DOC《高导电双钢棒铝电解槽生产实践》

青海省高新技术研究与发展计划项目(2013-J-206) 作者简介:李贤(1980-),男,青海民和人,工程师. (a)传统阴极钢棒;

(b)高导电双钢棒 图1 阴极结构示意图 Fig.1 Schematic diagrams of cathode structure 图2 传统阴极钢棒对铝液电流分布仿真情况 Fig.2 Simulation result of current distribution of liquid aluminum of traditional cathode steel bar 图3 高导电双钢棒阴极对铝液电流分布仿真情况 Fig.3 Simulation result of current distribution of liquid aluminum of high conductive double steel bar 根据图2和图3可以得到二者水平电流、阴极压降及电阻率的对比结果如下.普通阴极钢棒:水平电流平均值0.638 A/cm

2、炉底压降325 mV、800 ℃电阻率118 ?Ω・cm,普通阴极钢棒:水平电流平均值0.592 A/cm

2、炉底压降280 mV、800 ℃电阻率57 ?Ω・cm.

2 电解槽焙烧启动及后期生产工艺技术管理 2.1 焙烧 高导电双钢棒电解槽焙烧方法与普通电解槽一样,均采用了行业内技术最成熟、安全可靠、操作熟练的焦粒焙烧方法,为了减少电解槽通电时的热冲击,采用了不停电开槽及双分流技术.高导电双钢棒电解槽为了增大分流量,降低热冲击对阴极内衬的损害程度,减少阴极和阳极电流分布不均,避免局部过热的现象,增加了2组分流片,分流量控制在50%左右. 根据碳素材料的特性确定焙烧升温设定曲线,最初升温速度控制在20 ℃/h,当温度达到200 ℃后升温速度控制在10~15 ℃/h,焙烧期间最大升温速度控制在30 ℃/h,保证电解槽均匀升温.通电焙烧时冲击电压控制在了4.5 V以下,阳极电流分布非常均匀.从实际焙烧升温曲线看,升温速度与设定升温速度存在一定的差异,但焙烧期间阳极电流分布非常均匀,保证了焙烧温度均匀,从根本上排除了电流分布不均和焙烧温度不均而引起的局部过热,避免了阴极热应力集中造成阴极早期破损.焙烧升温曲线见图4. 图4 焙烧升温曲线 Fig.4 Heating curves of roasting 2.2 启动 采用湿法无效应启动,焙烧温度达到930 ℃后,向电解槽内灌入12 t电解质,边抬阳极边灌入电解质,同时测量并保证阳极电流分布正常,这样有利于保证电解质在全槽贯通,阳极电流分布均匀,电解质灌完后电压保持5~6 V.启动后请注意几点事项: 1)必须加强对电解槽的巡检力度,重点测量炉底温度、炉帮温度、阴极钢棒温度、阴极电流分布等关键数据,所测量数据必须及时、真实、准确. 2)当启动后炉帮温度和端部散热孔温度≥350 ℃时,要及时用风管吹风冷却,并加大巡检频次. 3)当启动后炉底温度≥150 ℃时,要及时用风管吹风冷却,并加大巡检频次. 4)启动后严格控制电解质水平,保持在28~30 cm,在侧部炭块上沿2 cm以下,灌铝后液体总高严禁超过50 cm. 5)启动后电解质温度最高不得超过1

010 ℃,当电解质温度达到1

000 ℃时,应考虑提前灌铝. 2.3 启动后期及正常生产工艺技术管理 电解槽启动后期管理核心目的就是快速建立稳定的炉帮,形成规整的炉膛内形,使电解槽进入正常稳定生产阶段.启动后期管理是建立炉帮的关键时期,严格控制各项工艺技术参数,确保建立坚固规整的炉膛.电解槽启动后期各项工艺技术参数控制见表1. 表1 启动后期各项技术参数 Table

1 Various technology parameters of starting in the late 项目 设定电压/V 分子比 槽温/℃ 电解质水平/cm 铝水平/cm 阳极效应系数/(次・槽-1・日-1) 第1周4.05~3.98 3以上 980~970 27~30 17~19 0.50 第2周3.95~3.90 3以上 975~965 25~28 19~21 0.30 第1个月 3.88~3.85 3以上 965~955 18~20 24~26 0.10 第2个月 3.82~3.80 2.5~2.7 955~945 18~20 26~28 0.05 第3个月 3.75~3.77 2.35~2.55 935~945 18~20 27~29 0.05 高导电双钢棒电解槽在启动初期、启动后期均采取快速降电压,快速建立炉膛的工艺管理理念.启动后期实施 高槽温、高分子比、高电解质水平、高阳极效应系数 的技术条件、保证电解质的流动性、炉底干净,避免形成沉淀、结壳,有利于促进建立坚固、厚实、规整炉膛的形成.该类电解槽属于保温型结构,启动后严格控制电解质温度、阳极效应系数和时间,避免阳极效应在短时间内给电解槽输入巨大的能量,减少对内衬的热冲击,有利于提高槽寿命,保持良好的炉膛内形,有利于提高电解槽各项经济指标.