过程大概需要4~5天的时间才能缓解针振和摆动. 2.4 特殊操作引起的针振和摆动 2.4.1 出铝作业 如果某槽在出铝后发生针振和摆动,这类槽子一般比较容易处理.主要考虑两个方面的内容:首先从角极入手查找问题,因为对于一台电解槽来说,如果长........