应用新技术降低240kA铝电解槽电耗

摘 要：在240kA铝电解槽大修的过程中应用多种有效的技术，可保证系统的安全运行，而且实践也充分证明，应用新技术对240kA铝电解槽进行结构优化，可有效地解决电解槽在低电压条件下能量不平衡的问题，从而维护电解槽的平稳运行，减少铝电解槽的电能消耗。

关键词：240kA铝电解槽；新技术；结构优化；电能消耗

中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）33-0267-01

某企业投资铝电解槽低电压节能与减排综合技术创新的产业化示范工程项目，指派专业的技术人员到国外学习和调研，掌握了一些新的工艺和设备的应用现状，并在调研的过程中掌握了较多的专业性资料，如今在企业内部实施低电压试验，而这种电解槽在应用的过程中可有效提升经济指标，同时达到节约能耗的效果。

1 新技术的应用

1.1 高导电性阴极钢棒技术的应用

高导电性阴极钢棒可有效降低炉底压降，于钢棒出电处使用适量的绝缘材料，可起到控制阴极钢棒端导电面的作用。且阴极钢棒的结构也因此发生了较大的变化，钢棒的厚度也因此有所增加，炉底的压降明显下降。又因为普通阴极钢棒与高导电性阴极钢棒的结构不同，高导电性阴极钢棒主要采用分段式结构，其尺寸较普通阴极钢棒明显减小。所以将两种阴极钢棒对阴极的压降与水平电流的影响进行仿真处理，结果显示普通阴极钢棒的水平电流平均值、炉底压降以及电阻率要明显高于高导电性阴极钢棒。所以，采用高导电性阴极钢棒可有效保证电解槽的稳定运行，并且还可明显降低槽电压。

1.2 30%石墨阴极炭块和冷捣糊技术的应用

高石墨含量阴极炭块本身具有良好的性能，尤其是在抗钠性和抗腐蚀性方面，其优势更为明显，此外，这种材料也具有较强的导电性，因此其对降低炉底的压浆有着十分积极的作用；冷糊技术在环保性和捣实性上具有显著的优势，并且其焙烧收缩率较低。研究显示，30%的石墨阴极炭块电阻率差异较小，因此选用30%的石墨阴极炭块效果更佳。

1.3 优化阴极组装工艺的应用

在阴极组装中，应采用铺设石墨粉的方式，从而确保钢板与炭块接触更为充分，有效控制阴极钢棒和阴极炭块接触压降，可在炭块钢棒槽的底部铺置适量的石墨粉，同时采用样板刮平石墨粉的垫层。不仅如此，炭块钢棒槽的端头还应采用适量的糊料密封，从而有效减少石墨粉的损失。这里需利用性能较好的测量设备，从而充分保证铁碳压降测量的科学性及合理性。而为了更加有效地控制阴极炭块组装的效果，可采用专业的铁碳压降测试仪，增强测量的准确性。组装好后，其阴极温度需控制在室温上下，且规定测量标准在60mV以内。

1.4 电解槽保温结构的优化措施

若工作电压明显降低，普通槽的热收入会明显下降，由于其为低电压运行，电解质的含量也会有所下降，炉底的沉渣也会有所增多。换极之后，电压摆动十分明显。上述问题对电解槽的平稳运行有着十分显著的负面影响，所以，为了在低电压条件下，电解槽可以平稳的运行，并且具有良好的热平衡性，应在电解槽内部予以保温处理，同时还需进行科学的仿真计算，进而使其内衬结构更为合理。

2 电解槽焙烧启动及后期生产工艺技术管理

2.1 焙烧启动管理分析

在实际的工作中应按照标准和要求完成焙烧启动工艺操作流程，并结合实际增加分流片，从而有效扩大分流的面积。电流强度要采用分阶段增加的方式来处理，使其从120kA上升至240kA。另外还要对电解槽的冲击压予以更为科学的控制，以此有效减少热冲击对阴极的损害，避免阴极与阳极电流出现分布不均的问题，产生局部过热的现象。这里需注意，普通槽的冲击电压为4.3V，而试验槽的冲击电压为3.76V。

这种电解槽启动初期的电压要在6.5V以内，电解质的温度在1020℃以下，同时还要对电解质水平予以严格控制。每隔2h测量一次钢棒、炉底、炉帮和电解质的温度，若电解质温度在1020℃以上，应及时加入适量的铝液，以降低槽温，同时利用吹风降低槽内的温度。在非正常期，内槽电压、铝水平及电流效率等参数均需按照优化处理之后的方案予以妥善处理，这也能够有效避免因操作不科学对试验槽所构成的负面影响。

2.2 正常生产期工艺参数管理分析

在试验槽的正常生产期当中，结合电解槽运行的具体情况，科学设置不同类型的工艺参数，以此让电解槽维持物料与能量的平衡，使电解槽平稳运行。在长期实践过程中探索出电解槽运行的有效参数，表1为普通槽与试验槽的工艺技术参数对比表。

3 试验结果分析

3.1 保温效果测量

在实验中选择15台普通的电解槽，并测量了钢棒、炉帮和炉底的温度，将普通数据与试验槽数据进行了科学的比对，发现试验槽的钢棒温度、炉帮温度和炉底温度都均明显降低，在对内衬结构进行优化处理后，电解槽的保温效果也有了质的飞跃。

3.2 炉底压降测量

随机选择10台普通槽的炉底压进行测量，并与试验槽进行了科学的比对，在测量中发现，试验槽与普通槽相比，炉底压降显著减少，效果较为明显。

3.3 炉膛内形对比

随机选择15台普通槽，对炉帮厚度进行了测量，同时将这一数据与试验槽数据进行了详细的比对，测量和分析中发现，试验槽的平均侧部炉帮的厚度与底部的炉帮厚度要比普通草更薄。虽然在电解槽内部增加了内保温材料，但若使用相同的工艺，试验槽的电压更低，且炉帮成形的效果也相对较好。在电解槽启动的初期，其形成速度不如普通电解槽，但是在炉帮启动运行一个月之后，炉帮的厚度与普通电解槽相差无几。

4 结 语

总之，几种新技术的应用一方面解决了电解槽低电压运行过程中所出现的角部伸腿肥大问题，另一方面还可有效解决电解质水平较低的问题，当前，新型的电解槽能够保持长期平稳的运行，且阴极内衬在应用的过程中也没有产生较为明显的故障，极具推广价值。

参考文献

[1]王 刚，李 贤.综合节能技术在240kA铝电解槽上的应用[J].有色金属（冶炼部分），2017（1）：32～35.

[2]王 旋，胡红武.240kA铝电解槽燃气焙烧启动技术的应用[J].轻金属，2017（6）：35～39.

收稿日期：2018-10-19