铝电解槽启动后期的管理

张保社

（新疆有色金属工业集团稀有金属有限责任公司可可托海836300）

铝电解槽启动后期的管理

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铝电解槽在确保大修材料质量的前提下，电解槽经过启动初期的高槽温、高槽电压、高分子比、高电解质水平逐步走向正常生产，在启动后,电解槽将产生一系列重要变化，各项技术条件缓慢地向正常生产指标靠近，在此期间，保持合适的技术条件，建立稳定规整的槽膛，将有效延长电解槽的寿命，在正常生产周期内电解槽的运行将达到较好的经济技术指标。这期间管理的好坏，将对电解槽的整个生产周期带来至关重要的影响。

电解槽启动后期电解质铝水平槽电压效应系数槽膛内形

铝电解槽的生产周期一般在1 500天左右。如果在对电解槽进行大修时，确保了大修材料质量的前提下，在生产管理中尤其是在启动后的前3个月，保持合适的技术条件，建立稳定规整的槽膛，将有效延长电解槽的寿命。在生产周期内电解槽的运行将达到较好的经济技术指标。电解槽经过启动初期的高槽温、高槽电压、高分子比、高电解质水平逐步走向正常生产。在生产周期内，要经过一定的过渡时期，称为非正常期，这期间的管理，直接关系到电解槽能否顺利进入正常生产，对电解槽使用寿命也产生巨大影响。铝电解槽在经过人工效应启动后，1到3个月时间内，电解槽各项指标日趋正常，槽体材料逐渐吸热升温，槽膛逐渐形成一段时间。在熄灭人工效应后到一次出铝，这段时间称为启动初期，而后电解槽就进入启动后期，启动后期电解槽将产生一系列重要变化，各项技术条件缓慢第向正常生产指标靠近，在电解槽四周逐渐形成槽帮结壳，这期间管理的好坏，将对电解槽的整个生产周期带来至关重要的影响。

1 启动后期电解槽技术条件的管理

在启动后期，电解槽的主要技术条件包括电解质成分、电解质水平、铝水平、槽工作电压、效应系数等，对这些技术条件应建立严格的管理制度。

1.1 电解质成分

在启动后期对电解质分子比要求较高，其一是满足电解槽能够以高分子比结晶形成坚固的槽帮，形成规整的槽膛，其二在新启动的电解槽中，阴极内衬材料会以较快的速度吸收氟化钠，为了保证满足内衬对钠的吸收，分子比在的第一个月应保持在2.8以上，随着运行时间的延长，阴极碳素材料对钠盐的吸收逐渐达到饱和，槽膛逐渐形成，在这个过程中，电解质的分子比应逐渐降低，在第3月左右降到2.6左右。钙离子、镁离子可以在阴极炭块表面形成电化学屏障，可以起到防止钠大量析出的作用，减少了高分子比对阴极炭块的不良影响，同时，氟化钙和氟化镁具有加速γ-Al2O3向α-Al2O3功能，α-Al2O3可以起到使槽膛更加坚固的作用，在启动后期，应根据电解槽内装入的原料的量及灌入电解质质量进行估算，确定加入氟化镁、氟化钙的量来调整，使他们的含量保持在总质量的3%～5%。

1.2 电解质水平

在启动初期，槽膛还处于生成形成期，砌槽材料还在大量吸热，槽体散热量大，因此要求保持较高的电解质水平来储蓄较多的热量，同时也可以保证电解质体系的热稳定性，一般可保持在27～30 cm，但随着电解槽运行时间延续，不断进行阳极更换，部分阳极消耗到正常换极周期，高度在18 cm左右，为了保证电解质不超过阳极表面，避免出现阳极钢爪浸入电解质发生钢爪熔化，发生阳极钢爪报废，原铝质量下降。在电解槽中，极距一般保持在4 cm左右，加上阳极高度，电解质水平一般要求保持在23 cm左右，基本达到正常生产水平。在启动初期，电解质高度主要通过控制槽电压和添加冰晶石来实现，要经常测量电解质水平及时调整，不足时应及时加入冰晶石，在换极时加入适量冰晶石为首选方法，在条件允许时也可适量调整其他电解槽电解液。

1.3 铝水平

随着电解槽温度逐步降低，槽膛逐渐形成，槽膛逐渐变小，对铝液形成镜面收缩，铝液不断产出，铝液高度逐渐上升，应每天进行铝水平测量，铝水平控制在18 cm左右，第一次出铝时间不能作硬性要求，应根据铝液实际高度来确定，首次出铝的铝水平不能低于17cm，应严格控制出铝量，每次出铝应少于周期内的产出量。

1.4 槽电压

在电解槽启动的第1个月，尤其是前半月，槽膛还未形成，阴极内衬处于吸热阶段，边部槽帮未完全长成，散热量大，电解槽热量损失较多，因此应保持较高电压来补充热量损失。在前半月槽电压下降应慎重，应建立严格的电压管理制度，密切配合槽温与电解质水平来进行电压调整。

1.5 效应系数

在启动初期，由于槽体散热快，电解质分子比保持较高，虽然采取保持较高槽电压来补充热量，但在槽底仍然可能出现过冷现象，导致电解质在槽底析出，形成槽底结壳，造成槽膛畸形。因此在启动后期应增加效应系数一般应高出正常期间0.5次/d，通过效应来产生高热来保持炉底温度，同时使槽底沉淀及时熔化从而保持槽底干净。

2 槽膛内型

电解槽进入生产正常的另一个重要标志。在电解槽中，由侧部炭块内壁和底部炭块表面形成的空间，称为槽膛。在电解过程中，侧部炭块内壁上沉结着一层由刚玉（α-Al2O3和冰晶石组成的结壳，它分布在阳极周围，形成一椭圆环。由这一圈结壳所规定的槽膛形状，工业上称为“槽膛内型”。这层椭圆形的结壳，是电和热的不良导体，能够阻止电流从侧壁通过，减少电解槽的热损失，同时，保护阳极四周的槽底。它的另外一个作用是将槽底铝液挤到槽膛中央，使铝液镜面收缩，有利于提高电流效率。

为了使建立起来的炉膛具有较好的热稳定性，在电解槽启动后期的管理中应注意：⑴启动的第1个月必须采用高分子比的电解质成分来保证炉膛的稳定性，电解质成分结晶形成的热稳定性、熔点较高，可以避免生产过程中槽温波动而炉膛熔化破坏槽膛内型；⑵控制好电解质温度的下降速度，避免槽膛结晶过快或过慢形成，形成畸形炉膛或长时间不能建立，影响正常的生产技术条件的保持，降低电解槽的使用寿命。一般在启动后的前3天，要求槽温下降快些，使其尽快在槽四周内壁结晶一层薄的电解质槽帮来保护阴极内衬，之后槽温下降的速度放慢，利用较长时间平稳的降低温度使结晶晶格完善，生成的槽膛结实坚固。

在槽膛的形成过程中，除了控制好各项技术条件外，还应利用换阳极时检查槽膛的形成情况，进行调整。

[1]邱竹贤，沈时英，蔡祺风.铝电解.冶金工业出版社，1981.

[2]田应甫.大型预焙铝电解槽生成实践.中南工业大学出版社，2001.

收稿：2014-03-10