電解槽壽命的影響因素

邊韓國｜文

本文通過對大型預(yù)焙槽焙燒啟動、后期管理、正常生產(chǎn)期工藝參數(shù)控制等生產(chǎn)管理因素對槽壽命的影響進(jìn)行分析，并提出實用的操作方案和管理思路。

目前，電解鋁被列為國家五大過剩產(chǎn)能行業(yè)之一，不符合規(guī)范條件的被強制淘汰，新上項目必須進(jìn)行等量或減量置換，對于“活”下來的電解鋁企業(yè)，如何在國家宏觀調(diào)控和行業(yè)殘酷競爭的環(huán)境中更好地“存活”，挖掘內(nèi)潛、降低成本成為企業(yè)最為關(guān)注的問題。

電解槽是鋁電解生產(chǎn)的主要設(shè)備，其使用壽命是鋁電解生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，槽壽命長短直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益。雖然我國電解鋁生產(chǎn)技術(shù)突飛猛進(jìn)，但槽壽命與國外先進(jìn)水平相比，仍有很大差距。筆者結(jié)合多年的生產(chǎn)管理實踐，對影響大型預(yù)焙槽壽命的幾項關(guān)鍵因素進(jìn)行闡述，以供借鑒。

焙燒啟動過程的影響

焙燒啟動過程是電解槽由室溫變?yōu)楦邷氐倪^程，這一過程使電解槽內(nèi)襯溫度產(chǎn)生劇烈變化，同時其他各物理場也發(fā)生突變，對槽壽命有著直接和重要的影響。

裝槽階段。在某公司待投產(chǎn)電解槽上，該過程采用焦?！旌媳簾磳㈧押笫徒古c石墨粒按照一定的比例及粒度要求進(jìn)行充分混合作為電阻發(fā)熱體，用特制柵欄規(guī)范發(fā)熱體的體積和形狀，以保證鋪設(shè)平整，電阻大小適當(dāng)，通電后電流分布均勻。為了使陽極底掌與陰極表面的熱量流通好，有效加熱爐膛，焦粒層上部留有中空熱流通道，使高溫區(qū)熱量盡量擴散，同時為了減少散熱損失，在陽極炭塊間縫、中縫和邊縫上加蓋紙板或硅酸鈣板等隔熱罩板；裝槽時沿邊部砌筑適當(dāng)厚度的電解質(zhì)擋墻，通過高溫冰晶石填充料在其熔化前傳導(dǎo)熱量焙燒邊部，以保證人造伸腿不開裂、不起層、不致出現(xiàn)熱劈斷。

通電階段。利用分流器有效控制電流上升梯度，使通往槽上的加熱電流按預(yù)定目標(biāo)值增加，這種分流措施已經(jīng)比較普及，能夠達(dá)到較大的分流效果，降低全電流時瞬間電壓對槽子的沖擊。在實際操作中，可采取加裝水平分流器的手段以增大分流量，延長分流時間，分批拆除分流器等多法并用的手段，以達(dá)到控制低溫焙燒階段獲得扎固炭糊較高焦化值的目的，起到強化炭襯強度和延長槽壽命的效果。

焙燒階段。在焙燒過程中，實行專人專槽管理模式，定期測量槽膛溫度，根據(jù)溫度變化，結(jié)合陽極電流分布的測量結(jié)果，通過松緊軟母線下端的夾鉗以調(diào)整電流分布，保持槽內(nèi)溫度均勻，在該階段對陽極電流分布進(jìn)行測量時，摒棄了傳統(tǒng)測量法，采用了高新技術(shù)產(chǎn)品LH型電流表，該表測量結(jié)果直接顯示通過各導(dǎo)桿電流值，直觀、準(zhǔn)確，操作方法簡單易行；同時密切注意槽內(nèi)冰晶石熔化程度，及時添加或調(diào)整，防止槽內(nèi)局部過熱留下后患。

某企業(yè)電解車間電解人員正在進(jìn)行換極作業(yè)

啟動階段。采用濕法無效應(yīng)啟動。該啟動操作方便、勞動強度低、安全可靠，在改善勞動環(huán)境、節(jié)能、減少氟鹽損耗方面也有明顯效果，尤其采用濕法無效應(yīng)啟動延長了啟動時間，可以減少效應(yīng)時急速升溫對內(nèi)襯劇烈的熱沖擊而造成早期陰極起層、人造伸腿脫落等現(xiàn)象。需注意的是，在啟動一定時間后再添加氟化鈉或碳酸鈉，減少了陰極炭塊吸鈉膨脹所產(chǎn)生的裂紋及變形幾率的發(fā)生，為提高槽內(nèi)襯壽命創(chuàng)造了良好的前提。

啟動后期管理的影響

啟動后期管理是電解槽啟動后向正常生產(chǎn)過渡的時期，在此過程中關(guān)鍵是形成一個比較規(guī)范的槽膛，確保電解槽平穩(wěn)高效運行。如果電解槽的爐幫厚薄不均，或者爐底存在大量沉淀或結(jié)殼而高低不平，會導(dǎo)致電流分布不均，電壓容易波動。經(jīng)常“生病”的電解槽壽命不可能長，啟動后期良好的工藝技術(shù)條件匹配有利于實現(xiàn)這一目的。本過程采用較高的電解質(zhì)溫度、分子比、電解質(zhì)水平及較低的鋁水平，使電解槽形成一個較好的槽膛，這一過程大約需要三個月時間。實際操作中管理人員要及時采取相應(yīng)措施，盡可能降低過高的分子比和槽溫對電解生產(chǎn)造成的負(fù)面影響。

正常生產(chǎn)期工藝參數(shù)因素的影響

目前預(yù)焙槽已實現(xiàn)了槽子大型化、操作機械化、控制自動化和煙氣處理無害化國際流行的“四化”標(biāo)準(zhǔn)。但要實現(xiàn)平穩(wěn)高效的生產(chǎn)目標(biāo)，管理者對電解槽控制點的選擇至關(guān)重要。實踐證明，電解質(zhì)溫度過高或過低都會不同程度的影響槽壽命。因此，筆者特別提出以槽溫控制為中心調(diào)整其他技術(shù)條件，實現(xiàn)合理工藝參數(shù)配置的技術(shù)管理模式以提高電解槽的生產(chǎn)穩(wěn)定性，延長電解槽壽命。

鋁電解生產(chǎn)中技術(shù)條件變化都有一個共同特點：就是它們都會直接或間接的引起槽溫變化，所以槽溫的變化也可以直接或間接地反映出其他各項技術(shù)條件的變化情況。

槽溫控制模式是建立在系列電流穩(wěn)定的前提下以及槽溫（T）與設(shè)定電壓（Vsi）、分子比（CR）、氧化鋁濃度（Al2O3%）和效應(yīng)間隔（AEINT）這四者關(guān)系基礎(chǔ)上的。同時，還綜合考慮到影響它們的其他因素（如設(shè)備、工人操作水平等），下面分幾點來討論這一問題。

槽溫控制分析程序的核心是控制模塊，當(dāng)槽溫超出控制目標(biāo)以后，在排除了設(shè)備、工藝操作因素以后，首先應(yīng)檢查設(shè)定電壓（Vsi）、分子比（CR）、加工間隔（NBINT）和效應(yīng)間隔（AEINT），結(jié)合當(dāng)日槽溫測定值和智能控制系統(tǒng)提供的在線數(shù)據(jù)，分析并找出槽溫變化的主要原因，對設(shè)定電壓等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整分析，并認(rèn)真做好槽溫的“五日觀察”，進(jìn)一步觀察槽溫變化趨勢，待槽溫以較穩(wěn)定的方式進(jìn)入目標(biāo)區(qū)以后，最后以調(diào)整后的設(shè)定值作為新的控制參數(shù)。與槽溫關(guān)聯(lián)的技術(shù)條件、工藝參數(shù)較多，在調(diào)整時必須綜合考慮；由于槽容量大、調(diào)整效果滯后性強，“五日觀察”法更有利于體現(xiàn)真實槽況；槽溫控制分析程序圖必須與槽溫控制示意圖相結(jié)合。

工藝技術(shù)條件是電解指標(biāo)的決定性因素。隨著大型預(yù)焙槽智能模糊控制技術(shù)的不斷提高，在大型預(yù)焙槽鋁電解生產(chǎn)管理實踐中，強調(diào)樹立“以穩(wěn)定為前提，以爐膛為根本，以溫度為軸心，以曲線為標(biāo)準(zhǔn)，以嚴(yán)細(xì)為手段”的管理理念，除以槽溫控制模式為主外，使用事前控制的方法，進(jìn)行工藝參數(shù)合理配置。電解槽各項工藝參數(shù)是相互影響的，一個參數(shù)的變化，將會帶動其他一個或幾個參數(shù)的相應(yīng)變化。例如，提高槽工作電壓，電解槽熱收入增加，多余的熱量將會熔化爐幫，造成電解質(zhì)高度上漲、鋁液高度下降，進(jìn)而會造成電解溫度上升，陽極效應(yīng)遲發(fā)。因此，對于一臺正常生產(chǎn)的電解槽，如果需要變更一項工藝參數(shù)，要求管理人員必須同時考慮其他可能變化的參數(shù)，避免技術(shù)條件出現(xiàn)較大波動，最大限度降低或杜絕外界對電解槽的干擾，確保電解生產(chǎn)平穩(wěn)運行，在實踐中取得了良好的經(jīng)濟指標(biāo)，并對延長槽壽命有益。

操作制度的影響

鋁電解生產(chǎn)過程中的主要操作有更換陽極、出鋁、抬母線、熄滅陽極效應(yīng)等，其操作質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到電解槽的使用壽命。在制訂操作制度時，管理人員對各項操作的每個環(huán)節(jié)都要進(jìn)行控制。例如更換陽極時，從扒浮料、出極、撈碳渣、新極設(shè)置精度、新極安裝，直到電解槽中縫打擊頭下氧化處理等都確定了操作時間和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格監(jiān)督與執(zhí)行。操作制度中的各項技術(shù)要求必須做到與工藝體系相匹配。還是以換極為例，如更換陽極后收邊高度多少、極上保溫料厚度的設(shè)置、收邊料和保溫料粒度的要求、氧化鋁加料間隔的變更和電壓的補償?shù)取Ｋ械牟僮髦贫榷紤?yīng)與工藝體系相匹配，確保電解槽的平穩(wěn)運行。

結(jié)語

焙燒啟動、啟動后期管理、參數(shù)的優(yōu)化配置、相匹配操作制度的有效落實，這四項結(jié)合起來，能使預(yù)焙槽達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效低耗且長壽之目的，取得較好的經(jīng)濟效益。槽壽命的研究是一個復(fù)雜而長期的課題，本文所討論的只是一種延長槽壽命的綜合生產(chǎn)管理思路。在實際操作中，管理者會考慮各種因素的綜合作用，才能使我國電解槽壽命有大的突破和質(zhì)的飛躍。