190ka大型預焙槽技術參數(shù)優(yōu)化項目可行性研究報告

1、目 錄前言3一、國內外同類型槽主要技術經濟指標概述4二、190ka大型預焙槽技術參數(shù)優(yōu)化研究5（一）問題提出5（二）該優(yōu)化技術的創(chuàng)新點7（三）同類型槽主要技術條件與參數(shù)概述7一）系列電流強度與槽電壓7二）極距8三）電解溫度與電解質成分8四）電解質水平和鋁水平9五）陽極效應系數(shù)10六）電流強度的強化11三、優(yōu)化技術參數(shù)方案的確定13四、優(yōu)化技術參數(shù)方案的實施13（一）低電解質溫度控制14（二）低分子比控制16（三）低氧化鋁濃度、低效應次數(shù)的控制18（四）高鋁水平以及電解質水平的控制21（五）低極距（低電壓）控制25（六）電流強度的強化控制27五、結果分析29六、效益分析及結論32190ka大型預

2、焙槽技術參數(shù)的優(yōu)化研究前言泰山鋁業(yè)公司新啟動的一期續(xù)建190ka大型預焙槽，屬于設計及實踐生產技術相對成熟的先進的大型中間下料式預焙槽，目前產能較小，規(guī)模競爭力較低。通過190ka大型預焙槽技術參數(shù)的優(yōu)化實施，提高電解工藝的技術含量，升華現(xiàn)場的生產管理水平，使電解生產處在最佳工作狀態(tài)下，電流效率才能得到大大提高，才能取得良好的技術經濟指標。自2006年12月開始，公司不斷對新啟動電解槽各項技術條件，工藝操作制度等進行論證，并將方案在部分電解槽上進行實踐驗證，總結出了一套適合公司電解生產的優(yōu)化技術參數(shù)。經在所有電解槽上推廣應用，取得了良好的效果。2007年79月份，實現(xiàn)電流效率93.5，各項經濟

3、技術指標連續(xù)創(chuàng)造新高。本文從六個方面對這一成果進行了總結。一、國內外同類型槽主要技術經濟指標概述2005年，隨著我國鋁電解工業(yè)的快速發(fā)展，在國家加強宏觀調控的政策下，氧化鋁、煤、電等能源價格居高不下，且還呈上升趨勢，市場競爭越來越激烈，鋁電解廠獲得利潤的空間幾乎為零，有的甚至出現(xiàn)嚴重虧損。電解鋁是一項高能耗的產業(yè)，僅氧化鋁和電就占電解鋁錠總成本的85%左右。因此，要想在如此激烈的市場競爭中立穩(wěn)腳跟，就必須最大限度地提高電效，降低電耗，以低成本制勝。2006年4月份，在中鋁組織召開的全國鋁冶煉會議上，中鋁公司負責人對中鋁所屬鋁電解廠提出：十一五規(guī)劃電解鋁廠原鋁電流效率95%以上，直流電噸鋁單耗1

4、3000kwh/t-al以下，綜合交流電噸鋁單耗14300 kwh/t-al以下。從全國鋁冶煉企業(yè)產量及主要技術經濟指標可知，3月份，云南鋁300ka電解槽電效達到了96.4%，直流電噸鋁單耗達到了12813kwh/t-al，綜合電噸鋁單耗達到了13442kwh/t-al；茌平信發(fā)鋁電240ka電解槽電效達到了94.9%，直流電噸鋁單耗達到了13062kwh/t-al，綜合電噸鋁單耗達到了14025kwh/t-al；焦作萬方280ka電解槽電效達到了93.7%，直流電噸鋁單耗達到了13038kwh/t-al，綜合電噸鋁單耗達到了14238kwh/t-al。我公司190ka鋁電解槽，設計電流效率

5、93%，直流電耗13800kw.h/t.al，其提高電效的前景十分廣闊。二、190ka大型預焙槽技術參數(shù)優(yōu)化研究（一）問題提出2003年1月到2006年10月一期續(xù)建電解槽啟動前，鋁業(yè)公司一期運行的62臺電解槽技術參數(shù)保持如下:（1）電解槽集氣效率98%；電流強度190ka；（2）電解槽工作電壓4.104.11v；（3）電解槽溫度940960；（4）極距4.5cm左右； （5）電解質分子比2.22.4；（6）效應系數(shù)0.30.5次/臺；（7）電解質水平1821cm；鋁水平1820cm;（8）氧化鋁濃度2%3%。其簡單工藝流程圖如下所示：氧化鋁氟化鹽炭陽極直流電電解槽氣體凈化陽極氣體固體氟化物鋁

6、液廢氣排氣凈化澄清返回電解槽澆 鑄軋制或鑄造鋁 錠線坯或型材鋁電解生產工藝流程圖經統(tǒng)計，泰山鋁業(yè)公司一期電解槽自2002年11月生產以來，電流效率平均達不到設計值93，直流電耗在13800kw.h/t.al以上，這與全國先進指標相比差距不小。因此，對電解槽運行中的各項技術參數(shù)，諸如鋁液水平、電解質水平、槽溫、分子比、氧化鋁濃度、槽電壓等進行優(yōu)化研究，成為擺在鋁業(yè)科技工作者面前首要解決的問題。（二）該優(yōu)化技術的創(chuàng)新點本技術參數(shù)優(yōu)化的創(chuàng)新點在于在穩(wěn)定的磁場平衡下，優(yōu)化抬高鋁水平和電解質水平、降低槽溫過熱度、降低分子比、降低氧化鋁濃度、強化電流強度等技術參數(shù)，實行低極距、低溫低分子比、低效應系數(shù)操作

7、，以獲得低耗高電流效率的生產效果。（三）同類型槽主要技術條件與參數(shù)概述一）系列電流強度與槽電壓一般在鋁廠設計時，在選擇變壓整流機組應留有增大電流強度的可能，例如當鋁價格高時，可以增加電流，提高產量，多獲利潤。在現(xiàn)有的電流強度下，電解槽必須采取與電流強度相適應的其它各種技術條件，以求實現(xiàn)正常生產并獲取優(yōu)異的生產指標，這些技術條件包括：槽電壓、極距、溫度電解質成分、電解質及鋁液水平，陽極效應系數(shù)等。要求整流所，供給電解系列電流強度為恒定，一般可以保證一個電解系列在同一時間來二個陽極效應時，系列電流不降低。在同一臺電解槽上，槽電壓常隨生產操作而變動，因此只能控制在一定電壓范圍之內?，F(xiàn)代電解系列由于采

8、用智能式電子計算機控制技術，可以對每臺電解槽電壓進行自動調節(jié)，因而可達到最佳控制以節(jié)省電解消耗。二）極距預焙陽極電解槽極距一般保持45cm。提高極距，則電解質電壓降增大，槽電壓升高，一般而言，每提高極距1cm，大約升高電壓300400mv。縮短極距可降低槽電壓，并節(jié)省電能。但是，過度的縮短極距，則會使電流效率降低。所以工業(yè)電解槽在不影響電流效率的情況下，盡可能低極距，以便省電。在預焙陽極電解槽上，陽極數(shù)目較多，因此難于使每塊陽極都嚴格的保持同一極距。但不應有極距太低的炭塊，因為這會引起電流分配不均勻而造成局部過熱現(xiàn)象，從而使電流效率降低，同時也是引起槽電壓不穩(wěn)定的主要原因。現(xiàn)在，由于電解槽系列

9、上裝有計算機進行巡因檢查，可早期發(fā)現(xiàn)這種不正?，F(xiàn)象，而及時予以糾正。三）電解溫度與電解質成分電解溫度是一項非常重要的技術參數(shù)。電解溫度是指電解質的溫度，一般為950960，大約高出電解質初晶點2030。現(xiàn)代鋁工業(yè)上力圖采用低熔點的電解質，以求降低電解溫度，例如添加氟化鋰獲氟化鋁，可以達到降低電解質溫度的目的。電解質成分：工業(yè)鋁電解生產普遍采用冰晶石氧化鋁電解質，其中氧化鋁是煉鋁的原料。冰晶石是熔劑。此外，在冰晶石氧化鋁熔液中還含有游離的氟化鋁，以及其它各種添加物。例如氟化鈣、氟化鎂或氟化鋰。我國鋁工業(yè)常用naf/alf3分子比表示。中性電解質分子比為3.0，酸性電解質:分子比3，堿性分子比3，

10、目前國外大型中間式加料預焙槽采用的分子比為2.3，即游離氟化鋁為11，這種酸性電解質的優(yōu)點是初晶點比較低，可降低電解溫度，鋁的溶解性小，同時鈉離子在陰極上放電可能性小，故可提高電流效率，炭渣同電解質易分離，電解質結殼酥松，便于下料。工業(yè)電解質里添加氟化鈣量約為46，氟化鎂35，或氟化鋰23。中間點式下料預焙槽用電子計算機控制電解質中的氧化鋁濃度為23，取得較高的電流效率。四）電解質水平和鋁水平電解質熔液起著溶解氧化鋁作用，工業(yè)電解槽內電解質水平通常為1620cm，由于極距是固定的（45cm），所以電解質水平決定著陽極浸入深度，即提高電解質水平，就等于增加陽極進入深度，則陽極同電解質的接觸面積增

11、大，陽極氣泡上升的抽力加大，使電解質運動加速，引起電流效率降低。當電解槽采用窄爐面，陽極中間縫隙縮小的情況下，為保持一定量的電解質，則電解質的水平應高一些。工業(yè)電解槽內經常保留一定厚度的鋁液層，是有益的，其作用是：1)保護槽底陰極炭塊，不使碳化鋁在槽底上大量生成，而增大電阻；2）陽極中央部分多余熱可通過這層良導體傳輸?shù)疥枠O四周，從而使槽內各部溫度趨于均勻；3）適當厚度鋁液層能夠削弱磁場作用力；4）使電流比較均勻通過槽底。鋁水一般高度1822cm。磁場已經得到改善的大型槽，它的鋁液水平可低于1015cm。在工業(yè)電解槽上，如果槽內溫度升高，則槽底與側部電解質沉淀和結殼熔化，使電解質和鋁液水平降低。

12、反之，如果溫度降低，則沉淀和結殼增多增厚，造成電解質水平萎縮和鋁液水平上升。五）陽極效應系數(shù)每日分攤到每槽上陽極效應次數(shù)稱陽極效應系數(shù)。陽極效應發(fā)生時，陽極上有火花放電現(xiàn)象，槽電壓升高到35伏左右，通常再加氧化鋁時，可以熄滅。發(fā)生陽極效應電壓升高，耗費大量電能，隨著電解槽容量擴大而增大，以160ka為例，如果效應電壓為35伏，正常工作電壓4v，效應延續(xù)時間為3分鐘，則每次陽極效應多耗費電能為：160000（35-4）4（100060）248（kw.h）。陽極效應是熔鹽電解過程中發(fā)生在陽極上的特殊現(xiàn)象，無論哪種解釋機理都有氧化鋁濃度降低（生產槽上2）的原因，采用定時下料模式的中心下料預焙槽，可通

13、過陽極效應來消除爐底沉淀并清潔電解質液，掌握和調整向電解槽中添加氧化鋁量的情況，因此，定時中心下料預焙槽效應系數(shù)一般設定比較高，大都在0.30.5。當今發(fā)展起來的氧化鋁濃度自適應控制技術，雖可較好控制陽極效應發(fā)生次數(shù)，但陽極效應著實會給運行的電解槽帶來一些好處，諸如消除爐底沉淀，結晶電解質液，清理陽極底掌，自調槽內熱平衡等，同時發(fā)生陽極效應的各種數(shù)據(jù)可提供槽子運行狀態(tài)的信息。六）電流強度的強化鋁電解槽電流的強化有兩種方式：一是電解槽陽極和陰極結構不變，在原電解槽結構的基礎上強化電流，這時電解槽陽極電流密度，電解質熔體的電流密度，陰極電流密度和他們與金屬導體接觸的電流密度，會由于電流的提高而提高

14、；二是陰極結構不變，只改變陽極結構，使電解槽陽極加長，加工面縮小，在這種情況下，陽極電流密度可以提高一些，也可以不提高，這要視陽極加長的大小和電流強化多少而定。（1）陽極具有承受電流強化到193ka的能力目前電解槽在190ka電流強度運行時，其陽極電流密度為0.709a/cm2，電流強度強化到193ka時，其電流密度將達到0.72a/cm2左右。陽極電流密度比原來增加了0.011acm3，電流強度比原來了增加了2.6%。目前我國電解鋁廠生產的炭素陽極如果沒有太大的質量問題，是能夠承受0.8a/cm30.82 a/cm3電流密度的。（2）陽極電壓降和陰極電壓降陽極電流擴大到193ka，陽極不變，

15、計算結果表明，雖然電流從190ka擴大到193ka，但擴大后的炭陽極電壓只增加0.5mv，不會對電解槽陽極的工作及熱負荷產生影響190ka電解槽上陽極電壓降中包括了鋁電解槽陽極鋼角與碳素陽極之間的接觸電壓降，此值在150mv左右（平均值）。由于電流擴大后，沒有對碳素陽極的炭碗和鋼爪的結構設計和尺寸大小進行改變，理論上電解槽的電流擴容5ka。即電流強度擴容2.6% ，即平均增加0.04mv，即達到154mv。然而實際上，由于電流擴大后，陽極鋼爪電流密度升高，鋼爪溫度會有少許升高。這會增加鋼爪的熱膨脹以及鋼爪與陽極炭塊的接觸壓力，使鋼炭之間的接觸電壓降低，從而使電流擴大后炭陽極的鋼-炭電壓降基本不

16、上升。無論是過去的撫順鋁廠60ka自焙槽，還是國內外的160ka-300ka的大型預焙陽極電解槽，電流強化的實踐經驗都表明，電解槽電流適當強化后沒有使電解槽的陽極電壓降和陰極電壓降有明顯的提高。對第一種電流強化方式而言陽極電流密度的增加確定無疑，如果陽極的電阻不變，陽極電壓降應隨電流的增加而增加。鋁電解槽的陽極以及陽極鋼爪上的鐵炭間的電壓降是陽極電壓降的主要部分，但是由于陽極電流密度和陽極鋼爪電流密度的提高，會使其溫度提高，必然導致其陽極和fe/c之間的電阻下降。三、優(yōu)化技術參數(shù)方案的確定比較一期62臺電解槽運行參數(shù)，結合續(xù)建新啟動的62臺電解槽實際情況，我們確定新啟槽技術參數(shù)如下：（1）電解

17、槽工作電壓4.144.16v；（2）電解槽溫度935955；（3）極距4.5cm左右； （4）電解質分子比2.152.35；（5）效應系數(shù)0.100.20次/臺；（6）電解質水平2023cm；鋁水平2426cm;（7）氧化鋁濃度1.5%3.0%。（8）電流強度193ka?？紤]到電壓較低、鋁水較高，會引起過熱度低的可能性，我們采取將電流強度從190ka強化到193ka，并保持電流強度的穩(wěn)定，以及其它技術參數(shù)的平穩(wěn)運行，以實現(xiàn)低極距、低溫低分子比、低效應系數(shù)操作。四、優(yōu)化技術參數(shù)方案的實施我們優(yōu)化采用了低電解質溫度、低氧化鋁濃度、低中分子比、低效應系數(shù)、低極距、高鋁水平的電解工藝參數(shù)。前提條件是電

18、解槽保持穩(wěn)定，否則再好的技術條件隨時都有可能被破壞。（一）低電解質溫度控制初晶溫度是指液體開始形成固態(tài)晶體的溫度。固態(tài)晶體開始熔化的溫度稱為該晶體的熔點。初晶溫度與熔點的物理意義不同，但在數(shù)值上相等。冰晶石氧化鋁均勻熔體電解質其初晶溫度隨氧化鋁含量增多而降低。電解質的摩爾比（分子比）降低，其初晶溫度也隨之降低，但氧化鋁的溶解量也會降低。電解生產中需要電解質的初晶溫度越低越好，這樣可以降低工作溫度（工作溫度一般控制在初晶溫度以上1020范圍）。工作溫度越低，減少設備變形，延長設備使用壽命，工人勞動環(huán)境改善，電解質揮發(fā)損失小。而且，更重要一點，電解過程中電流效率隨電解溫度降低而提高，即可以降低電能

19、消耗，又可以增加產量。電解溫度是指電解生產中電解質的溫度。電解質溫度=電解質初晶溫度+過熱度。在鋁電解生產上，通常電解溫度看作重要技術條件。所謂電解溫度，是指電解質溫度而言?，F(xiàn)代大型預焙槽的電解溫度大多是在940960之間。這是一個溫度范圍，大約高出電解質的初晶點520。兩者之間的差值稱為過熱度。電解質溫度過高會增加金屬鋁的損失，降低電流效率，并能熔化爐膛，增加物料消耗，導致病槽。溫度過低的電解質，其密度增大，粘度增大，鋁液與電解質分離不開，陽極氣體不易暢快排出，爐膛過小，伸腿伸長，電解質溶解氧化鋁的能力降低，陽極效應系數(shù)增大，爐底沉淀增多，電解槽底部易長結殼，分子比下降，電解質急劇收縮，嚴重

20、時造成滾鋁，產生病槽，生產紊亂，使各項生產指標大幅度下降。通常在更換陽極之后，電解質溫度降低甚多。依據(jù)每臺槽的精確溫度測量結果，計算出電解槽組或全系列的溫度平均值。電解槽的最佳平均溫度，便是能夠避免在陰極表面上析出固態(tài)沉積物與能夠避免產生過度的不穩(wěn)定性時的最低溫度。此最佳溫度視電解質初晶點和生產操作技術水平而定。生產技術水平高者，過熱溫度較低，低到58。因此，保證電解槽的正常電解溫度，對于提高電流效率、降低消耗是大有益處的。正常電解溫度的保持有賴于其它技術條件以及相適應的操作制度的配合。降低電解質的溫度有兩個方法，即降低電解質的初晶溫度和降低過熱度。其實質都是通過調整電解質成分來實現(xiàn)的。事實上

21、，單純的降低電解質的初晶溫度對電流效率的提高的效果是不明顯的，而且，過低的電解溫度，會導致操作上的困難，如：爐底產生沉淀、效應增多、電壓針振等現(xiàn)象。因此，在電解生產中，應認識到提高電流效率主要的途徑不是降低電解質的初晶溫度而是降低電解質的過熱度。電解生產追求的目標是高電流效率，希望鋁的二次反應減少。所以要實現(xiàn)高的電流效率，必須降低電解質溫度，既要降低電解質的初晶溫度，又要降低電解質的過熱度。更重要的是保持長期穩(wěn)定的槽溫，相應也延長了槽壽命。研究表明，初晶溫度每降低10，過熱度控制在1015，電流效率至少可以提高0.5%。我們在生產過程中，通過調整鋁液水平、電解質水平、分子比、氧化鋁濃度等技術參

22、數(shù)，降槽溫控制在935955，過熱度控制在58。（二）低分子比控制在酸性電解質中由于電解溫度相對較低，降低分子比可降低電解溫度，即電解質初晶溫度，同時密度和粘度有所降低，從而加快電解質的流動性，有利于金屬鋁從電解質中析出；使鋁的二次反應減少。研究表明：分子比每降低0.1，電流效率約升高0.5。但分子比又不能過低，如果過低則降低了氧化鋁的溶解度和電解質的導電率，使電解質揮發(fā)增加，因此在降低分子比時要權衡其利弊，綜合考慮。根據(jù)我公司電解槽的實際情況，我們將分子比的調整，控制在2.152.35。其方法通過添加alf3來實現(xiàn)。氟化鋁在出鋁口添加，得不到有效的利用而氟化鋁會飛揚出去直接氣化被大量的揮發(fā)。

23、這樣，加大了氟化鋁的損失量，而利用量會大幅度的降低，對控制電解質成份不能起到正常的調整作用。實踐證明，氟化鋁從出鋁口處直接加入分子比不易控制，一般保持在（2.012.65）之間，分子比漲幅很大，槽溫也不易控制一般在935975之間，電解槽溫度忽高忽低，電解質水平時漲時落，爐幫時長時空，氧化鋁溶解度也不平穩(wěn)，有時陽極效應頻繁，一天當中來效應達到34次，有時效應滯后，電解槽內爐底沉淀時有時無，電解槽火眼處火苗時冒時回，槽電壓波動，電解槽的過熱溫度不易控制，電流分布不均，槽子散熱孔溫度時高時低，很難控制。我們采取了進行角部撈炭渣后添加氟化鋁以及電解槽在出鋁后加氟化鋁的方法；另外，在換極時，把氟化鋁加

24、在新極的極縫里，然后在上面加上氧化鋁粉封蓋好，既能減少氟化鋁的揮發(fā)，又可達到一個持久均衡的效果，隨著炭素陽極的消耗，氟化鋁可以慢慢地溶解在電解質中，調整電解槽的分子比，穩(wěn)定電解正常生產。通過以上方法的實施，分子比極容易控制，一般都保持在正常范圍（2.152.35）電解質溫度控制在935955左右，電流效率一般都在92%左右。爐底干凈，無沉淀結殼，爐幫堅固，電解質粘稠度適中，電流分布均勻，各部壓降無異常現(xiàn)象，電壓無波動，電解槽炭渣分離清楚，陽極氣體排放適中，電解質沸騰均勻，從火眼處噴出的火苗清晰有力，而氟化鹽的添加量且減少了一半以上。（三）低氧化鋁濃度、低效應次數(shù)的控制在鋁電解生產中，低氧化鋁濃

25、度的控制就是采用計算機智能模糊控制技術，根據(jù)氧化鋁濃度的變化與電解質電阻的變化的關系來控制氧化鋁的下料多少來實現(xiàn)的。陽極效應的臨界狀態(tài)氧化鋁濃度為1%左右，應此氧化鋁濃度不能低于1.5%，正常的氧化鋁濃度應控制在1.53.0%之間，但氧化鋁濃度不能過高，過高易產生沉淀，所以保持合適的氧化鋁濃度，使電阻曲線斜率較大，便于計算機監(jiān)測和識別。目前鋁電解采用計算機智能模糊控制技術的思路是：采用氧化鋁濃度較低一側的電阻曲線為濃度的代用值，將1.53.0%的范圍為控制目標，使用過量加料，正常加料和欠量加料不斷轉換的方法，保持濃度處于持續(xù)合理的波動中，利于槽電阻上升（或下降）斜率值的大小判定濃度處于何段范圍

26、，從而決定過量向欠量轉換氧化鋁濃度控制程序包括正常、減量、增量、加工與特殊作業(yè)五種控制程序，通過槽控機按鈕自動實現(xiàn)。在電解生產過程中，對影響電解質中氧化鋁濃度的因素控制如下：（1）換極作業(yè)殘極提出和新極安裝后扎邊部，加極上保溫料等過程會使大量氧化鋁粉進入槽內，這些氧化鋁粉是計劃外的多余下料，若不通知計算機，會導致槽內氧化鋁過剩，增大氧化鋁濃度，進而導致沉淀。處理方法是：控制換極操作過程中下料量，必須控制好換極操作步驟，提極前要盡可能扒凈極上浮料，扎邊部范圍要盡可能小，收邊時確保使用粉過的面殼塊，防止收邊漏料。（2）出鋁作業(yè)出鋁作業(yè)過程，有打出鋁口和陽極升降動作。由于槽上部的改造，其小布袋出風口

27、處大都設置在出鋁口b1側，其夾帶的氧化鋁粉需班班清掃才能保持出鋁口的清潔，打出鋁口時，極易將出鋁口處積存的氧化鋁粉打入槽內，其重量約為10kg，出鋁過程中，陽極升降距離大約在11.5cm，由于移動距離較大，易使面殼產生裂縫，而使少量氧化鋁粉進入槽內。（3）槽上部漏料、堵料、缺料由于下料氣缸下料后，回不到原位，而導致漏料和下料氣缸密封圈封閉不好而導致漏料。下料氣缸不歸位有些是臨時性的，偶然出現(xiàn)一次；有些是因為氣缸故障，必須加強看槽巡視和及時檢修，發(fā)展利害就會形成堵料。因密封圈封閉不嚴而導致的漏料，應及時更換?？床廴藛T應建立嚴格巡槽制度，防止出現(xiàn)堵料，漏料而引起的效應遲發(fā)、突發(fā)。由于漏料而導致堵料

28、和由于打殼氣缸不打殼而堵料及下料口被面殼塊封住打不開。因漏料導致的堵料必須及時處理好漏料，之后再將堵料分攤到周圍保溫料少的極上，否則應將粉料用锨出槽外，然后再打殼，將火眼打開，嚴禁在有料堆情況下打殼，以免將過多的氧化鋁粉打入槽內形成沉淀，由于打殼頭不打殼而堵料，應及時觀察是否關閉風閥，否則應立即通知維修，并處理打殼頭下料堆，下料口被面殼塊封住打不開，應用長工具將面殼塊搗碎起出，并加強收邊作業(yè)管理。由于料箱無料或下料氣缸壞而不下料。槽上部人員加強對料箱的檢查，防止料箱無料，看槽人員巡視電解槽注意觀察下料器下料是否正常?？傊?，電解槽內漏料、堵料、缺料必須加強對電解槽的巡視，防止此類情況出現(xiàn)，盡可能

29、不出現(xiàn)待效應發(fā)生后才發(fā)現(xiàn)有問題。（4）槽控機操作影響槽控機可實時采集槽電壓，系列電流信號，并根據(jù)設事實上的各種參數(shù)，在自動狀態(tài)下完成陽極升或降、打殼、下料、效應處理、輔助加工和出鋁、換極及邊加后過程控制等，也可在手動狀態(tài)下由人工操作完成相應功能。由于計算機自動根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷下料量，并適當自動調整下料間隔，從而形成正常加料周期、增量變加料周期、減量加料周期。當人為操作槽電壓時，若是計算機采集到這種假的電壓信號，會導致其對正常槽況的判斷，導致下料量的增多或減少，從而人為導致效應突發(fā)或遲發(fā)。正常情況下應減少對槽控機的人為操作。由于為保持適當高的電壓而人為轉到換極控、出鋁控、邊加控程序控制，導致缺

30、料引發(fā)效應?？傊?，應減少人為操作槽控機，應通過修改參數(shù)來達到提高電壓或降低電壓，升降陽極，減少計算機采集到的虛假信號。通過以上四個方面的控制，嚴格要求把好槽控機下料，減少堵料、漏料、缺料、減少人為操作槽控機行為，提高微機控制能力，嚴格換極過程控制，確保槽內氧化鋁濃度效應控制一定會向預想的方向發(fā)展。目前泰山鋁業(yè)公司，氧化鋁濃度已經控制在1.53.0%之間。2005年以前,受原自焙槽生產技術傳統(tǒng)的影響,我們將電解效應系數(shù)一般控制在0.30.5次/槽日。經初步設計，我公司效應系數(shù)控制在0.100.20。2007年6月9月，平均效應系數(shù)累計0.11次/槽日。不但降低電耗和物耗,而且有利于環(huán)境保護,減少

31、勞動強度。通過技術攻關并加大考核力度,將效應系數(shù)控制在0.10次/槽日以下。實踐證明,這個指標完全可以控制實現(xiàn)。（四）高鋁水平以及電解質水平的控制一）高鋁水平在工業(yè)電解槽上，鋁液和電解質水平受爐膛深度的限制，兩者高度之和必須稍低于爐膛深度。對于大型預焙槽來說，兩者高度的確定應以盡量壓低殘極高度而不熔化陽極鋼爪為準。對于鋁電解生產來說，如果已經設計確定了電解槽的結構，那么對此電解槽就應該有一個最適宜的鋁液高度，生產中，兩次出鋁之間鋁液水平應在此最佳鋁液水平上下變化。在過去的電解槽生產操作的觀念中，一般主張采用比較高的鋁液水平。這樣做可以使鋁電解槽內中央部位的多余熱量傳遞出去，從而起到調節(jié)槽溫的作

32、用。同時，較高的鋁液水平還可以減弱水平電流與垂直磁場的交互作用力，促進鋁液保持穩(wěn)定，有助于彌補磁場不平衡所產生的缺陷。隨著鋁電解技術的發(fā)展，運用計算機對電解槽溫度場的研究也越來越完善?，F(xiàn)代大型鋁電解槽生產技術中，就傾向于采用比較薄的鋁液層。這樣做有利于降低鋁液波峰的高度，使鋁電解槽在較低的極距下進行生產，避免局部短路現(xiàn)象，從而有助于提高電流效率。另外，采用較薄的鋁液高度，還能促使槽底沉淀物熔化。在現(xiàn)在的電解槽的操作中，特別是大型中部點式自動下料的電解槽中，槽膛形狀及側部結殼主要靠電解槽的熱平衡及工藝技術條件確定的。因此最佳的鋁液高度應該具備以下條件：側部結殼要具有一定的厚度，但槽膛底部伸腿不超

33、過陽極在陰極炭塊上的投影區(qū)；要使陰極鋁液鏡面有最小面積，以減小鋁的溶解損失；在保證上述槽膛形狀的情況下，盡量采用比較低的鋁液高度，以降低鋁液在中部的隆起高度。當鋁液水平處于15cm和18cm，結殼層變得很薄，在槽膛底部的沉積處接近于人造伸腿。結殼變薄，鋁液鏡面增大，鋁的溶解損失就增加，使鋁電解槽的電流效率降低，不利于生產。結殼層薄，說明電解槽內的溫度處于比較高的狀態(tài)，使得側部結殼更易于熔化，電解槽很容易處于過熱狀態(tài)。鋁液高度處于22cm左右時，槽膛底部的電解質沉淀基本位于陽極投影下部。鋁電解槽槽膛形狀較規(guī)整，槽幫結殼較厚，陰極鋁液內的電流分布較好。陰極鋁液面比鋁液水平為15cm時有所減小，因此

34、可以獲得更高的電流效率。當鋁液水平處于28cm時，結殼的厚度更為增大，鋁液鏡面更加縮小。這一點對電流效率的提高無疑是有利的。但由于此時伸腿過長，邊部結殼長大了陽極投影下，這無疑增加了陰極鋁液中的水平電流分量，對提高電流效率又起到了相反的作用。此外，由于電解槽的電流強度很大，會在鋁液中產生很大的使鋁液在槽中心隆起的電磁力。這種電磁力不僅與槽內的磁場強度和電流密度有關，還與鋁液水平的高低有關。鋁液水平越高，電磁力就越大，鋁液隆起就越高。當系列電流波動時，鋁液波動就更劇烈，嚴重時，還會引起局部極間短路，造成生產的不穩(wěn)定，并使電流效率降低。因此，對于本公司190ka大型中間下料預焙陽極電解槽來說，按照

35、鋁電解槽最佳鋁液高度的評價標準，應該說，鋁液高度為22cm的技術條件是合理的。鋁液在槽內受磁場影響，流動較先前劇烈，其鋁水平適宜保持在25cm以上，但不能過高，過高的鋁液水平容易使電解質冷縮和保持不住所要求的鋁液水平，使電解質溶解氧化鋁的能力下降，使爐底沉淀增多，這些都不利于正常生產。初步設計，將鋁液水平控制在2224cm之間。二）電解質水平電解質水平在鋁電解中非常重要，有電解槽“血液”之稱，在電解過程中起著溶解氧化鋁，導電和保持熱量的作用。電解質水平高，則電解質量大，溶解的氧化鋁多，可免除爐底沉淀，同時熱穩(wěn)定性好，可使電解槽在較低溫度下穩(wěn)定運行，提高警惕電流效率。但過高會使陽極浸入太深，陽極

36、使用率降低，同時陽極側部導電增多，引起槽內水平電流加大，鋁液波動過大，易產生電壓擺，降低電流效率。電解質水平低，則熱穩(wěn)定性差，易出病槽，更有害于電流效率。保持適宜的電解質高度可以:(1)較好地溶解a4 03,保持a120,濃度相對穩(wěn)定,減少陽極效應;(2)減少爐底沉淀,減少爐底壓降;(3)增加對陽極的濕潤性,有利于電壓穩(wěn)定保持.電解質高度以不淹沒和沖刷陽極鋼爪為原則。目前，大型預焙槽的電解質水平在200220mm為宜，以確保溶解足夠的氧化鋁和保持陽極底掌下熱量的必要傳導。（五）低極距（低電壓）控制槽工作電壓是電解槽陽極母線與陰極母線之間的電壓降，一般從與電解槽并聯(lián)的直流電壓表上直接讀得。當電流

37、強度確定后，槽工作電壓的大小既取決于電解槽極化電壓和各部分導電體的電壓降的大小，又取決于電解槽的類型、操作制度和加工方法。生產過程中，我們保持槽工作電壓的基本穩(wěn)定。除穩(wěn)定操作制度及采用合理的加工制度外，要盡可能降低非有效電壓降，比如陽極導桿、陽極導桿與陽極大母線之間的接觸壓降、爆炸焊片與母線電壓降等。電壓過高會多消耗電能，同時增加電解槽的熱收入，使電解槽走向熱行程；電壓過低，熱收入減少，維持不了電解槽的熱平衡，會使電解槽走向冷行程。我們對電解槽進行了電壓平衡測定，各部位壓降統(tǒng)計如下：190ka中間下料預焙槽電壓平衡數(shù)據(jù)測量表測試內容項 目電壓降（v）備 注一、陽極母線斜立柱母線0.020端部橫

38、母線0.017陽極軟帶0.011陽極橫母線0.021小 計0.069待添加的隱藏文字內容3二、陽 極卡 具0.015鋁 導 桿0.020爆炸焊塊0.007鋼 爪0.035陽極炭塊0.110炭塊為平陰豐源碳素廠產品鋼 - 碳間0.130小 計0.317三、陰 極0.330特指爐底壓降四、陰極母線陰極軟帶0.015a側水平段0.022陰極連接0.028小 計0.064五、電解質電解質本身1.3341.4由經驗數(shù)據(jù)得氣 膜0.25反電動勢1.726小 計3.310合 計4.104.14可見，續(xù)建新啟槽經過一段時間后期管理后，槽壓我們可以設置在4.144.16v之間，此時極距在4.04.5cm之間。（

39、六）電流強度的強化控制在電壓較低、鋁水過高的生產過程中，需要解決過熱度低的技術關鍵，只有增加熱供入，其方法主要便是提高槽電壓。而我公司經過試驗摸索，利用強化電流強度提高電解質過熱度，并結合了系統(tǒng)的理論以及詳細的測量數(shù)據(jù)，分析研究了當強化系列電流后，對電解槽運行的各種影響。一般說來，鋁電解槽強化電流后，槽電壓技術參數(shù)的選擇對電解槽的熱平衡的改變起著最重要的作用，通常電解槽強化電流后，如果保持原有的技術參數(shù)，特別是極距不變，槽電壓比強化電流前要提高，但是在操作上一般都不這么作，而是將槽電壓保持和原來一樣或比強化前稍低一些，如果電解槽的極距不低于4cm，槽電壓比強化前稍低一些為好，這是因為槽電壓的變

40、化比電流的變化對電解槽熱平衡的影響大的多，如：190ka電解槽，槽電壓從4.10v提高到4.20v，或從4.20v降低到4.10v，由于電解槽槽電壓的提高和降低都是通過提高或降低極距實現(xiàn)的，因此提高和降低槽電壓而使電解槽電熱功率的增加或降低全部發(fā)生在電解槽極間電解質熔體中，此時電解槽單位時間（1h）內提高和將低的電熱能為：i vt190ka0.1v1h19kwh 現(xiàn)在再分析和估算一下，電解槽電流增加或降低1000a對電解槽熱平衡的影響，仍然以電解槽電流190ka。槽電壓4.15v，如果選擇陽極上表面氧化鋁和槽殼為電解槽的熱平衡體系，則電解槽熱平衡體系內的電壓降約為3.75v，除去電解槽的反電動

41、熱1.7v，則電解槽平衡體系內的發(fā)熱電壓vt3.751.72.05v。因此電解槽的電流增加或降低1ka時。其電解槽熱平衡體系內的熱平衡在單位時間（1h）內增加或減少為：vtit2.05v1ka1h2.05kwh 由以上兩式計算結果可以看出，對一個槽電壓為4.15v，電流為190ka的電解槽來說，僅從熱平衡的角度去分析，其槽電壓升高或降低0.03v對電解槽產生的熱效應，與電解槽電流強化或降低3ka時對電解槽熱平衡體系產生的熱效應是基本一樣的。因此，當電解槽的電流從190ka強化到193ka后，電解槽內的熱功率要增加6.15kw，為了要維持原有的電解槽熱電平衡不變，可采取如下兩個方法：1）減少陽極上面保溫層的厚度，增加上部氧化鋁保溫層的散熱。實際上隨著電流強化后陽極、陰極、陽極鋼爪、陰極鋼棒電流密度的增加和溫度的提高都會使電解槽的散熱量增加。幾個方面的共同作用，使電解槽散熱增加6.15kva是可以實現(xiàn)的。調整其他技術條件同樣可以實現(xiàn)對溫度的調節(jié)。2）可根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當?shù)慕档碗妷骸２粶p少保溫層的厚度，其它技術條件不變，適當降低槽電壓，將槽電壓從目前的4.15v逐步地隨