大型预焙铝电解槽工艺技术条件优化试验

摘要：本文通过对大型铝电解槽各项工艺技术条件对电解过程的影响进行了全面的分析和讨论。，提出了大型预焙铝电解槽的管理要建立系统的管理思想，通过工艺优化和系统优化管理，可以缩短电解槽生产的不稳定期，提前达到设计或预期目标。

关键词：铝电解槽;技术条件;优化试验;工艺

前言

近年来，随着我国电解液铝工业的快速发展，200kA及以上的大型前背电池以其高效、环保、节能等优点，我国电解铝生产的主导槽型已经并将继续发展到300kA及以上的大容量槽型，受人员素质、操作素质、设备故障率高等诸多因素的影响，但是，在一个不正常的时期内，工艺和技术条件长期波动，导致电解液厂各项技术经济指标长期低效。目前，某厂大型预背式铝电解槽是我国生产能力最大、设备最现代化的电解槽。在生产管理和工艺条件控制方面，没有成熟的经验可以借鉴。为提高大型预焙铝电解槽的生产管理和工艺技术条件的控制水平，尽快缩短非正常期时间，实现大型预焙铝电解槽安全、稳定、高效运行

1 优化过程组织

1.1确立攻关方向

从生产工艺和工艺条件的控制来看，降低槽温影响系数是主要方向，促进其他工艺技术条件的优化管理和电解槽的稳定生产，从工厂管理的角度，重点组织设备消缺、系统改造，实现全过程的平稳运行。

1.2明确责任分工

根据小组人员专业特长，按照现场指导，工艺质量监督和设备消缺，资料数据的分析整理等多个方面，分头开展工作。

1.3建立定期分析会议制度

每月组织召开一次技术分析会议，进行阶段性小结。针对上月存在问题，确定解决措施，明确下一步工作方向、目标。

1.4完善数据统计分析台账

加强对电解槽日常工艺参数的统计分析，确定变化规律，确定电解槽的发展趋势，及时调整，保证电解槽的平稳运行。

1.5强化职工业务技术培训，提高业务技术水平

车间采用课前会、专题技术讲座等培训形式，对操作人员进行专业技术和现场培训。培训能显著提高员工的专业水平和业务能力。

1.6严肃工艺纪律，强化技术条件控制的稳定性

为保证电解液电池工艺参数控制的稳定性，该单位制定了切实可行的工艺条件和操作标准，严格按标准控制电解液电池工艺参数。

2工艺技术条件的优化

2.1稳定供电質量

稳定的电源是电解液稳定生产的前提。350kA电解液投运后，由于运行中的电源稳流系统故障，直流强度在330kA到360kA之间长期波动，波动范围达到30kA，给运行带来困难，鉴于这种情况，利用饱和电抗器的电压控制功能跟踪调整时间，并作为考核指标对供电方进行责任考核，使平均电流强度波动2kA，。

2.2严格电解质水平和铝水平

电解质水平和铝水平过高或过低，都会使电解槽向热槽或冷槽方向发展，这也是电解槽运行不稳的一个重要原因。因此，在电解槽两个水平的控制上，选择了电解质水平保持在19～22cm，铝水平保持在18～20cm，超出规定标准时，及时补充电解质块、冰晶石或取出部分液体电解质。

2.3合理调整分子比

正常生产电解槽由于原料Al2O3中含有一定的Na2O，在电解槽进行电化学反应时，生产NaF，使分子比增高，通常不需要添加NaF，所以平时一般通过添加AlF3来降低分子比，降低电解质初晶温度，增大过热度，这也是正常生产期间AlF3消耗多的原因。通过实践发现，特大型预焙电解槽分子比控制在2.2～2.4比较适宜。

2.4控制电解质温度

电解液温度对电效率影响较大，温度过高会增加铝的二次反应损失;温度过低，电解液收缩，导致炉膛收缩，溶解电解液中氧化铝的能力降低，沉淀增多，压降增大，由于电解液温度不同，部分槽效率不高，因此，温度控制是优化的主要目标，采用逐步适应的方法，假设电解液成分等的适应性考虑了963 摄氏度上电解液的温度;保证了其它工艺参数的适当协调。

2.5降低槽电压

优化期间，集中对电解槽各个部位的压降情况实施了精确测量，然后分阶段有目的的从调整电解质成份、提高换极精度和阳极组装质量，降低短路口压降和阴极压降等入手，最终把工作电压控制在4.16～4.18V，电解槽运行进一步稳定。

3 优化取得的效果

（1）优化前平均电流效率90.6%，优化后平均电流效率92.93%，增加2.33%;增产原铝1474t。

（2）优化前铝锭交流电耗14549kW·h/t-Al，优化后平均交流电耗14267kWh/t-Al，吨铝节电282kW·h，优化期间累计节电1658万kW·h。

（3）通过优化，改善了工作环境。优化前，电解槽温度高，操作环境恶劣，职工无效劳动多;优化后，电解槽温度明显下降，电解车间环境温度也大大降低，工人工作效率和操作质量明显提高，操作技能进一步熟练。

4结论

（1）通过技术条件优化活动，初步掌握了350kA电解槽生产管理和工艺技术条件控制方法，为我国特大型预焙电解槽的运行管理积累了经验。

（2）大型预焙铝电解槽要确立系统的管理思想，整系列投产运行的电解槽的管理要与企业的管理思想，人员素质，设备状况等有效结合起来，因地制宜，从而取得良好的技术经济指标。

（3）通过工艺优化和系统消缺改造，缩短了电解槽生产不稳定期，提前达到设计或预期目标。

参考文献

[1]边友康，刘钢，丁凤其，等.大型预焙铝电解槽现代工艺技术条件的选择与实现[C]// 铝电解高技术国际研讨会.2018.

[2]刘宝立，姜宝伟，马连武.135kA预焙阳极铝电解槽"四低一高"工艺实践[J].有色矿冶，2003，19（2）：28-31.

[3]胡金平.降低大型预焙铝电解槽阳极效应的实践[J].有色冶金节能，2010（01）：24-27.

作者简介：

赵建国 邢二超1989.01 男 河南洛阳 汉 大专（河南科技大学）电解工艺工程师，铝电解技师、助理工程师 河南中孚铝业有限公司，研究方向： 大型预焙铝电解槽生产技术管理