淺談電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量對(duì)電解鋁生產(chǎn)的影響

楊學(xué)光 李楊 鄧清泉 李鵬 文順冬

摘 要：預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的優(yōu)劣直接會(huì)影響到電解鋁的生產(chǎn)情況和電解效果，如果預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，還會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)極裂紋、松散、斷層、高灰份以及陽(yáng)極脫落等問(wèn)題。只有全面做好電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的監(jiān)控工作，才能有效預(yù)防意外情況的發(fā)生。本文主要分析預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量對(duì)鋁電解生產(chǎn)產(chǎn)生的影響，并對(duì)其相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了探討，以期提高電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)電解鋁生產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量;電解鋁生產(chǎn);影響

在生產(chǎn)鋁電解的過(guò)程中，預(yù)焙陽(yáng)極占據(jù)著鋁電解槽的核心位置。同時(shí)，預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量控制工作始終貫穿于整個(gè)生產(chǎn)及使用的過(guò)程中。因此，預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的好壞不僅會(huì)影響到正常的電解生產(chǎn)活動(dòng)，而且也會(huì)對(duì)電解各項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以及鋁液質(zhì)量等產(chǎn)生負(fù)面影響。由于我國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)狀況及各種資源比較緊張，科學(xué)合理地優(yōu)化預(yù)焙陽(yáng)極的生產(chǎn)工藝，提高預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量，具有重要的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。

一、電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量對(duì)電解鋁生產(chǎn)的主要影響

在生產(chǎn)電解鋁的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要定期更新陽(yáng)極炭塊。一旦預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題較多，電解質(zhì)中便會(huì)出現(xiàn)掉渣、掉塊、裂紋以及陽(yáng)極氧化等缺陷，進(jìn)而給電解鋁的生產(chǎn)帶來(lái)不利的影響，主要影響包括以下幾個(gè)方面。

1.影響原鋁的質(zhì)量

在陽(yáng)極質(zhì)量存在不達(dá)標(biāo)的情況下，原鋁消耗的速度就會(huì)變快。因此，在換極周期內(nèi)，原鋁便可能會(huì)出現(xiàn)脫極、化爪，甚至直接增加鋁液中鐵含量的問(wèn)題，最終影響到鋁資源的使用需求。

2.影響電解槽的溫度

如果預(yù)焙陽(yáng)極的電阻率缺少了相應(yīng)的穩(wěn)定性，一旦出現(xiàn)持續(xù)增加陽(yáng)極電流的情況，便會(huì)改變陽(yáng)極電壓的正常值，進(jìn)而升高電解槽的電壓。電壓升高后自然會(huì)產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)中的其他參數(shù)發(fā)生變化，比如，陽(yáng)極出現(xiàn)掉塊、裂紋或者是脫落的現(xiàn)象。一旦發(fā)生上述問(wèn)題，便需要不斷地對(duì)電解槽進(jìn)行清理，進(jìn)而使槽底的沉淀物不斷增加。這樣一來(lái)，便會(huì)形成惡性循環(huán)，沉淀物的不斷積累又會(huì)使?fàn)t底出現(xiàn)返熱的現(xiàn)象，進(jìn)一步升高電解質(zhì)的溫度。同時(shí)，陽(yáng)極炭渣過(guò)多，不僅會(huì)不斷增厚陽(yáng)極周?chē)奶吭鼘?，而且?huì)使炭渣集中殘留在角部的底掌部位。在這樣的情況下，陽(yáng)極周?chē)娏鞅銜?huì)容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，同時(shí)，也很有可能導(dǎo)致陽(yáng)極底部炭渣在接觸鋁水后發(fā)生短路的問(wèn)題。短路則會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，這些熱量又會(huì)增加電解質(zhì)溫度。此外，研究結(jié)果表明，電解槽的溫度每下降10度，其電流便會(huì)提升2 %的工作效率。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，電解槽溫度和電流的工作效率有著直接的聯(lián)系，同時(shí)，也會(huì)明顯地對(duì)電流效率產(chǎn)生影響[1]。

3.影響電解質(zhì)導(dǎo)電的效率

如果科學(xué)地降低陽(yáng)極自身的電阻率，可以有效節(jié)省電能。同時(shí)，陽(yáng)極一旦出現(xiàn)掉渣嚴(yán)重的現(xiàn)象，則會(huì)使鋁炭的消耗量和炭渣比例增加。研究結(jié)果表明，對(duì)電解質(zhì)而言，在含有0.4%炭渣的情況下，會(huì)使電解質(zhì)下降1%的導(dǎo)電性能。因此，在電阻不斷升高，一級(jí)炭渣不斷增多的情況下，將會(huì)進(jìn)一步降低電流的整體效率，進(jìn)而增加頓鋁電耗，最終為整個(gè)電解鋁的生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

4.影響陽(yáng)極電流的分布

陽(yáng)極質(zhì)量不達(dá)標(biāo)會(huì)嚴(yán)重影響到電解鋁的生產(chǎn)質(zhì)量。比如，可能會(huì)出現(xiàn)掉塊、長(zhǎng)包以及掉落等問(wèn)題。這些質(zhì)量問(wèn)題不僅會(huì)使陽(yáng)極的電路電阻發(fā)生改變，進(jìn)而嚴(yán)重地影響電解的過(guò)程，最終導(dǎo)致陽(yáng)極電流的分布出現(xiàn)不平衡的問(wèn)題。同時(shí)，陽(yáng)極的電流產(chǎn)生了問(wèn)題，便會(huì)對(duì)電壓產(chǎn)生影響，也會(huì)在一定程度上致使電流效率降低，增加電量的耗損程度。

二、保證電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的有效措施

1.原料質(zhì)量的有效控制

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的要求下，有效控制和節(jié)約成本是提高各行各業(yè)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。由于部分單位為了節(jié)約成本，在采購(gòu)環(huán)節(jié)存在低價(jià)采購(gòu)不合格原料的情況，最終由于原料問(wèn)題影響了生產(chǎn)陽(yáng)極的質(zhì)量。因此，為保證電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量，從采購(gòu)材料起做好原料質(zhì)量的控制工作十分必要。采購(gòu)時(shí)，采購(gòu)人員應(yīng)采購(gòu)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的瀝青焦、石油焦和煤瀝焦等原材料，同時(shí)，應(yīng)注意瀝青、石油焦、高低硫等各種原料使用量的比例控制，都是有效控制預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的手段。因此，原料質(zhì)量是確保電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量合格的重要前提。

2.生產(chǎn)過(guò)程中的有效控制

在預(yù)焙陽(yáng)極的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量的監(jiān)控工作：①適當(dāng)提高預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)原料的煅燒溫度，可以使碳質(zhì)原料的組織結(jié)構(gòu)在煅燒中發(fā)生更為深刻的變化，進(jìn)而有效提高預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)原料的物理和化學(xué)性能。②采用主要生產(chǎn)原料體積密度最優(yōu)以及較低電阻率的科學(xué)配方進(jìn)行生產(chǎn)。③為確保電解鋁的產(chǎn)品質(zhì)量，做好成型工序的質(zhì)量控制也十分關(guān)鍵。比如，預(yù)熱骨料以及高溫混捏糊料等措施均有助于糊料塑性的形成，同時(shí)也可以提升生產(chǎn)產(chǎn)品的成品率。④焙燒預(yù)焙陽(yáng)極是確保電解鋁產(chǎn)品質(zhì)量的又一重要因素，其中，焙燒溫度以及焙燒爐箱體上下不同部位產(chǎn)生的溫差也會(huì)影響預(yù)焙陽(yáng)極的均質(zhì)程度。同時(shí)，在比較大型的預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，選擇使用低分子比的生產(chǎn)模式，進(jìn)而穩(wěn)定電解槽的熱平衡度，也是控制預(yù)焙陽(yáng)極出現(xiàn)脫落以及碳渣的有效途徑。⑤在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員適當(dāng)?shù)貙?duì)電解質(zhì)進(jìn)行清理，并添加適量的氟化鎂以及冰晶石，可有效分離電解質(zhì)中的碳渣。

3.采用科學(xué)的方法密封電解槽

隨著人民對(duì)環(huán)保問(wèn)題以及健康指標(biāo)的逐漸重視，對(duì)科學(xué)密封電解槽也提出了更高的要求?？茖W(xué)地對(duì)電解槽進(jìn)行密封，可以避免電解液發(fā)生滲漏問(wèn)題，進(jìn)而保證電解正常運(yùn)行。這樣一來(lái)，不僅能夠降低預(yù)焙陽(yáng)極周?chē)諝獾臐舛?，而且也在很大程度上減少氧化反應(yīng)。與此同時(shí)，由于在生產(chǎn)電解槽的整個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體和粉塵等物質(zhì)，比如瀝青煙氣、硫化物等。如果不能采用科學(xué)的方法密封電解槽，上述的各種有害物質(zhì)將會(huì)污染人民的生活環(huán)境，進(jìn)而對(duì)人體的健康產(chǎn)生危害。

4.提升槽控機(jī)的控制精準(zhǔn)度

提升槽控機(jī)的控制精準(zhǔn)度，可以對(duì)氧化鋁濃度以及槽電壓進(jìn)行有效控制，具體可以通過(guò)全面采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)槽控機(jī)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行一定的更新及改進(jìn)實(shí)現(xiàn)。在更新后的系統(tǒng)支持下，一旦發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)原料中的參數(shù)值產(chǎn)生變化，系統(tǒng)便可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，不僅能夠保證生產(chǎn)電解鋁的效率，而且通過(guò)檢測(cè)結(jié)果提示，也能有效地實(shí)現(xiàn)了電解槽內(nèi)物料與能量的長(zhǎng)時(shí)間平衡。進(jìn)而在一定程度上降低預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量的消耗率，最終有效提高電解鋁的生產(chǎn)效率。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，做好預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量監(jiān)控工作十分重要。為有效保證預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，首先就應(yīng)該做好原料質(zhì)量的監(jiān)控，然后是做好對(duì)生產(chǎn)過(guò)程以及使用過(guò)程的控制。為保證預(yù)焙陽(yáng)極的質(zhì)量，使其充分發(fā)揮在鋁電解槽中的“心臟”作用，相關(guān)工作人員應(yīng)該及時(shí)對(duì)預(yù)焙陽(yáng)極在鋁電解生產(chǎn)、使用階段出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行合理的分析處理，進(jìn)而提高預(yù)焙陽(yáng)極的理化性能指數(shù)、電流效率并有效降低電耗等，最終促進(jìn)電解鋁生產(chǎn)行業(yè)的和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳任重.電解鋁預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量對(duì)電解鋁生產(chǎn)的影響及分析[J].電子制作，2013（19）.

[2]田官官，石良生.淺析預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量對(duì)鋁電解生產(chǎn)的影響及應(yīng)對(duì)措施[J].世界有色金屬，2014（11）.

（作者單位：云南鋁業(yè)股份有限公司）