大型預(yù)焙鋁電解槽工藝技術(shù)條件優(yōu)化試驗(yàn)

摘要：本文通過(guò)對(duì)大型鋁電解槽各項(xiàng)工藝技術(shù)條件對(duì)電解過(guò)程的影響進(jìn)行了全面的分析和討論。，提出了大型預(yù)焙鋁電解槽的管理要建立系統(tǒng)的管理思想，通過(guò)工藝優(yōu)化和系統(tǒng)優(yōu)化管理，可以縮短電解槽生產(chǎn)的不穩(wěn)定期，提前達(dá)到設(shè)計(jì)或預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：鋁電解槽;技術(shù)條件;優(yōu)化試驗(yàn);工藝

前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)電解液鋁工業(yè)的快速發(fā)展，200kA及以上的大型前背電池以其高效、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)電解鋁生產(chǎn)的主導(dǎo)槽型已經(jīng)并將繼續(xù)發(fā)展到300kA及以上的大容量槽型，受人員素質(zhì)、操作素質(zhì)、設(shè)備故障率高等諸多因素的影響，但是，在一個(gè)不正常的時(shí)期內(nèi)，工藝和技術(shù)條件長(zhǎng)期波動(dòng)，導(dǎo)致電解液廠各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)長(zhǎng)期低效。目前，某廠大型預(yù)背式鋁電解槽是我國(guó)生產(chǎn)能力最大、設(shè)備最現(xiàn)代化的電解槽。在生產(chǎn)管理和工藝條件控制方面，沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。為提高大型預(yù)焙鋁電解槽的生產(chǎn)管理和工藝技術(shù)條件的控制水平，盡快縮短非正常期時(shí)間，實(shí)現(xiàn)大型預(yù)焙鋁電解槽安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行

1 優(yōu)化過(guò)程組織

1.1確立攻關(guān)方向

從生產(chǎn)工藝和工藝條件的控制來(lái)看，降低槽溫影響系數(shù)是主要方向，促進(jìn)其他工藝技術(shù)條件的優(yōu)化管理和電解槽的穩(wěn)定生產(chǎn)，從工廠管理的角度，重點(diǎn)組織設(shè)備消缺、系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.2明確責(zé)任分工

根據(jù)小組人員專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，按照現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，工藝質(zhì)量監(jiān)督和設(shè)備消缺，資料數(shù)據(jù)的分析整理等多個(gè)方面，分頭開(kāi)展工作。

1.3建立定期分析會(huì)議制度

每月組織召開(kāi)一次技術(shù)分析會(huì)議，進(jìn)行階段性小結(jié)。針對(duì)上月存在問(wèn)題，確定解決措施，明確下一步工作方向、目標(biāo)。

1.4完善數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析臺(tái)賬

加強(qiáng)對(duì)電解槽日常工藝參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，確定變化規(guī)律，確定電解槽的發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整，保證電解槽的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.5強(qiáng)化職工業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)技術(shù)水平

車(chē)間采用課前會(huì)、專(zhuān)題技術(shù)講座等培訓(xùn)形式，對(duì)操作人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。培訓(xùn)能顯著提高員工的專(zhuān)業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力。

1.6嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，強(qiáng)化技術(shù)條件控制的穩(wěn)定性

為保證電解液電池工藝參數(shù)控制的穩(wěn)定性，該單位制定了切實(shí)可行的工藝條件和操作標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)控制電解液電池工藝參數(shù)。

2工藝技術(shù)條件的優(yōu)化

2.1穩(wěn)定供電質(zhì)量

穩(wěn)定的電源是電解液穩(wěn)定生產(chǎn)的前提。350kA電解液投運(yùn)后，由于運(yùn)行中的電源穩(wěn)流系統(tǒng)故障，直流強(qiáng)度在330kA到360kA之間長(zhǎng)期波動(dòng)，波動(dòng)范圍達(dá)到30kA，給運(yùn)行帶來(lái)困難，鑒于這種情況，利用飽和電抗器的電壓控制功能跟蹤調(diào)整時(shí)間，并作為考核指標(biāo)對(duì)供電方進(jìn)行責(zé)任考核，使平均電流強(qiáng)度波動(dòng)2kA，。

2.2嚴(yán)格電解質(zhì)水平和鋁水平

電解質(zhì)水平和鋁水平過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)使電解槽向熱槽或冷槽方向發(fā)展，這也是電解槽運(yùn)行不穩(wěn)的一個(gè)重要原因。因此，在電解槽兩個(gè)水平的控制上，選擇了電解質(zhì)水平保持在19～22cm，鋁水平保持在18～20cm，超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，及時(shí)補(bǔ)充電解質(zhì)塊、冰晶石或取出部分液體電解質(zhì)。

2.3合理調(diào)整分子比

正常生產(chǎn)電解槽由于原料Al2O3中含有一定的Na2O，在電解槽進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，生產(chǎn)NaF，使分子比增高，通常不需要添加NaF，所以平時(shí)一般通過(guò)添加AlF3來(lái)降低分子比，降低電解質(zhì)初晶溫度，增大過(guò)熱度，這也是正常生產(chǎn)期間AlF3消耗多的原因。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，特大型預(yù)焙電解槽分子比控制在2.2～2.4比較適宜。

2.4控制電解質(zhì)溫度

電解液溫度對(duì)電效率影響較大，溫度過(guò)高會(huì)增加鋁的二次反應(yīng)損失;溫度過(guò)低，電解液收縮，導(dǎo)致?tīng)t膛收縮，溶解電解液中氧化鋁的能力降低，沉淀增多，壓降增大，由于電解液溫度不同，部分槽效率不高，因此，溫度控制是優(yōu)化的主要目標(biāo)，采用逐步適應(yīng)的方法，假設(shè)電解液成分等的適應(yīng)性考慮了963 攝氏度上電解液的溫度;保證了其它工藝參數(shù)的適當(dāng)協(xié)調(diào)。

2.5降低槽電壓

優(yōu)化期間，集中對(duì)電解槽各個(gè)部位的壓降情況實(shí)施了精確測(cè)量，然后分階段有目的的從調(diào)整電解質(zhì)成份、提高換極精度和陽(yáng)極組裝質(zhì)量，降低短路口壓降和陰極壓降等入手，最終把工作電壓控制在4.16～4.18V，電解槽運(yùn)行進(jìn)一步穩(wěn)定。

3 優(yōu)化取得的效果

（1）優(yōu)化前平均電流效率90.6%，優(yōu)化后平均電流效率92.93%，增加2.33%;增產(chǎn)原鋁1474t。

（2）優(yōu)化前鋁錠交流電耗14549kW·h/t-Al，優(yōu)化后平均交流電耗14267kWh/t-Al，噸鋁節(jié)電282kW·h，優(yōu)化期間累計(jì)節(jié)電1658萬(wàn)kW·h。

（3）通過(guò)優(yōu)化，改善了工作環(huán)境。優(yōu)化前，電解槽溫度高，操作環(huán)境惡劣，職工無(wú)效勞動(dòng)多;優(yōu)化后，電解槽溫度明顯下降，電解車(chē)間環(huán)境溫度也大大降低，工人工作效率和操作質(zhì)量明顯提高，操作技能進(jìn)一步熟練。

4結(jié)論

（1）通過(guò)技術(shù)條件優(yōu)化活動(dòng)，初步掌握了350kA電解槽生產(chǎn)管理和工藝技術(shù)條件控制方法，為我國(guó)特大型預(yù)焙電解槽的運(yùn)行管理積累了經(jīng)驗(yàn)。

（2）大型預(yù)焙鋁電解槽要確立系統(tǒng)的管理思想，整系列投產(chǎn)運(yùn)行的電解槽的管理要與企業(yè)的管理思想，人員素質(zhì)，設(shè)備狀況等有效結(jié)合起來(lái)，因地制宜，從而取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（3）通過(guò)工藝優(yōu)化和系統(tǒng)消缺改造，縮短了電解槽生產(chǎn)不穩(wěn)定期，提前達(dá)到設(shè)計(jì)或預(yù)期目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：

趙建國(guó) 邢二超1989.01 男 河南洛陽(yáng) 漢 大專(zhuān)（河南科技大學(xué)）電解工藝工程師，鋁電解技師、助理工程師 河南中孚鋁業(yè)有限公司，研究方向： 大型預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)技術(shù)管理