DOC《500 kA预焙铝电解槽工艺现状评述》

2 Production index 月份 电解质温度/℃ 槽电压/V 效应系数 吨铝炭耗/kg 1月953 4.01 0.065

495 2月942 3.98 0.055

492 3月940 3.97 0.045

490 4月938 3.97 0.040

485 5月936 3.95 0.030

483 从表2可见,东兴铝业500 kA铝电解系列的电解温度逐月降低,当前的平均电解质温度在935~940 ℃.由于电解温度包括初晶温度和过热度两部分,而初晶温度高低完全取决于电解质成分,根据Bullard和Przybycien得出的电解质体系中各成分的含量与初晶温度的关系[3]: T=1010.60-0.177[AlF3]2-0.0005[AlF3]4-6.646[Al2O3]+0.168[Al2O3]2-2.853[CaF2]-4.60[MgF2]-9.20[LiF] (1) 公式(1)中,方括号内表示的各种添加剂含量均按照质量百分比计算,而AlF3为电解质体系中游离的AlF3含量. 根据表1的相关数据由公式(1)可计算出分子比为2.7~2.9时,电解质的初晶温度为925.4~927.1 ℃,此时实际生产的电解温度为935~940 ℃,即过热度为8~13 ℃,这说明电解质体系中分子比的选择和各成分含量的控制到位,过热度的保持合理,这为500 kA系列电解槽的热稳定性和氧化铝的溶解提供了可靠保证.若一味地追求低温则会导致电解质黏度、密度增加,氧化铝的溶解降低,炉底沉淀增多,炉底压降增大,最终使得槽电压摆动大、电耗高、槽况恶化.所以东兴铝业500 kA铝电解系列的电解温度保持在935~940 ℃,过热度控制在8~13 ℃比较合适.此外电解温度也与槽电压、电流强度、两水平有关. 1.3 槽电压 电解槽的设定电压(即槽电压)直接决定了电解槽的实际工作电压[4].槽电压的控制是通过对极距的调整来实现的,在实际生产中,阳极底掌与铝液之间的间距每缩小1 cm,电解槽的电流效率就降低2~4个百分点,因此尽可能保持较高的极距对提高电流效率是十分有利的. 电解槽实际工作电压V槽包括[1,5]阳极压降、阴极压降、反电势、母线压降、电解质压降V质,而 V质=p*I*L/s (2) ln p=-1.9015-0.162CR+{17.38[Al2O3]+3.955[CaF2]+9.277[MgF2]-21.55[LiF]+1.7457T-1}*10-3 (3) 式中,p为电解质的电导率,(S・m-1);

I为电流强度(A);

L为极距(cm);

s为阴极面积(cm2);

CR为分子比. 由公式(2)、(3)可知,槽电压的设定可以根据阴极压降和电解质压降的变化来改变,另外也考虑到卡具压降等因素的影响. 因此,东兴铝业500 kA电解系列在合理调整和保持电解质充分、强化操作质量、提高卡压合格率、减少槽电压的同时,在设定电压上没有一味地追求低电压,而是经过对各处电压降的测定和计算,合理匹配设定电压,将设定电压保持在3.950 V左右. 1.4 两水平 两水平指的是铝水平和电解质水平,它是保证热量平衡和维持电解槽热稳定性的重要条件,也是影响电流效率的主要因素之一,电解铝企业对两水平的选择都十分重视[6].由于东兴铝业500 kA铝电解系列电解槽母线配置优异,其造成的磁场对铝液的波动不是很大,另外整个系列电解槽炉底保持得比较好,炉帮完整,所以将铝水平选择保持在23~24 cm(出铝后),选择较低的铝水平有利于炉底的保持,避免槽底沉淀和结壳的产生,同时也避免了由于铝液波动造成阳极与铝液间短路,这对提高电流效率是有利的. 电解质水平对电解槽的热平衡和电流效率等有很大影响,如果电解质过低,电解槽的热稳定性变差,槽温波动大,氧化铝的熔解能力弱,从而导致产生炉底沉淀或造成电解槽针振摆动大、阳极效应频发、电解槽整体运行不稳定,容易出现病槽.但是电解质过高则会带来下述问题:1)恶化电解质的循环和传热条件,使槽子过热甚至化爪,影响原铝质量;