换极对电解槽的影响再认识

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1、换极对电解槽的影响再认识一.概述二.换极的热影响三.换极对电流分布的影响四.换极对电解槽的其他影响五.如何解决？一.概述节能是国家的重大政策方向，在十一五、十二五规划中有着不小的篇幅，电解铝作为能耗大户，在此方向上应有所作为。国内电解铝企业和科研院所做了大量工作，自2000年以来，贵阳院的三度寻优、东北大学冯乃祥的异型阴极和中铝系统的201、中南大学的低电压以及强化电流、开槽阳极等节能技术多有流行；但是这些节能技术都是基于铝电解运行过程平稳可控的状态下进行的。在铝电解实际运行过程中，由于电化学作用，阳极是不断消耗的，并且要定时更换，在这个从提

2、出旧阳极到换上新阳极直至新的电热平衡建立和稳定的整个过程中，电解槽热平衡、炉膛、电流分布等发生了重大变化，以电解槽两次换极之间的生产周期短则24小时长则48小时来看，换极的影响占这个生产周期的1/3—1/2，对电解槽的稳定性、生产运行、电压电耗等技术经济指标有着重大的综合负面影响。现有的上述的铝电解工业节能技术都是针对换极影响期之外的平稳可控时段来控制调整的，也就是说他们只考虑了铝电解槽50%—67%的生产时期，对于换极影响下的状况是忽视无视的——大家可以仔细寻视查找现在流行的节能技术中可有相关的内容？经过几十年的实践，热收入过高的阳极效应对

3、电解的影响已有结论，其负面影响远高过正面影响，现在都是想方设法地减少阳极效应，而同样是对电解槽电热平衡有重大影响的热支出过高的换极为什么就没有这么深入研究呢？是不是就没有人研究呢？也不是，还是有同志作了工作的，但大部分都是具体作业上的变动什么的，就换极对电解槽影响的规律研究没什么用。经查，国内相关的较专题的公开文献有：1.预焙槽阳极电流分布和极距的关系http://www.doc88.com/p-914959356893.html2.铝电解槽阳极电流分布特征及设计上的思考http://www.doc88.com/p-38275970188.h

4、tml3.铝电解槽阳极系列电阻随工作天数的变化规律研究http://www.doc88.com/p-67418120997.html4.预焙阳极铝电解槽阳极电阻变化研究http://www.docin.com/p-152894040.html5.阳极预热技术在铝电解槽生产中的应用http://www.doc88.com/p-782447508241.html6.阳极更换及铝液高度对电解槽内铝液流速场的影响http://www.docin.com/p-117415716.html7.预焙槽换极作业对稳定热平衡的影响及对策8.铝电解预焙阳极热块浇

5、铸上槽试验探讨9.梁汉系列文献这些工作是单向单方面的，站在前人研究和前辈工作成果的基础上，本人试进行系统地思考定性、定量的分析。二.换极的热影响论述的出发点是福建南平铝业曾健所作的《预焙槽换极作业对稳定热平衡的影响及对策》（《冶金丛刊》2007年第2期）换极之前：电解槽已处于稳定的热平衡，生产受控；换极作业过程：旧极提出，热损失为旧极（碳素阳极、钢爪、爪梁、铝导杆）所带走的热量、空极区的散热，以及约500℃的落入电解质的覆盖料/渣壳料/电解质块熔解所需吸热；换极之后：新极上槽，由于新极从温度相对很低的外界环境温度进入槽内的高温区，要从槽内吸收

6、大量的热量，还有极上保温料、钢爪、爪梁、铝导杆都需要从槽内吸热，此时电解槽原有的换极之前稳定的热平衡被打破，槽生产受到极大的破坏，而由于新极吸热达到新的稳定的热平衡是个较长的过程，这段时间内电解生产是不可能有高效率的、各现行节能技术也不可能充分发挥作用，只有挨过这个1/3—1/2的非常时期，电解槽达到新的电热平衡状态下，生产才稳定高效、各现行节能技术才能充分发挥作用。曾健同志作了关于空极区辐射/对流的散热损失和新阳极本身这2部分的定量计算，很重要；这里要补足的是——从整个电解槽热系统来看，换极前后，以更换的阳极为单阳极计（双阳极请照例自行分析

7、），其热损失包括：①旧极（阳极本身、钢爪、爪梁、爆炸焊片、铝导杆）带走的热量；以及落入电解质的旧极表面的电解质块/覆盖料/渣壳料所熔解吸收热量；②空极区辐射/对流的散热损失；③加热新阳极（阳极本身、钢爪、爪梁、爆炸焊片、铝导杆）；④加热新阳极上的覆盖料；四项内容中都可以定下基本条件而加以计算，①旧极（阳极本身、钢爪、爪梁、爆炸焊片、铝导杆）带走的热量，这里忽略质量不好计量的有落入有扒出的电解质块和覆盖料所带走的热量；阳极自身，因残极高度低，其温度上下相差仅仅100℃，按电解温度940℃，则此时阳极平均温度为890℃，质量约为237kg（按残极

8、高15cm，长1500*660，并考虑阳极底掌边部为弧形以及阳极上端的碳岭、碳碗的现状，质量仅计算长方体部分，碳岭、碳碗、弧形互补不计），按比热1.5KJ/℃*kg