300KA铝电解系列净化系统物料稳定控制技术探究

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随着世界铝冶金技术的飞速发展， 300ka400KA.450KA及以上级大容量电解槽技术相继涌现，使我国大容量铝电解槽技术领域总体技术水平跨入世界先进行列。.在现代电解槽电流强度不断加大的现在，稳定的物料供应就显得尤为重要。本文就我国铝冶金技术现状进行了阐述，对300KA电解烟气净化系统物料稳定控制技术进行了介绍，该技术的应用有助于解决电解物料不均的难题。

关键词：铝冶金；烟气净化；物料稳定；控制

中图分类号：O213文献标识码： A

一、我国电解技术的现状

近年来,随着国民经济高速发展,我国电解铝工业发展迅猛,铝产能与产量不断地增长,电解铝技术也有着快速的发展,概括来说,我国电解铝技术从80年代初期算起至今,经历了两次“飞跃”,第一次“飞跃”是在80年代初引进“日轻”160 kA中间下料预焙槽技术,第二次“飞跃”是上世纪末,沈阳、贵阳两个铝镁设计研究院在吸收、消化引进的160 kA中间下料预焙槽技术的基础上,通过使用先进的大型电解槽物理场模拟软件,独立开发了具有自主知识产权的190/200 kA、230/240 kA、280 kA、300 kA、320 kA和350 kA等大型先进的预焙阳极铝电解槽,并且应用于国内外的新建及改造的工程中,其各项技术指标,电流效率、直流电耗等得到了大幅的提高。但是,由于设计、施工、材料、控制管理等方方面面的原因,我国的电解铝技术与国外一流的电解铝技术还有一定的差距,达不到世界领先的技术水平。我国现有的最大槽型－350 kA电解槽技术与国外的电解槽技术仍存在一定的差距(见下表),处于相对落后状态,中国铝业公司要开拓国际市场、参与国际市场的竞争,必须占领电解槽技术的制高点。因此,发展高效、节能的大容量电解槽(400 kA)技术势在必行。

二、电解烟气净化物料稳定普遍存在的问题

2.1新鲜氧化铝下料不稳定，流量计量精度不高或处于失控状态。

主要是由于新鲜氧化铝中会含有一定的沙子等杂质，堵塞溜槽及现有冲板流量计等设备，造成氧化铝给料不稳定。操作人员只能根据贮仓料位的高低大致判断氧化铝的给料量。

2.2新鲜氧化铝在向反应器输送时分料不均。

现有的系统采用一根溜槽向多台反应器分料，分料采用挡板或孔板式，无法实现新鲜氧化铝的均匀给料，造成部分反应器和除尘器内的氧化铝增加，气流分布不均，且氧化铝循环次数差别较大，颗粒破损程度不一。

2.3循环氧化铝流量难以控制。

除尘器分为双漏斗形式和单漏斗形式。无论是双漏斗还是单漏斗，都依靠孔板或阀来控制循环和返回氧化铝的流量。由于氧化铝颗粒的流动特性，工人很难找到除尘器内氧化铝料位的平衡点，即循环氧化铝流量不是多了，就是少了；返回氧化铝流量也存在这样的问题，造成某一粒度的氧化铝集中排放。

2.4返回氧化铝中杂质结块堵塞输送管道。

氧化铝在输送和循环的过程中，会在除尘器、溜槽内产生一定的结块和夹带部分杂质，这些杂质和结块在气力提升机中会堵塞管道，即使经气力提升机到了贮仓内部，也会对超浓相输送系统造成堵塞。

2.5载氟仓出料口排料不均。

载氟仓下部设36个出料口，每18个出料口给一排电解车间供料。现场设计中18个出料口同时泄料，而实际上只有靠近垂直下料管的几个下料口排料，而其它的下料口排料量有限。

由此可知，一区烟气净化系统和超浓相输送系统在设备选型和投料方式上存在一定缺陷，对氧化铝载氟量的均匀性和氧化铝输送的稳定性造成一定影响。本技术通过改变除尘器的结构、新鲜氧化铝的投料方式以及氧化铝储仓顶部和下部的投料方式，最终实现氧化铝载氟均匀和稳定输送。

三、电解烟气净化物料稳定控制技术实施

针对上述问题，我们可以尝试实施如下物料稳定控制技术

3.1新鲜氧化铝给料和计量

在每套净化系统新鲜氧化铝的两个下料口分别设置1台旋转给料器，旋转给料器转速可调。根据系统需要氧化铝的量来调整旋转给料器的转速，基本实现新鲜氧化铝的稳定给料。

在每台旋转给料器上方设置过滤筛， 除去氧化铝中的杂质，便于氧化铝在溜槽输送，且不会堵塞下游的VRI反应器。

在给料机的下方设置冲板流量计，对旋转给料器进行校正（此设备在氧化铝物料性质稳定时，或工人掌握了转速与流量的大致关系后也可取消）。

新鲜仓中氧化铝下料口到溜槽之间的距离为2.4米。

3.2氧化铝输送和分料

在新鲜氧化铝溜槽上设置分料箱，对每台除尘器和反应器单独供料，减少人工干预。烟气净化系统每边6台除尘器，可设置一台一分三的分料箱；分料箱到反应器的溜槽设置为120mm宽的溜槽供料。

溜槽及分料箱的供风利用原有的高压离心风机即可满足需要。

3.3．循环氧化铝及返回氧化铝的控制

因除尘器的结构形式不一样，净化系统的改造形式也不一样，但目的都是要做到循环氧化铝和返回氧化铝之间的平衡，循环次数在可控制的范围。

双漏斗的形式，改造在双漏斗的下方增加一台小型的沸腾床，利用氧化铝溢流的原理对除尘器内的物料平衡进行控制。

3.4返回氧化铝的除杂措施

一般流化床的除尘器结构，本身就可以起到除杂的作用，但是除尘器的流化床较小或没有，不能起到除杂的作用，杂质顺着下料管进入返回溜槽。因此在返回溜槽与气力提升机之间设置一台除杂装置，该装置结构简单，操作方便，使杂质在进入气力提升机之前除去，利于后面的原料输送。

3.5仓顶多点下料装置

在每个贮仓顶设置两台多点下料装置，该系统可将载氟氧化铝下下料点由现在的2个增加到5个，并且只利用仓顶现有的留洞情况，而不需要额外开洞，保证仓顶的密封性。

该系统由氧化铝气固分离设备、分料系统、溜槽、供风风机及管路组成。从气力提升机来的氧化铝和气体混合物在分离器中简单分离，气体通过排气管排入贮仓，氧化铝颗粒在分向盘中分成3份。经过溜槽输送到不同的下料点，排入贮仓。下料点利用贮仓原有的一个下料点，仓顶排气的一个下料点和稀相输送的一个下料点。

3.6载氟氧化铝贮仓分区下料

将载氟氧化铝贮仓下的18个下料口分为两个区，每个区9个下料口，交替下料。改变原有仓底的供气系统，在每段风管上分别安装气流单项阀，通过控制阀门的开启来控制下料点的变化。

将原有两排溜槽汇合成一根溜槽，直接进入超浓相下料管。

以上改进措施都是在原有系统的基础上进行的修改，力争利用原有的设备，并对系统的正常运行造成最小的影响。通过以上改进措施，将最大限度解决氧化铝供料不稳、分料不均、循环次数难于控制、载氟氧化铝仓内分级、出料不均等问题，改善载氟氧化铝的超浓相输送过程，促进电解生产。

四、结语

综上所述我国铝冶金技术总体水平目前已达到了国际先进水平，但是生产过程中的某些具体环节仍然存在很多问题，如何从根本上、从源头给料解决物料不均的问题对于维持电解槽的稳定生产至关重要。本文对这个问题的解决方案进行了论述，应用此技术可以有效改善物料稳定，达到降低阳极效应系数，减少能耗的目的。

参考文献

[1]邱竹贤主编.《有色金属冶金学》.冶金工业出版社，2007.

[2]杨重余主编.《轻金属冶金学》.冶金工业出版社，2007.