330KA鋁電解槽零效應(yīng)生產(chǎn)管理

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摘要：本文介紹了氧化鋁濃度控制技術(shù)和過(guò)熱度控制技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“零效應(yīng)”管理的關(guān)鍵，鋁電解槽進(jìn)行“零效應(yīng)”生產(chǎn)管理可以降低能耗，提高生產(chǎn)效率，保護(hù)環(huán)境，在鋁電解生產(chǎn)中應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：鋁電解槽；零效應(yīng)；電流效率；熱平衡

一、零效應(yīng)生產(chǎn)管理的應(yīng)用背景

隨著鋁電解技術(shù)的不斷發(fā)展，利用陽(yáng)極電解法在電解槽中進(jìn)行生產(chǎn)電解鋁，因其生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定，電解條件要求復(fù)雜，逐漸失去其應(yīng)用價(jià)值，所以利用陽(yáng)極效應(yīng)進(jìn)行電解鋁的生產(chǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，該技術(shù)的處理方法與“零效應(yīng)”管理并不矛盾，它們都是隨著現(xiàn)代的科技技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的產(chǎn)物[1]。

二、氧化鋁濃度控制技術(shù)是“零效應(yīng)”管理的必要條件

（1）氧化鋁濃度與電解質(zhì)壓降之間的關(guān)系：氧化鋁在被電解時(shí)產(chǎn)生大量氟鋁酸鹽絡(luò)合物，電解質(zhì)電阻隨氧化鋁被電解的濃度的增大而增大，但氧化鋁濃度如果低于百分之四之后，電解液濃度降低后，就會(huì)使碳陽(yáng)極反應(yīng)程度降低，這就會(huì)導(dǎo)致電解槽中陽(yáng)極的電壓不斷增大，電解液電阻與氧化鋁濃度呈現(xiàn)比例關(guān)系。

（2）氧化鋁濃度與初級(jí)晶體溫度：電解質(zhì)與初級(jí)晶體的溫度以及組成成分有著密切的聯(lián)系，電解槽中氧化鋁的濃度也會(huì)影響初級(jí)晶體的溫度，在一般的生產(chǎn)條件下，氧化鋁濃度大小就決定著電解質(zhì)中初級(jí)晶體的溫度大小，電解槽中電解液氧化鋁百分之一的濃度大約對(duì)應(yīng)的初級(jí)晶體的溫度為六攝氏度到八攝氏度之間，如果在電解液中沒(méi)添加氟化鎂時(shí)，百分之一的氧化鋁對(duì)電解質(zhì)的初晶溫度影響最大[2]。

（3）氧化鋁濃度對(duì)電解槽中參與反應(yīng)物的物質(zhì)質(zhì)遷移方向的影響：考慮到溫度的過(guò)高或過(guò)低都能對(duì)電解槽中參與反應(yīng)物質(zhì)的反應(yīng)速率產(chǎn)生影響，溫度過(guò)低時(shí)使得物質(zhì)反應(yīng)活化能降低，物質(zhì)本身活性變小，氧化鋁濃度對(duì)電解槽中參與反應(yīng)物的物質(zhì)質(zhì)遷移速率會(huì)變小。溫度過(guò)高時(shí)，使得物質(zhì)反應(yīng)活化能增加，物質(zhì)本身活性變大，氧化鋁濃度對(duì)電解槽中參與反應(yīng)物的物質(zhì)質(zhì)遷移速率會(huì)變大。通過(guò)溫度對(duì)低分子量和高分子量的影響，對(duì)電解槽中參與反應(yīng)的的遷移是流動(dòng)效率進(jìn)行有效控制。因此，考慮到電解質(zhì)溫度對(duì)初級(jí)晶體的穩(wěn)定性造成的影響，把氟化鎂添加到電解槽中的電解液中去，但由于分子量低，過(guò)熱度低，不利于溶解氧化鋁，因此要注意在對(duì)氟化鎂進(jìn)行添加時(shí)對(duì)分子量和過(guò)熱度的影響，針對(duì)不同的設(shè)計(jì)生產(chǎn)要求調(diào)整好添加氟化鎂用量的大小，提高生產(chǎn)效率。因此在進(jìn)行物質(zhì)的電解工作時(shí)，對(duì)鋁濃度的控制技術(shù)是提高生產(chǎn)效率的重要保障。在溫度過(guò)高時(shí)進(jìn)行電解作業(yè)時(shí)，在陰極區(qū)，鋁在電解液中的溶解度與鋁液表面的氧化鋁濃度成反比，不利于提高流動(dòng)效率，但一般低氧化鋁濃度有利于提高流動(dòng)效率[3]。

二、通過(guò)對(duì)過(guò)熱度控制是“零效應(yīng)”管理重難點(diǎn)

在正常的生產(chǎn)條件下對(duì)過(guò)熱度的要求：電解槽中電極極性的改變對(duì)電解液的過(guò)熱度影響很大，在電解過(guò)程中，對(duì)雙陽(yáng)極進(jìn)行替換時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電解槽中電解液的溫度變化五攝氏度到八攝氏度之間。在電解完成后，針對(duì)電解液溫度過(guò)高的情況下，解決電解液過(guò)熱問(wèn)題需要很長(zhǎng)時(shí)間。由于極性變化周期和陽(yáng)極加熱周期不一致，所以重復(fù)的時(shí)間會(huì)有所不同。如果對(duì)單個(gè)樣機(jī)進(jìn)行替換，電解液溫度的變化會(huì)在三攝氏度到五攝氏度之間，儲(chǔ)存電解液的儲(chǔ)罐要需要很長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)到正常水平。由于電解質(zhì)的過(guò)熱問(wèn)題，必須充分考慮改變極性和改變材料用量的客觀因素，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況確定過(guò)熱程度。

三、零效應(yīng)控制方法分析

效果時(shí)間的影響：零效應(yīng)效果時(shí)間控制適合多長(zhǎng)時(shí)間，必須根據(jù)電解槽熱平衡的控制能力來(lái)確定，一般來(lái)說(shuō)，冷槽的效果時(shí)間可以適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)，以調(diào)節(jié)冷槽的溫度使其維持在正常水平。為了解決對(duì)電解槽中的反應(yīng)物填充和增加對(duì)電解質(zhì)溫度的影響問(wèn)題，同時(shí)也是為了防止電解池爆裂，在發(fā)生陽(yáng)極氧化效應(yīng)部位要對(duì)爐子底部進(jìn)行處理，阻止熱槽反應(yīng)加劇破壞熱平衡[4]。

（4）通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析表明，不受控制效應(yīng)的主要原因是氧化鋁的極端效應(yīng)和低濃度引起的。極化作用誘發(fā)原因是由于再進(jìn)添加反應(yīng)物料時(shí)的溫度變化。低濃度引起的陽(yáng)極效應(yīng)的來(lái)源是過(guò)熱程度低，由NB和NB之間的間隔較大，30kA鋁電解槽的理論NB間隔應(yīng)為70至75秒，但是由于計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中控制效果較差，技術(shù)管理人員不得不延長(zhǎng)NB間隔時(shí)間以實(shí)現(xiàn)低濃度氧化鋁生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)總結(jié)分析，我們將最大超標(biāo)時(shí)間從120分鐘縮短到60分鐘。氧化鋁濃度在每個(gè)過(guò)程循環(huán)中增加約百分之一，這提高了濃度控制的可靠性，使得NB的間隔符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求，因?yàn)殡娊獠壑须S著物料的投入整體溫度會(huì)隨之變化，對(duì)電解槽的溫度變化的控制問(wèn)題始終沒(méi)有得到解決，所以存在低過(guò)熱和低效系數(shù)的現(xiàn)象沖突情況，控制過(guò)熱間隔是一個(gè)非常復(fù)雜的管理問(wèn)題，但關(guān)鍵是如何改變極性的控制以確定氧化鋁濃度大小，對(duì)于“零效應(yīng)”管理是重中之重。

總結(jié)：

本文描述了氧化鋁濃度的“核效應(yīng)”起點(diǎn)，并得出結(jié)論，考慮到高效率，合適的效應(yīng)系數(shù)是降低電解槽過(guò)熱的必要條件。在單位時(shí)間內(nèi)電解反應(yīng)的時(shí)間縮短是是缺乏過(guò)熱控制時(shí)間的補(bǔ)充，也是保持熱平衡的原因，它必須減少換極操作對(duì)過(guò)熱的影響，同時(shí)在生產(chǎn)管理中衡量物料添加比例，有效控制熱平衡，進(jìn)而將氧化鋁濃度控制在百分之一點(diǎn)到百分之三之間，是實(shí)現(xiàn)零效應(yīng)生產(chǎn)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱竹賢.鋁電解[M].北京：冶金出版社，2011

[2]姚世煥.大型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽發(fā)展中的幾個(gè)問(wèn)題[C].第四屆鋁電解專(zhuān)委員會(huì)2001年會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集，中國(guó).昆明，2011.5

[3]劉建新.預(yù)焙陽(yáng)極質(zhì)量對(duì)鋁電解生產(chǎn)的影響[J].南方金屬，2014，4

[4]楊重愚.氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].北京：冶金出版社，2010