铝电解预焙阳极自动测高系统的应用

郑 斌

（广西华磊新材料有限公司，广西 百色 531400）

铝电解过程中阳极更换是一项重要的作业，阳极更换消耗的人力多、物力多，对铝电解经济技术指标的影响显著。

传统的方法是采用人工斗尺划线确定残极底掌高度，然后在残极底掌高度的基础上考虑预留高度、残极新极高度差，最终确定新极放置高度。使用这种方法换极过程中，斗尺会发生形变，划线使用粉笔，容易产生误差，降低了换极的精度，从而影响到电解槽的稳定性和经济技术指标。同时，换极时工人需要靠近铝电解高温熔盐和高温的残极，有烫伤的风险[1-3]。

为了提高换极精度，降低人工换极安全风险，国内一些企业开发了铝电解预焙阳极自动测高系统。该系统采用机械装置代替人工测量换极过程中高度数据，提高了换极精度，降低了人工换极安全风险[3-5]。某企业调研后发现了国内不少企业在采用预焙阳极自动测高系统后获得良好的经济技术指标，也开展自动测高系统的工业应用，并进行了经济评估。

1 测量原理

铝电解预焙阳极自动测高系统主要部件包括齿轮齿条，位移传感器（增量编码器），参考基准，显示屏和控制系统等。齿轮和位移传感器固定在天车的固定位置，齿条固定在阳极活动架上。

阳极提升机构上下运动时，垂直直线运动经过齿轮齿条转换为圆周运动，通过光电传感器输出脉冲信号，再由信号处理装置处理为实际距离值给予显示、控制。为保证新极残极的同水平度，需去掉新极残极的高度差。换极过程中通过测量残极底掌水平面到参考平面之间的高度h，保持此高度不变，并在该参考平面上用新阳极换下残极，此时就消除新阳极和残极的高度差，同时考虑新极的预留高度，在此基础上将新阳极垂直移动h高度，就可以保证电解槽上新阳极与残极同水平度。

使用铝电解预焙阳极自动测高系统换极过程主要包括四个步骤，①测量残极在电解槽的高度，即残极初值a；②测量残极底掌水平面基于参考基准平面的相对值值b；③测量新极底掌水平面基于参考基准平面的相对值，获得新阳极与残极底掌水平面到参考基准平面之间的高度差h；④获得新极高度计算值d=a-h，按照高度计算值放置新极。

2 应用效果

（1）提高阳极换极质量。

铝电解预焙阳极自动测高系统的测量精度可以达到±1mm，这为提高换极精度提供了硬件保障。换极作业工人经过培训后，换极质量大幅提高。原来采用人工斗尺划线时，新阳极与残极底掌水平高度差降低到±2mm，为提高电解槽的运行质量提供了基础。

图1 使用铝电解预焙阳极自动测高系统换极过程示意图

（2）电解槽运行稳定性提高，经济技术指标优化。

采用铝电解预焙阳极自动测高系统后，新阳极与残极底掌水平高度差降低到±2mm，新极16h导电合格率提高，电解槽的针振和摆动降低。原来斗尺换极需要两个人配合作业，采用铝电解预焙阳极自动测高系统后，一个人可以完成残极、新阳极高度测量和新极位置确定，节省了换极工的时间和精力，换极工有更多的时间和精力对电解槽进行精细化管理，改善了电解槽的经济技术指标。

（3）改善了换极工的操作环境，降低电解高温熔盐和高温残极烫伤换极工的风险。

3 经济评估

企业一个工区46台电解槽使用一套铝电解预焙阳极自动测高系统连续稳定运行一年，采用铝电解预焙阳极自动测高系统后，电解槽的年平均电压由3.865V降低到3.852V，降低13mV；年平均电流效率由90.6%提高到90.8%，提高0.2%；年平均直流电耗由12713kWh/t-Al降低到12642kWh/t-Al，降低71kWh/t-Al。

一个工区电流效率提高0.2%，每年多产原铝约73吨，每年多消耗氧化铝140吨，按铝价1.35万元/吨，氧化铝价格2200元/吨，产生效益67.75万元。直流电耗降低71kWh/t-Al，电价按照0.35元/kWh计算，相当于吨铝成本降低24.85元，一个工区年产原铝约3.7万吨，降低成本近92万元。

综合考虑，使用铝电解预焙阳极自动测高系统后，工区降本增效约160万元。

4 结论

某企业开展了铝电解预焙阳极自动测高系统的应用，该系统应用后提高了换极质量，新阳极与残极底掌水平高度差±2mm以内。

改善了换极工的操作环境，降低电解高温熔盐和高温残极烫伤换极工的风险。电解槽运行稳定性提高，经济技术指标进一步优化，电解槽的年平均电压降低13mV；年平均电流效率提高0.2%；年平均直流电耗降低71kWh/t-Al，产生了良好的经济效益。