關于鋁電解生產(chǎn)技術及其運行管理的探析

趙文霖 柳世珠

（青海橋頭鋁電股份有限公司，青海 西寧 810100）

一、鋁電解生產(chǎn)的概述

鋁電解工業(yè)一般使用陽極組，大部分供給都是來自于陽極組裝車間。生產(chǎn)過程中不可避免的會出現(xiàn)殘極，也就是從電解槽換下的殘極，這些殘極往往需要送到陽極組裝及殘極處理車間進行處理。相應的處理通常包括對殘極組進行電解質(zhì)清理同時還有殘極壓脫機及磷鐵環(huán)壓脫機處理。處理后的殘極炭塊還可以做為原材料使用，這種原材料通常是返回到陽極生產(chǎn)車間重復使用；首先對鋁導桿按工藝要求進行處理，然后與新陽極重新組裝成陽極組使用。生產(chǎn)過程中從殘極上清理下來的電解質(zhì)也是可以重復利用的，其工序如下：首先經(jīng)殘極處理車間的電解質(zhì)破碎工段對其進行破碎，緊接著由汽車槽車送至兩個電解廠房間的電解質(zhì)貯槽，通過風動溜槽送到電解多功能機組工具小車料箱內(nèi)，這樣處理后的材料由多功能機組加入到電解槽殼面上作為換極時的覆蓋料。在鋁電解加工過程中所使用的直流電能，均是來自距離比較近的整流所，這種直流電也要通過相應的連接母線才能導入串聯(lián)的電解槽。在電解車間生產(chǎn)出來的液態(tài)原鋁產(chǎn)品，需要通過相應的措施，主要是由壓縮空氣造成的負壓吸入真空出鋁抬包，然后就可以送往鑄造車間進行加工。

二、鋁電解生產(chǎn)技術要點的分析

1.合理選擇電解槽。近年來隨著電解槽容量的不斷增大，電流所產(chǎn)生的磁場會對槽內(nèi)熔體流動及波動產(chǎn)生較為劇烈影響，這樣就造成了槽內(nèi)電熱狀況變的較為復雜。因此準確定量地確立槽內(nèi)熱、電、流體力學特性及槽殼受力的數(shù)學模型，不僅對大容量電解槽的穩(wěn)定生產(chǎn)起作用，而且也是鋁電解獲得良好的技術經(jīng)濟指標的重要保障。電解多功能機組在電解車間諸多設備中地位也很重要，因為電解生產(chǎn)的主要操作除電解槽打殼加料、效應加工等外，其余的大部分工藝操作都離不開電解多功能機協(xié)助。因此選擇質(zhì)量可靠數(shù)量合理及功能完備的電解多功能機組至關重要，因為其不僅是電解鋁生產(chǎn)的正常進行保證，也是提升工作效率的重要舉措。

2.母線設計方案技術要點。電解車間的電解槽周圍，由于母線及內(nèi)部的電流會在熔體中產(chǎn)生磁感應，這種磁感應強度不穩(wěn)定，它會與熔體中的電流會相互作用以產(chǎn)生電磁力，也就是這種電磁力才能導致了熔體的流動、鋁液隆起以及鋁液、電解質(zhì)界面的波動等諸多問題。過快的熔體流動會嚴重沖刷爐幫甚至危害側(cè)部炭塊。而界面的變形以及波動都可以加劇電解質(zhì)中溶解鋁與陽極底部二氧化碳的反應，降低了電流的利用效率，同時，又導致了電解槽極距的不穩(wěn)定，即電解槽生產(chǎn)的不穩(wěn)定。近年來現(xiàn)在很多企業(yè)普遍把滿足磁流體穩(wěn)定性的要求作為評判電解槽母線設計優(yōu)劣的最重要的標準；也就是通常所說的母線設計，這不僅僅是計算磁感應強度的問題，而是要進一步研究在電磁力作用下熔體的穩(wěn)定性，從而保證電解槽的穩(wěn)定生產(chǎn)。依據(jù)磁流體穩(wěn)定性來分析和優(yōu)化設計母線配置，除了能提供良好的生產(chǎn)穩(wěn)定性之外，還必須滿足以下相應的要求：具有良好的經(jīng)濟性，即母線的用量和電能損失的綜合費用最小。安全性，即在正常生產(chǎn)和短路狀況下，母線沒有過載現(xiàn)象：簡捷性，配置簡單，容易安裝。

3.鑄造、陽極組裝及殘極處理技術要點分析。鑄造車間的主要設備有鋁保持爐、鋁錠連續(xù)鑄造機組、橋式起重機等構(gòu)成?；趪a(chǎn)的鋁錠連續(xù)鑄造機組劣勢，目前一般采用國外引進的鋁錠連續(xù)鑄造機組。陽極組裝及殘極處理車間：從陽極組裝及殘極處理車間的工藝流程看，它所用設備不僅多，而且相互之間相互連接制約，一旦其中的一臺關鍵設備出現(xiàn)故障，勢必會影響整個陽極組裝線的正常生產(chǎn)。根據(jù)國內(nèi)多家鋁廠陽極組裝車間設備運行使用情況看，國產(chǎn)設備故障率高，自動化程度低，產(chǎn)能低，往往采用多臺備用的方式保障生產(chǎn)。因此，為了確保本工程陽極組裝系統(tǒng)穩(wěn)妥可靠地運行，本車間的關鍵設備（裝卸站、電解質(zhì)清理設備、殘極拋丸機、殘極壓脫機、磷鐵環(huán)壓脫機和陽極澆鑄機）從國外引進，其它選用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)設備。

三、鋁電解生產(chǎn)運行管理策略的分析

1.嚴格氧化鋁濃度預測與控制。氧化鋁濃度控制是鋁電解生產(chǎn)的控制核心。氧化鋁濃度控制方式主要有模糊專家控制系統(tǒng)、自適應控制、智能跟蹤控制、槽電阻斜率控制以及多種方法的綜合控制等。鋁電解生產(chǎn)過程中的操作決策是一項復雜的知識型工作，并且鋁電解槽具有強耦合和高溫強腐蝕的反應環(huán)境等特點，無法實現(xiàn)數(shù)字化操作決策優(yōu)化。因此，知識自動化是鋁電解槽實現(xiàn)鋁電解槽操作優(yōu)化決策的必由之路。雖然在這方面已有相關成果，但離實際應用還有很大差距。

2.加強鋁電解槽故障識別與診斷。鋁電解生產(chǎn)控制是一項知識型工作，如何將經(jīng)驗知識、機理知識和數(shù)據(jù)中提取的知識進行有效融合成為提升鋁電解生產(chǎn)控制智能化的重要途徑?；谥R的故障診斷方法不需要系統(tǒng)的定量數(shù)學模型，引入了診斷對象的許多信息，特別是可以充分地利用專家的診斷知識等。

3.強化氟鹽添加量決策與分子比控制?，F(xiàn)代鋁電解普遍采用了低分子比的工藝技術條件，電解質(zhì)成分的控制越來越受到重視.由于AlF3濃度與電解質(zhì)的初晶溫度的緊密聯(lián)系，同時為保持電解工藝技術條件的穩(wěn)定，正確的AlF3下料控制對于鋁電解控制系統(tǒng)提出了更高的要求。當前添加方法可歸納為：基于槽溫和分子比實測值的查表法、基于分子比和槽溫等參數(shù)間的回歸方程控制法、基于初晶溫度實測值的控制法和基于先進控制理論的控制法。

結(jié)束語

綜上所述，鋁電解生產(chǎn)技術及其運行管理的有效性，對于提升生產(chǎn)效率以及降低產(chǎn)品的廢品率具有重要影響，并且能夠有效提升企業(yè)的競爭力，因此必須加強對鋁電解生產(chǎn)技術及其運行管理進行分析。