電解槽焙燒啟動淺析

1、電解槽焙燒啟動淺析山東南山鋁業(yè)股份有限公司蔡祥文【摘要】通過對電解槽整個焙燒啟動過程分析,重點通過分析陽極電流分布和槽電壓變化規(guī)律,使我們不僅僅停留在實踐經(jīng)驗的總結(jié)。而且能夠從理論角度分析問題出現(xiàn)的原因。采取適當措施避免問題發(fā)生,同時對焦粒焙燒啟動過程中一些現(xiàn)場經(jīng)驗的總結(jié),使管理人員能夠快速掌握電解槽焦粒焙燒啟動方法?！娟P鍵詞】電解槽,焦粒焙燒啟動引言現(xiàn)在大型預焙槽的焙燒大部分采用焦粒焙燒法,焦粒焙燒相比鋁水焙燒可避免鋁液對槽內(nèi)襯材料的沖擊,同時電解質(zhì)提前進入從而阻擋了鋁液從爐底及側(cè)部縫隙向外滲透。根據(jù)我公司焙燒啟動過程中容易出現(xiàn)的各種問題加以分析總結(jié),分析出其原因并采取合適措施避免類似問題發(fā)

2、生,通過對焙燒啟動過程中陽極電流分布及電解槽槽電壓變化規(guī)律研究,從理論上解釋其變化原因及變化規(guī)律,使管理人員能掌握焦粒焙燒啟動要點,避免焙燒啟動過程中異常情況發(fā)生。1 焙燒前準備工作1.1 鋪焦與放陽極要求及影響電解槽焙燒前要求鋪焦。對于焦粒的鋪設有嚴格的要求,鋪焦所用的焦粒粒度為15mm,要求鋪焦平整,陽極自然下落后與焦粒充分接觸,可用鋼板尺檢查焦粒與陽極是否接觸完全,對于接觸面積小的應重新調(diào)整陽極導桿位置,盡可能使陽極底掌與陰極炭塊接觸面積大。放下陽極后,可將陽極周圍焦粒向填充不實的部位塞進去。保證陽極與陰極底掌完全接觸。實際鋪焦過程中經(jīng)常容易出現(xiàn)這樣的問題,作業(yè)人員為保證陽極導桿與陽極大

3、母線之間縫隙小,鋪焦過程中往往將陽極外側(cè)焦粒鋪的比內(nèi)側(cè)稍厚一點,這樣陽極炭塊放下后陽極導桿向大母線方向傾斜,容易保證陽極導桿與大母線的間隙較小,但這種鋪焦方式會為以后的焙燒啟動工作帶來麻煩,具體的表現(xiàn)在由于陽極外側(cè)焦粒較厚,陽極外側(cè)接觸好,通電焙燒后外側(cè)電流就比內(nèi)側(cè)大,外側(cè)發(fā)熱量多導致冰晶石考槽幫一側(cè)先熔化,靠中縫側(cè)由于發(fā)熱量少中縫冰晶石熔化速度慢,由于中縫熔化差,不具備啟動條件造成焙燒時間被迫延長情況發(fā)生。1.2 軟連接與分流片的安裝要求安裝軟連接卡具要求固定軟連接與陽極大母線的弓形卡具頂頭處加絕緣紙(青稞紙。弓形卡具應避免與大母線上部及小盒卡具接觸,防止小盒卡具發(fā)紅現(xiàn)象。軟連接與陽極導桿及

4、大母線接觸面應盡量好,對于接觸面不好的軟連接可在接觸面處加1mm厚鋁軟帶。檢查接觸面好壞可采用打印紙塞接觸面,如大部分未接觸需重新安裝軟連接。分流片安裝質(zhì)量不好容易造成通電后與母線接觸部位發(fā)紅現(xiàn)象,使用分流片首先要檢查分流器與母線接觸面是否平整或生銹,如有以上情況需將接觸面進行除銹并打磨平整,安裝分流片要求加緊分流片的弓形卡具上頂絲采用加絕緣板防止電流通過弓形卡具導電,原來啟動過程中未加絕緣板曾出現(xiàn)過弓形卡具頂絲發(fā)紅現(xiàn)象,原因是由于電流通過弓形卡具頂絲導電,后來通過加絕緣板避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。分流片與立柱母線之間連接主要用夾板將分流片固定在立柱母線上,安裝分流器夾板時應避免螺栓與立柱母線接觸,

5、防止接觸部位通電后發(fā)紅情況發(fā)生。2 焦粒焙燒啟動要點分析2.1 通電焙燒過程中陽極炭塊電流變化規(guī)律熟悉焦粒焙燒通電后陽極電流分布的變化規(guī)律,正確分析電流發(fā)生變化原因是生產(chǎn)管理人員所必須掌握的,通過熟練掌握電流變化規(guī)律才能做到防患于未然,避免異常情況發(fā)生。焙燒期間電流變化情況如下,通電焙燒開始階段陽極電流分布比較均勻,原因是通電初期,各陽極下焦粒的電阻由于厚度一致,并采用同一批炭塊,其電阻值基本相當,陽極上各炭塊通過電流大小主要是陽極炭塊與焦粒電阻大小決定的,所以通電初期電流分布比較均勻,這樣有利于電解槽的均勻升溫,通常第一天,第二天很少出現(xiàn)陽極碳碗內(nèi)磷生鐵發(fā)紅現(xiàn)象,隨著焙燒時間的延長局部冰晶石

6、開始熔化成液體電解質(zhì)由于存在液體的電解質(zhì)該部位的導電性進一步增強,導電性好電阻小,同樣電壓情況下通過電流就大,電流大發(fā)熱量就多,冰晶石的融化速度就快,該部位電阻進一步降低,從而形成不良循環(huán),這就是用焦粒焙燒隨著焙燒時間延長陽極電流分布變得越來越不均勻的原因。從生產(chǎn)實踐中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)以下情況,即焙燒初期電流分布大的陽極隨著焙燒時間的延長電流越來越大,個別陽極電流過大造成陽極炭塊碳碗內(nèi)磷生鐵發(fā)紅現(xiàn)象,嚴重時甚至出現(xiàn)剛爪發(fā)紅現(xiàn)象。通過對陽極電流變化規(guī)律的分析,基本規(guī)律如下隨著焙燒時間的延長電流分布不均勻現(xiàn)象有逐步加劇趨勢,這就要求在焙燒后期要注意測量陽極電流分布,即使發(fā)現(xiàn)問題并采取措施,避免陽極電流過

7、大造成的磷生鐵熔化,避免局部過熱造成的陰極炭塊裂縫現(xiàn)象發(fā)生。2.2 通電焙燒過程中電解槽電壓變化規(guī)律電解槽通電后,電解槽的工作電壓不斷變化,通過全電流后沖擊電壓一般在4.8-5.5v之間,抬陽極前焙燒過程電壓變化規(guī)律基本情況如下,通電8小時后電壓降至3-3.3v,24小時后電壓降至2.8-3.2v,48小時后電壓降至2.22.4v,72小時后電壓降至2-2.1v,從以上槽電壓變化情況可看出槽電壓隨著通電時間的延長有下降趨勢,原因是由于通電時間的延長,陽極炭塊;焦粒層;陰極炭塊電阻隋溫度升高有下降趨勢,這三部分電阻儀串聯(lián)方式存在,通過電解槽電流不變,所以槽電壓隨著槽電阻的減小而下降,從槽電壓變化

8、看前期電壓下降快,后期電壓下降慢是由于槽電阻初期下降比較明顯,到后期陰極炭塊與陽極炭塊電阻基本穩(wěn)定,焦粒層電阻由于冰晶石熔化成液體電解質(zhì)導電是槽電阻略有降低,電壓的降低電解槽單位時間內(nèi)輸入熱量的減少,冰晶石的熔化速度變慢,所以通電焙燒三天后一般通過上抬陽極提高電壓增加熱量輸入,加速冰晶石熔化。2.3 拆分流片及軟連接注意事項拆分流片時先拆除與大母線連接處卡具。操作人員用麻包片蘸水包在分流片上,用力向兩邊拉,分流片與大母線脫離后迅速用絕緣板將分流片與大母線隔開,等分流片冷卻后,將與立柱母線連接處卡具拆開,將分流片移開。注意在此過程中避免與陽極大母線及導桿接觸以防止打弧光燒壞母線。拆軟連接前應先將

9、所有小盒卡具緊好后才能進行拆軟連接操作。2.4 抬陽極過程中注意事項抬陽極操作一般在焙燒72小時并拆去軟連接后開始進行,第一次抬電壓前必須保證大部分陽極周圍有液體的電解質(zhì)生成,可通過將鐵釬插入陽極周圍冰晶石中檢查冰晶石熔化情況。第一次抬陽極應采取點動操作,抬陽極過程中原則是上抬停止后電壓穩(wěn)定或有下降趨勢,才能進行下一次抬電壓操作。每次點動一下后觀察電壓變化情況,如抬陽極停止后槽電壓仍不斷自動上升,往往說明陽極電流分布有嚴重不均勻情況發(fā)生,原因是由于上抬陽極后如果部分陽極周圍沒有液體電解質(zhì)或很少,陽極底掌就會與焦粒脫離,從而導致該部分陽極電流分布為零或很小,這樣電流就集中在電解質(zhì)熔化較多的陽極上

10、,原來有少量熔化電解質(zhì)的陽極由于通過電流小熱量輸入不足導致電解質(zhì)又重新凝固,導致此類陽極處電阻升高電流減小,最終使電解槽槽電阻逐步自動上升,電流不變情況下導致槽電壓自動上升。抬陽極初期往往是電流分布不均勻最嚴重的時候,這就要求抬陽極后及時測量陽極電流分布,對陽極電流過大的極及時采取降溫措施。如實際操作中有此類問題出現(xiàn),應組織人員迅速測量陽極電流分布,對陽極電流超出正常3倍以上的陽極碳碗立即進行吹風降溫操作,避免陽極鋼爪脫落現(xiàn)象發(fā)生。隨著陽極上抬熱量輸入增加冰晶石熔化速度加快,抬陽極初期電流分布不均勻現(xiàn)象會逐步緩解,原因是由于隨著電解質(zhì)量的增加以及陽極與焦粒層間距的擴大,液體電解質(zhì)較多的陽極周圍

11、電解質(zhì)可通過陽極底掌向其他陽極底掌流動,使原來電解質(zhì)熔化較少的陽極也能通過液體的電解質(zhì)導電,這樣原來電流分布不均勻現(xiàn)象就會減少。所以抬陽極后期根據(jù)冰晶石熔化情況可適當加快陽極上臺速度,提高槽電壓增加熱量輸入加速冰晶石熔化速度,為電解槽啟動創(chuàng)造條件。2.5 灌電解質(zhì)時上抬陽極電壓變化及注意事項灌電解質(zhì)過程中陽極需逐步上抬,是電解質(zhì)通過陽極底掌下部及中縫從出鋁端流向煙道端,陽極上抬過程中電壓變化情況是從上抬陽極前電壓34v 很快上升到8-12v,然后基本穩(wěn)定在10v左右,灌電解質(zhì)時抬陽極整個過程雖然只有3分鐘左右,但上太陽級的速度有一定要求,開始灌電解質(zhì)時應當邊抬陽極邊觀察電壓變化情況,如果上抬陽

12、極速度過慢就會造成灌入的電解質(zhì)不能及時流走,引起電解質(zhì)從出鋁口溢出。初期上抬速度過快會造成部分陽極炭塊與電解質(zhì)脫離引起電壓過高現(xiàn)象發(fā)生,開始上抬陽極時應使槽電壓在正常范圍內(nèi)情況下使陽極上抬速度與灌電解質(zhì)速度向匹配,整個上抬陽極過程盡量將槽電壓控制在12v以內(nèi)。另外在灌電解質(zhì)前應先將除煙道端以外的槽蓋板全部打開,煙道端槽蓋板不打開的目的是防止在灌電解質(zhì)過程中液體電解質(zhì)遇純堿生成氣體向外飛濺燒傷操作槽控箱的工作人員,其他部位蓋板打開能方便地觀察電解質(zhì)的流動情況,同時也避免噴出的電解質(zhì)燒壞槽蓋板。2.6 灌電解質(zhì)的前提及液體電解質(zhì)流動通道分析灌電解質(zhì)前一般要求中縫大部分位置電解質(zhì)有一定的高度,一般要

13、求在20cm 以上,中縫電解質(zhì)高度越高越安全。但在實際操作過程中會出現(xiàn)由于個別陽極通過電流小冰晶石熔化少只有部分中縫化開。針對該種情況是否具備啟動條件,主要看中縫大部分位置是否化開,如基本化開,基本上具備灌電解質(zhì)條件,即使中縫局部未完全連通,也可進行灌電解質(zhì)操作,原因是灌入電解質(zhì)時主要通道是從陽極底掌下流通,而中縫只是次要通道。這種情況要求灌電解質(zhì)前先將出鋁口處物料扒至陽極炭塊底部,一方面使灌入的電解質(zhì)有一個緩沖的空間,另一方面使陽極在上抬過程中電解質(zhì)能從陽極底掌下從出鋁端六向煙道端。在上抬陽極過程中由于大部分陽極周圍有熔化的電解質(zhì)流入陽極底掌下保證大部分導電,隨著陽極的上抬,陽極底掌與爐底形

14、成一個通道,灌入的電解質(zhì)順著陽極底掌從出鋁端流向煙道端。此時灌入的液體電解質(zhì)浸沒陽極底掌保證陽極導電,從而保證了在整個抬陽極過程大部分陽極都能導電,根據(jù)這一分析,原來灌電解質(zhì)前要求用場鋼管捅中縫保證中縫從出鋁端至煙道端暢通,只要中縫有大部分液體電解質(zhì)就不用捅中縫。2.7 撈碳渣方式的改進焦粒焙燒法由于焙燒使用焦粒導電,灌電解質(zhì)后大量焦粒會漂浮起來,所以焦粒焙燒啟動必須進行打撈碳渣作業(yè),根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗槽溫控制越高碳渣分離程度就越好,打撈碳渣一般要求電解質(zhì)內(nèi)的冰晶石大部分熔化,最好老碳渣前發(fā)生一次效應,使碳渣能夠完全與電解質(zhì)分離,原來撈碳渣采用碳渣勺一點一點的往外撈,工人勞動強度大,工作辛苦,為

15、減輕工人勞動強度我們采用撈碳渣前降電壓操作,電壓下降后使液體電解質(zhì)上溢與槽沿板基本相平,這時在電解槽角部用平耙直接向電解槽圍板上撥,然后用鐵锨將碳渣裝入碳渣箱內(nèi),這樣就大幅度提高了勞動效率,減輕了工人的勞動量,另外還減少了碳渣中的電解質(zhì)含量,通過這種方式使撈碳渣的作業(yè)效率大大提高,原來撈碳渣作業(yè)需要3-4小時縮短到1小時以內(nèi),撈完碳渣后將工作電壓恢復正常。2.8 記錄回轉(zhuǎn)計讀數(shù)的目的焦粒焙燒啟動過程中要求記錄回轉(zhuǎn)計讀數(shù),通過回轉(zhuǎn)計讀數(shù)計算出陽極上抬高度,根據(jù)陽極上抬高度以及電解質(zhì)水平可判斷出電解槽內(nèi)熔化的液體電解質(zhì)量是否山東南山鋁業(yè)股份有限公司 滿足灌鋁前要求。灌完液體電解質(zhì)后需要繼續(xù)加入冰晶

16、石或電解質(zhì)塊熔化生產(chǎn)液體 電解質(zhì)，如何判斷電解槽內(nèi)液體電解質(zhì)是否滿足灌鋁前要求，可通過兩種辦法知道， 一是根據(jù)以前經(jīng)驗計算出加入的電解質(zhì)總量達到要求后停止加入冰晶石，這種辦法 必須知道加入物料量的多少。另一種更常用的辦法是通過陽極上抬高度以及電解質(zhì) 水平來進行判斷，這種辦法簡單易行，準確可靠。通過回轉(zhuǎn)計讀數(shù)計算出陽極上抬 高度并測出此時對應的電解質(zhì)水平，根據(jù)我公司生產(chǎn)經(jīng)驗一般要求陽極上臺高度達 到 12cm 左右時對應的電解質(zhì)水平為 35cm 左右就能滿足要求，在此條件下能夠達到 灌鋁后電壓降至 5.5v 電解質(zhì)水平基本能達到 35cm 左右。通過以上辦法判斷液體電 解質(zhì)量避免鋁后液體電解質(zhì)不足造成電解質(zhì)過低情況發(fā)生，又能避免灌鋁后液體電 解質(zhì)過多造成電壓無法降至 5.5v，被迫認為從電解槽內(nèi)取出部分液體電解質(zhì)才能降 至 55.v。被迫人為從電解槽內(nèi)取出部分電解質(zhì)才能將電壓降至 5.5v。