500KA大型预焙阳极电解槽启动后期技术条件管理

王海军，刘 荣

（内蒙古创源金属电解二系列，内蒙古 霍林郭勒 029200）

近年来，我国电解铝企业所建电解槽容量越来越大，系列安装槽台数也越来越多，如何取得优秀的生产指标，成为各大铝企业相互学习的热点问题。从多年的电解生产实践中来看，大型预焙槽能否长期稳定高效生产，主要靠电解槽启动后期炉帮的建立以及正常生产过程中稳定的过热度控制。如果电解槽没有较厚的炉帮，生产不会稳定，也不会有较高的电流效率。国内最近几年新投产的电解系列很多，有的电解系列启动后期出现冷槽，电解槽伸腿肥大，不利于后期正常生产；还有的电解系列启动后期不长炉帮，启动后就开始往外取电解质，造成效率低、指标差的现象，由此可见电解槽建立规整炉膛是非常关键的。国内很多著作只是从原理上对如何建设与维护规整炉膛方面进行描述，而直接可以采用的实践探索不是很多。

1 炉膛内型的的理想状态与主要作用

启动后期管理的主要目标就是建立稳固规整的炉帮。炉帮是由液体电解质析出的高分子比冰晶石和α氧化铝所组成的固体结壳，均匀的分布在电解槽内侧壁上，形成一个椭圆形环。炉帮的构建过程实质上是电解质溶液偏析层层凝固的过程，也是一个在较好的技术条件下形成热平衡的过程。

2 快速建立炉膛的管理工艺

在500KA电解槽建立规整炉膛的实践上，笔者打破传统电解槽启动后三个月才能正常的生产的理念，后期管理利用两个月建立炉膛收到良好的效果，节省能耗，槽况平稳，指标稳步上升，特别是在电解槽长期稳定、高效上起着决定性的作用。

2.1 快速建立炉膛过程中需注意的问题

快速建立炉膛，是相对传统后期管理三个月而言的，由于采用快速降电压技术会造成热收入快速减少，极易造成电解质收缩快，从而导致分子比槽温等技术参数跟着快速变化，需要注意以下几点：

（1）在高电压期及时补够足量的电解质量，避免电压下降以后补充电解质块所需的能量输出，同时又要避免总高过高出现电解质侵蚀倒打料层发生侧部漏槽安全事故。

（2）根据分子比下降幅度，要及时向槽内补充纯碱，使分子比按照控制范围保持。

（3）由于灌的在产铝量大，在添加氟化铝降分子比的过程中要根据分子比下降幅度以及过热度情况及时往外带铝防止炉底冷、长伸腿现象发生。

（4）严格控制效应系数，特别是减少难灭、长时间效应对已经形成炉帮的破坏。

（5）加大炉面维护力度杜绝氧化现象发生，加强碳渣的打捞力度预防阳极长包、返热等病槽发生；如果炭渣未及时打捞出来，在降低设定电压过程中，增量期下料槽电压却往上升高，高于上限控制区域，槽控机就会降电压造成压极距，电解槽火苗亮黄色、长而无力，槽温不降低反而升高，此时应该提高设定电压，拉开极距，让炭渣分离出来，严重时要把返热处的阳极拔出来进行打捞炭渣，拉长NB间隔，待电解槽发生效应以后，槽况就会好转。

（6）保温料厚度要达到15cm~17cm，不宜过厚，并且使用足够的壳面块封堵，严禁在边部未结壳时候直接灌氧化铝，造成氧化铝不能及时溶解沉入炉底直接跟阳极底掌接触形成局部返热的现象。

2.2 启动后期技术参数的管理

2.2.1 效应管理及下料间隔调整

启动后打捞炭渣环节至关重要，在电解槽发生效应槽温上升装炉物料逐渐融化后，集中精力打捞炭渣，在灌铝后要发生1次~2次阳极效应。当电解质完全清理掉炭渣、封好壳面之后，就可以开通浓度控制。当电压下降到4.6V以下时，开通RC自动控制。

启动后期电解槽向正常生产过渡，电流效率是逐渐升高的。因此下料间隔调整必须与电流效率升高相匹配。一般来说，启动后10天内，电流效率以80%计算，阳极效应系数控制在1.0次/槽.日。启动后20天~30天，电流效率以90%计算，阳极效应系数控制在0.3次/槽.日左右。两个月左右时电解槽应达到正常生产时的状态，电流效率以92%计算，阳极效应系数控制在0.1次/槽.日左右。根据槽控机历史曲线增减量情况及时调整下料间隔，防止出现浓度过大、长时间大减量化炉帮的现象，同时要加强人工巡视力度减少堵料的发生，严禁出现连续几个增量期走满引发的长效应发生。以上两点都不利于电解槽保持长期、稳定生产。

表1 15日内槽电压的调整情况

表2 国内两家铝厂电解槽指标对比情况

2.2.2 槽电压的调整

采用快速降低设定电压的方式减少电解槽热收入，缩短电解槽启动后的高温时间，促进电解质中高分子比物质在侧部结晶。每当电解槽发生阳极效应后是降低设定电压的合适时机，具体调整方法：启动后槽电压在7v~8v之间，考虑到为后续启动槽培养电解质，12h后电压保持在6.3v左右，灌完铝以后电压保持在4.5v~4.8v之间，然后每天降低100mv，电压在4.25v时候开始每天降低50mv，一个月调整到正常设定电压3.960v。具体调整见表1。

目前，国内建设的新系列都采用大工区管理模式，因此在整个系列电解槽启动中，应该把所有的电解槽调整到相同的设定电压，不走因槽制宜的生产路线，降低电解槽差异性。

2.2.3 在产铝量

电解槽内的在产铝量直接影响电解槽热平衡的建立，同时也影响炉帮和伸腿的形成以及后期槽况是否稳定运行。500KA电解槽在产铝一般选择38吨，以此来匹配较大的电流强度以及平衡槽内磁场。启动后分三次灌铝，防止电解槽内衬温度骤降造成早期破损。现场具体操作方法如下：24h后连续灌铝两包大约23吨，48h后灌第三包铝10吨，第三天不出铝留3.3吨，到第四天开始出铝（此时槽内铝量为39.3吨，留38吨，出铝任务为1.3吨）。如果灌的在产铝量少，偏小的铝量不能平衡槽内磁场，造成铝液镜面波动大，电解槽内铝液层的二次反应增加，造成电解槽过热度大，不利于炉帮的建立。

2.2.4 电解质水平

启动初期电解质保持总高小于50公分的前提下，高限保持，第1周28cm~30㎝，第2周24cm~27㎝，第3周22cm~24㎝，第4周保持20cm~22㎝，一个月后保持在18cm~20㎝左右，防止阳极到周期以后电解质涮钢爪影响原铝质量现象。

2.2.5 电解质温度

启动后电解槽内衬仍处在吸热状态，扎固糊继续焦化，不宜降得过快。第一周保持在980℃~990℃，第二周保持在970℃~980℃，第一个月保持在965℃~970℃，第45天保持在960℃~970℃，第二个月保持在955℃~965℃。

2.2.6 分子比调整

分子比控制上，第一个月严格保持2.8~2.9，但分子比的调整一定要平稳，以建立坚固的高熔点的炉帮。由于新启槽内衬吸钠及液体电解质中较碱成分偏析造成分子比下降，氟化铝挥发分子比上升，待分子比不降反升的拐点开始添加氟化铝。国内A铝厂500KA电解槽在启动一个月后（25天）开始添加，利用两个月时间把分子比控制到2.35~2.45之间。经过后期测量发现炉帮厚度平均值在15cm左右，伸腿在阳极边部正下方，建立了良好的规整炉膛。使电流垂直流向炉底，铝液镜面波动小降低了铝的二次反应，取得了较高的电流效率。国内B铝厂500KA电解槽，在第二个月后开始降分子比，由于前期高分子比阶段没有用较大的在产铝量来控制过热度，造成过热度大严重损失了电流效率，经过后期测量发现炉帮厚度平均值在11cm左右，形成了较大的炉膛。两家铝厂分子比调整曲线见图1.

图1 两铝厂分子比调整曲线示意图

3 经济技术指标对比

国内两家铝厂纯净电解质成分，槽型一致，国内A铝厂按照笔者的后期管理工艺思路取得了良好的经济技术，达到同行业先进水平。通过对比发现两家铝厂的槽况稳定性和取得的经济指标相差较大，具体指标对比见表2。

4 结语

本文通过对500KA大型预焙槽启动后期管理工艺的实践，对比总结出电解槽后期管理过程中采用快速建炉膛的工艺控制思路、合理搭配各项技术条件较早的建立了电解槽能量平衡和物料平衡，降低了电解槽早期破损机率，取得了良好的经济技术指标，降低能耗，提高了企业在整个铝行业中的影响力。