350kA预焙铝电解槽工艺技术的选择与条件优化

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摘要：本文主要介绍了电解铝的工艺技术选择以及条件的优化，通过某厂在生产电解铝过程中的具体实施过程，提出了在生产过程中应该建立起系统管理思想优化工艺技术和系统以达到预期目标。

关键词：350ka预焙铝　工艺技术　条件优化

一、350kA预焙铝电解槽常见技术问题

以某公司投入的350kA预焙铝电解槽为例，在生产过程中主要有电解槽槽温偏高、效应受控率较低、效应系数较高、辅助系统的流程不畅通、设备缺陷较多等问题。为有效解决这些技术问题以及对一些技术进行优化，组织了系统的优化过程。

二、优化过程

1.确定主要优化目标

主要从生产工艺和生产设备两个方面考虑。在生产工艺方面主要是降低电解槽槽温和效应系数，生产设备方面主要是消除设备缺陷和改造系统，确保其畅通。

2.定期分析

根据进度安排，半个月或一个月召开一次有关技术进展的分析会议，对前一段时间工作进行小结对下一阶段工作进行合理安排。对上一阶段中出现的问题进行讨论，确定解决方案。

3.建立数据分析统计台账

4.提高职工的业务水平

定期对职工进行技术培训，包括作业人员的专业培训和现场的操作培训。通过培训，提高职工的技术水平和操作水平，最低限度的较少操作错误。

5.严格控制技术条件的稳定性

制定切实可行的技术条件操作的标准，在操作中严格按照操作标准控制各工艺技术参数。

三、优化工艺技术条件

1.确保供电质量的稳定

供电稳定是电解槽稳定生产的首要前提, 公司在350kA电解槽投产后, 由于供电的稳流系统没有同步投运, 直流电流的强度长期在330~ 360kA范围内波动,电解槽的工艺技术条件控制难度大相当大。为了确保电流稳定，要求供电单位严格将供电电流控制在350±2 kA。

2.降低电解槽效应系数

在2006年投产后一个月内，电解槽的效应系数平均值达到0.5次/槽·日，平均效应时间高达8~12min。长效应、突发效应、重效应等频繁发生，系列电流的强度供应极其不稳，电解质的温度升高，槽帮熔化，导致工作环境恶化，增加工人的劳动强度，最为严重的是造成电解槽的技术条件波动。针对效应系数较高，突发效应较多的问题，本技术小组制定了针对性的控制措施，主要有提高供料的质量，均匀下料，降低低温的效应，使效应次数逐步下降为0.30次/槽·日，效应的时间压缩在5min内。

3.严格控制铝水平和电解质水平

如果生产过程中铝的水平和电解质的水平过高或者过低都会使电解槽向冷槽或热槽发展。在电解槽两个过冷和过热两个水平的控制上, 选择铝水平保持在18~20cm之间，电解质水平保持在19~22cm之间, 若超出规定的标准, 及时地补充冰晶石、电解质块或取出部分液体电解质。同时提高出铝的精度, 每次出铝误差严格控制在-20~20kg之间。

4.合理的调整分子比

大型的预焙电解槽的生产管理中一个重要的技术参数是分子比。一般情况下, 对电解质的成份要进行定期分析，以便通过适时添加NaF或AlF3来进行调整。通过实践可以发现, 电解槽的分子比一般控制在2.2~2.4较合适。

5.合理控制电解质的温度

电解质的温度对电流效率影响比较大, 如果温度过高,容易增加反应过程中铝二次反应的损失; 温度太低, 导致电解质发生收缩, 造成炉膛发生缩小, 在电解质中溶解Al2O3的能力有所下降, 炉底的沉淀会增加,炉底的压降也增加。由于电解质温度不一致, 一些槽子的效率低下。炉膛不整齐, 造成个别的槽在阳极发生脱极现象, 给会生产带来极大的危害。因此，温度控制是主要的优化目标, 采取分段调整办法，例如降低槽内电压、调整电解质成份、控制效应系数等, 使电解槽温度逐渐降到963℃ , 并保证其它的工艺参数合理匹配。

6.降低槽内电压

电解槽的工作电压由阴极压降、阳极压降、效应分摊电压和电解质压降构成。优化前工作电压平均控制在4.23V左右, 效应的平均升高电压为0.036V。在优化期间, 集中对电解槽的各个部位压降情况进行精确测量, 然后分阶段、有针对性的从调整电解质的成份、提高换极的精度和阳极的组装质量, 降低短路口的压降和阴极的压降, 最终，将工作电压控制在4.17V, 使电解槽的运行进一步稳定。

四、生产设备系统优化

1.原料供应系统

在供料系统投入使用后, 发现主要存在供料量不足, 通过计算以及实践发现, 原设计方案中空气提升机为8t/ h, 24h连续工作, 仍然不能满足生产过程中生产用料的需要, 导致电解槽的缺料效应增多。后来经过分析和论证, 将该空气提升机改造成了出力为15t/ h, 间歇式供料。此外对下料时出现时多时少, 槽内沉淀, 电解槽氧化铝浓度的降低, 供料不均匀进行了改造, 使新鲜的氧化铝和载氟的氧化铝合理搭配, 满足生产的需求。

2.铸造系统

电解铝生产的最后一步是铸造系统，铸造生产线投产后，铸造机的故障率非常高。故障原因主要为铸造机的震动过大，铝锭的表面质量差，生产出的产品不符合质量标准；铸模不规则, 铝锭在堆垛后钢带不能够入槽。这些问题通过更换链条, 改善液压系统, 改进铝锭铸模的内型等措施逐渐消除，铸造机运行转入正常。

五、优化效果

优化后通过对获得的技术参数和经济指标进行分析发现，选择的技术条件优化是正确的，采取的措施取得了较好的效果。

六、小结

通过对技术条件的优化，对350kA电解槽的生产管理以及工艺条件优良初步了解，为我国的特大型预焙电解槽运行和管理积累了一定经验。通过对工艺进行优化和系统的消缺改造, 大大缩短了电解槽的生产不稳定期, 提前达到了预期目标。

参考文献

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[2]李戬，蒲海年. 350kA大型预焙槽启动后期管理实践[J].中固有色冶金.2011(1).

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