鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)的應用

鄭 斌

（廣西華磊新材料有限公司，廣西 百色 531400）

鋁電解過程中陽極更換是一項重要的作業(yè)，陽極更換消耗的人力多、物力多，對鋁電解經(jīng)濟技術指標的影響顯著。

傳統(tǒng)的方法是采用人工斗尺劃線確定殘極底掌高度，然后在殘極底掌高度的基礎上考慮預留高度、殘極新極高度差，最終確定新極放置高度。使用這種方法換極過程中，斗尺會發(fā)生形變，劃線使用粉筆，容易產(chǎn)生誤差，降低了換極的精度，從而影響到電解槽的穩(wěn)定性和經(jīng)濟技術指標。同時，換極時工人需要靠近鋁電解高溫熔鹽和高溫的殘極，有燙傷的風險[1-3]。

為了提高換極精度，降低人工換極安全風險，國內(nèi)一些企業(yè)開發(fā)了鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用機械裝置代替人工測量換極過程中高度數(shù)據(jù)，提高了換極精度，降低了人工換極安全風險[3-5]。某企業(yè)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)了國內(nèi)不少企業(yè)在采用預焙陽極自動測高系統(tǒng)后獲得良好的經(jīng)濟技術指標，也開展自動測高系統(tǒng)的工業(yè)應用，并進行了經(jīng)濟評估。

1 測量原理

鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)主要部件包括齒輪齒條，位移傳感器（增量編碼器），參考基準，顯示屏和控制系統(tǒng)等。齒輪和位移傳感器固定在天車的固定位置，齒條固定在陽極活動架上。

陽極提升機構上下運動時，垂直直線運動經(jīng)過齒輪齒條轉(zhuǎn)換為圓周運動，通過光電傳感器輸出脈沖信號，再由信號處理裝置處理為實際距離值給予顯示、控制。為保證新極殘極的同水平度，需去掉新極殘極的高度差。換極過程中通過測量殘極底掌水平面到參考平面之間的高度h，保持此高度不變，并在該參考平面上用新陽極換下殘極，此時就消除新陽極和殘極的高度差，同時考慮新極的預留高度，在此基礎上將新陽極垂直移動h高度，就可以保證電解槽上新陽極與殘極同水平度。

使用鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)換極過程主要包括四個步驟，①測量殘極在電解槽的高度，即殘極初值a；②測量殘極底掌水平面基于參考基準平面的相對值值b；③測量新極底掌水平面基于參考基準平面的相對值，獲得新陽極與殘極底掌水平面到參考基準平面之間的高度差h；④獲得新極高度計算值d=a-h，按照高度計算值放置新極。

2 應用效果

（1）提高陽極換極質(zhì)量。

鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)的測量精度可以達到±1mm，這為提高換極精度提供了硬件保障。換極作業(yè)工人經(jīng)過培訓后，換極質(zhì)量大幅提高。原來采用人工斗尺劃線時，新陽極與殘極底掌水平高度差降低到±2mm，為提高電解槽的運行質(zhì)量提供了基礎。

圖1 使用鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)換極過程示意圖

（2）電解槽運行穩(wěn)定性提高，經(jīng)濟技術指標優(yōu)化。

采用鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)后，新陽極與殘極底掌水平高度差降低到±2mm，新極16h導電合格率提高，電解槽的針振和擺動降低。原來斗尺換極需要兩個人配合作業(yè)，采用鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)后，一個人可以完成殘極、新陽極高度測量和新極位置確定，節(jié)省了換極工的時間和精力，換極工有更多的時間和精力對電解槽進行精細化管理，改善了電解槽的經(jīng)濟技術指標。

（3）改善了換極工的操作環(huán)境，降低電解高溫熔鹽和高溫殘極燙傷換極工的風險。

3 經(jīng)濟評估

企業(yè)一個工區(qū)46臺電解槽使用一套鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行一年，采用鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)后，電解槽的年平均電壓由3.865V降低到3.852V，降低13mV；年平均電流效率由90.6%提高到90.8%，提高0.2%；年平均直流電耗由12713kWh/t-Al降低到12642kWh/t-Al，降低71kWh/t-Al。

一個工區(qū)電流效率提高0.2%，每年多產(chǎn)原鋁約73噸，每年多消耗氧化鋁140噸，按鋁價1.35萬元/噸，氧化鋁價格2200元/噸，產(chǎn)生效益67.75萬元。直流電耗降低71kWh/t-Al，電價按照0.35元/kWh計算，相當于噸鋁成本降低24.85元，一個工區(qū)年產(chǎn)原鋁約3.7萬噸，降低成本近92萬元。

綜合考慮，使用鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)后，工區(qū)降本增效約160萬元。

4 結論

某企業(yè)開展了鋁電解預焙陽極自動測高系統(tǒng)的應用，該系統(tǒng)應用后提高了換極質(zhì)量，新陽極與殘極底掌水平高度差±2mm以內(nèi)。

改善了換極工的操作環(huán)境，降低電解高溫熔鹽和高溫殘極燙傷換極工的風險。電解槽運行穩(wěn)定性提高，經(jīng)濟技術指標進一步優(yōu)化，電解槽的年平均電壓降低13mV；年平均電流效率提高0.2%；年平均直流電耗降低71kWh/t-Al，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。