浅议大型预焙阳极电解槽工艺控制和早期破损

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1、浅议大型预焙阳极电解槽工艺控制和早期破损【摘要】本文从工艺技术条件的几个方面分析了大型预焙阳极电解槽早期破损的原因，从工艺技术条件合理控制方面介绍了预防大型预焙阳极电解槽早期破损的一些措施。【关键词】热平衡；电压摆；槽温；分子比；炉膛；伸腿；炉帮电解槽的寿命直接影响到电解铝企业的产量，质量和大修成本，是铝电解生产技术水平和管理水平的重要标志。槽寿命受槽型与结构，筑炉材料，扎固质量，焙烧启动方案及日常工艺控制技术条件操作质量影响。其寿命的长短主要为电解槽设计占5%—10%、材料的选择和筑炉质量占15%—20%、筑炉工艺和焙烧启动占20%—25%、电解工艺制度与日常操作占25%-30

2、%o在生产过程中，由于工艺技术条件控制不合理而容易导致槽温波幅大、电解质成分失调、电解槽炉帮形成困难以及炉膛畸形等造成电解槽稳定性差，最终增大电解质和铝液对阴极内衬的侵蚀和冲刷，并产生相应的应力作用使槽体变形和内衬破损，形成早期破损。1.大型预焙阳极电解槽早期破损的工艺控制原因分析1.1铝水平控制不合理铝水平是影响电解槽热平衡的重要因素，影响的结果直接反映在炉膛形状，投产以来出现电压摆时，没有通过对工艺技术的调整而是依靠调整阳极电流分布和提高铝水平来增加电解槽的稳定性，长期以来造成阳极电流分布紊乱无序和铝水平逐步升高，但电压摆的现象并没有因此得到遏制，反而部分电解槽在换极、出铝过

3、程中频繁出现掉电压现象。原因是长期铝水平偏高，传导槽内热量多，导致炉底变冷，炉底状况恶化，电阻增加，通过炉底的热量减少，从而增加侧部散热压力，最终造成侧部炉帮减薄，增大水平电流分量,促使伸腿肥大、炉底上涨，同时在磁场作用下产生强大的推力，加速铝液和电解质的循环运动对炉帮的冲刷，从而进一步消耗炉帮，形成侧部早期破损。1.2电解质水平控制不合理电解质水平过高或过低的部分电解槽没有采取及时调整，一方面过低的电解质水平造成溶解氧化铝的能力降低从而加剧炉底上涨，恶化炉膛。另一方面由于电解质水平偏高造成水平电流增大，增加了对上口炉帮的熔化和冲刷，导致槽壳发红。1.3电解温度波动大电解温度是铝

4、电解生产中一个十分重要的技术条件，它的平稳与否不仅对电流效率有影响，而且对槽寿命的影响极大。槽温波动大导致槽壳温度升高甚至发红，被迫采取高压风冷却等非常规措施；加大电解槽内衬的热冲击，使内衬中产生的热应力和内应力得不到平衡释放而使阴极底部碳块膨胀隆起，引起阴极电流分布不均匀，导致电解槽局部过热,使阴极底部碳块内部组织和阴极方钢发生体积膨胀而产生破裂，加速铝液和电解质液的渗透，从而造成炉底破损。造成槽温波动大的原因主要有以下两个方面：1.3.1影响槽温持续升高的因素：1.3.1.1效应受控率低且效应电压摆动大是造成槽温升高的原因之一。1.3.1.2长期电压波动是导致槽温高居不下的原

5、因。1.3.1.3电解槽内长期富集大量炭渣是造成槽温持续升高的原因。1.3.2导致槽温呈直线下降的原因：导致槽温直线下降的原因主要是由于我们在温度的调整上没有充分分析槽温升高的因素，而一味采取增大ALF3添加量的办法将槽温强制拉回可控区，由于大型预焙阳极电解槽槽容量大，电解槽的滞后性很强，导致持续添加的过量ALF3待一段时间后使槽温呈直线下降，这不仅扩大了对电解槽的循环恶化，而且也违背了“快升慢降”的调整原则。1.4电解质分子比过低分子比过低，不仅不利于炉帮的形成，而且电解质溶解氧化铝的能力减弱，容易造成炉底沉淀，恶化炉膛。在铝电解生产中造成电解质分子比过低的原因：1.3.1由于

6、槽况长期不稳定，电解质溶解氧化铝的能力减弱造成大量炉底沉淀使炉底呈上涨趋势，在炉底上涨过程中电解质中的碱性物质(Na+)发生偏析，导致电解质分子比下降。1.4.2电解槽内炭渣多且分离不好时，导致电解质电阻增大，槽温升高而添加过量ALF3造成分子比下降。1.4.3因电解槽长期电压波动、阳极效应受控率低等因素造成的电解温度升高而添加过量ALF3来调整槽温的同时也降低了电解质的分子比。1.生产过程中长期电压摆对槽寿命的影响电压摆是铝电解生产中由于阳极、炉膛、槽温或铝液水平等因素处于不良状态时，电解槽内的熔体受到内外作用力(电磁力、气泡运动产生的浮升力、温差浮升力、熔体自身重力)的影响，

7、诱使铝液界面与垂直磁场作用造成局部铝液旋转导致其上下波动过大而引起局部极距的变化，使槽电压呈周期性波动的一种现象［1］。它直接影响到电解槽的电流效率和计算机控制程序的正常监控以及槽况的稳定进而影响电解槽寿命。投产以来部分电解槽出现了不同程度的电压摆，主要表现在换极、出铝、抬母线等作业后电压摆的现象增多。使槽电压不能按设定电压保持，长此以往，电解质过热度增大，电耗显著增加，电流效率难以保证，最终打破电解槽的热平衡和物料平衡，使生产工艺技术条件遭到严重破坏，导致电解槽的两水平、温度、