210KA預焙電解槽爐底沉淀形成的原因及對策

魏宴

摘 要：爐底沉淀是影響電解槽正常生產(chǎn)的重要因素，本文通過分析210kA預焙鋁電解槽爐底沉淀形成的原因，提出了應對爐底沉淀的方法和建議。

關鍵詞：結殼；分子比；槽溫；電流效率

1 爐底沉淀形成的原因

爐底沉淀是電解槽中的氧化鋁沒有被完全熔解而沉到爐底形成的，其中分子比、兩水平、氧化鋁濃度等是形成沉淀的重要因素。

1.1 分子比保持過低

分子比是鋁電解生產(chǎn)中要控制的重要參數(shù)，理論分析和生產(chǎn)實踐證明，降低分子比是提高鋁電解電流效率的有效途徑。應用低分子比操作具有以下優(yōu)點：電解質(zhì)的初晶溫度降低，從而使電流效率提高；鋁液一電解質(zhì)的界面張力增大，鏡面收縮，鋁的熔解度降低，同時有助于炭渣分離；熔體中Na+的活度降低，放電的可能性減??；槽面上的電解質(zhì)結殼松軟，便于加工操作。

降低分子比同時也存在不利方面：電解質(zhì)酸性增強，黏度增大；氧化鋁熔解性降低；電解質(zhì)電阻增大，導電率降低。

210kA電解槽采用氧化鋁濃度模糊控制，氧化鋁濃度控制在較低的范圍1.5%-3%，如果分子比保持過低，電解質(zhì)熔解氧化鋁的能力就會大幅降低，造成下到電解槽中的氧化鋁一部分無法被電解質(zhì)所熔解而沉到爐底，同時，分子比過低，槽溫也對應轉(zhuǎn)低，爐底處于冷態(tài)，沉淀逐漸被硬化結殼。

1.2 電解質(zhì)水平偏低

電解質(zhì)的波動極易引起電解槽的波動，當電解質(zhì)水平偏低、電解質(zhì)的量相對較小時，熔解氧化鋁的能力就降低。因總量減小，電解質(zhì)單位體積內(nèi)的氧化鋁濃度就相對增大，因此下到電解槽中的氧化鋁料有一部分就熔解不了，直接沉到爐底上形成沉淀，并受冷結殼。

1.3 電解槽鋁量偏大

在電解槽內(nèi)保持適量的鋁液水平是有益的：能夠保護槽底陰極炭塊，不使氧化鋁在槽底大量生成沉淀；陽極中央?yún)^(qū)域部分多余的熱量可以通過這層熱的良導體輸送到陽極四周，使槽內(nèi)各部分溫度趨于均勻；適當?shù)匿X液高度能填平槽底上的高洼不平之處，使電流比較均勻的通過槽底，并能削弱磁場的作用力，使鋁液傾斜和波動減??；適當?shù)匿X液數(shù)量能夠控制陰極爐膛的變化，增加陰極電流密度，有利于電流效率的提高。如果鋁液水平保持過高，鋁量偏大，通過鋁液散失的熱量就大，會使槽底發(fā)涼，使槽底的沉淀變冷而硬化結殼。同時，電解槽容量有限，槽爐面高度也有限，鋁液過多，直接導致電解質(zhì)水平不易控制，易發(fā)生大量沉淀和爐底結殼。4 a，n d* ^/ D0 t：H

1.4 氧化鋁濃度過大

雖然210kA預焙槽采用氧化鋁濃度智能模糊控制技術，但由于氧化鋁濃度不能在線檢測，而是依據(jù)槽電阻與氧化鋁濃度的關系來判斷槽子氧化鋁濃度的高低，這樣就會產(chǎn)生一定的偏差。同時，由于設備故障（如下料氣缸漏料）而造成槽子氧化鋁下料過量時，不能及時予以停料來修正氧化鋁濃度，這種因設備故障、計算機算法偏差而造成氧化鋁濃度偏高，無法自動調(diào)整，致使爐底發(fā)生沉淀甚至結殼。

1.5人工作業(yè)的影響

在電解生產(chǎn)過程中，電解槽要進行一些人工作業(yè)，如換陽極、邊部加工、出鋁、陽極效應處理、抬母線等，這些人工作業(yè)會對控制過程產(chǎn)生干擾，對電解槽的能量平衡、物料平衡以及槽況的穩(wěn)定性帶來較大影響。尤其是換陽極，由于一次投入到槽中的氧化鋁量較大，電解槽不能馬上熔解掉，不被熔解的氧化鋁沉到爐底形成沉淀甚至結殼。

2 對策

如果電解槽的工藝技術條件保持不好，再加上操作質(zhì)量不好，致使電解槽走向冷行程而沒有及時處理，爐底沉淀就會結殼。爐底結殼一旦形成就會對電解槽正常生產(chǎn)造成重大影響，如鋁液穩(wěn)定性變差引起槽電壓針振、擺動，水平電流增大而使爐幫熔化，爐底壓降增高而使槽子實際工作電壓降低、極距降低，局部二次反應加劇使鋁的損失增加，同時二次反應產(chǎn)生大量的熱量使溫度增高，這些都導致電流效率降低，能耗增高。若爐底沉淀已結殼，應提高極距，盡量減少二次反應，增加熱收入，提高分子比，保持盡可能高的電解質(zhì)水平，采用人工控料降低電解質(zhì)中的氧化鋁濃度，以達到逐步熔化氧化鋁沉淀、結殼，平整爐底和規(guī)整爐膛的目的。

2.1 增加熱收入。減少熱支出

適當提高工作電壓、電解質(zhì)水平和電解質(zhì)溫度，增加電解槽熱收入并適當增加陽極保溫料，減少電解槽上部散熱量，達到增加熱收入、減少熱支出、恢復熱平衡的目的。3 T5 X9 W t6 s3 I+ h

2.2 保持適宜的技術條件

（1）分子比保持不能過低，尤其是不能低于2.4，使電解質(zhì)有較大的熔解氧化鋁的能力。

（2）電解質(zhì)保持不能過低，尤其是電解質(zhì)水平不能低于17cm，保持槽內(nèi)有足夠的電解質(zhì)數(shù)量來熔解氧化鋁料。

（3）保持適宜的鋁液水平，以出鋁后鋁液水平24-27cm為宜。為了加速沉淀或結殼熔解，可采用分次出鋁的辦法（增加出鋁次數(shù)，減少一次出鋁量）提高爐底溫度。

（4）保持合適的陽極效應系數(shù)，以O.2～O.5次/槽·日為宜，對超過一周沒有來效應的電解槽，應采取人工適當控料、延長下料間隔等措施，降低電解質(zhì)中的氧化鋁含量。

（5）保持足夠的陽極保溫料和大面保溫料，減少通過槽上部散失的熱量，保證爐底有足夠高的溫度，促使電解質(zhì)初晶溫度等溫線降至陰極炭塊之下。

2.3 建立標準化和規(guī)范化的電解槽作業(yè)制度

電解生產(chǎn)過程中的人工作業(yè)或多或少會對電解槽的物料平衡和能量平衡產(chǎn)生一定程度的影響，建立標準化和規(guī)范化的電解槽作業(yè)制度，其目的是盡量減少日常人工作業(yè)引起的槽況波動，減少對電解槽的人工干擾。尤其是換陽極作業(yè)，不可避免地有相當數(shù)量的氧化鋁料進入槽中，引起氧化鋁濃度偏高，因而必須嚴格按標準作業(yè)執(zhí)行，以減少人工投入到電解槽中的氧化鋁料量。同時可利用換陽極打開爐面的機會，用大鉤輕輕來回鉤動爐底以改善沉淀結殼區(qū)域的導電性，對陰極導電均勻大有好處。另外，可利用來效應、換陽極時多撈炭渣，使電解質(zhì)清潔，改善其物理性質(zhì)。要勤測陽極電流分布，保證其分配均勻和陽極工作的正常。利用計算機報表提供的信息和數(shù)據(jù)，進行分析判斷，準確把握變化趨勢，調(diào)整工藝技術條件，使電解槽逐步恢復正常。在操作處理過程中一定要細心、準確、穩(wěn)妥、循序漸進，否則稍有不慎即出現(xiàn)反熱、壓槽、滾鋁、陽極脫落等，大大增加處理難度。

3 結語

當電解槽出現(xiàn)問題時，不要盲目行事，首先要認真查找產(chǎn)生這些問題的原因，然后采取相應的對策，認真穩(wěn)妥、循序漸進地處理，盡可能地把病槽消滅在萌芽狀態(tài)。同時要加強對電解槽的日常管理工作，建立標準化和規(guī)范化的電解槽作業(yè)制度，保證電解槽的物料平衡和能量平衡。

（作者單位：蘭州鋁業(yè)有限公司電解二廠）