電解槽焙燒啟動(dòng)淺析

1、電解槽焙燒啟動(dòng)淺析山東南山鋁業(yè)股份有限公司蔡祥文【摘要】通過(guò)對(duì)電解槽整個(gè)焙燒啟動(dòng)過(guò)程分析,重點(diǎn)通過(guò)分析陽(yáng)極電流分布和槽電壓變化規(guī)律,使我們不僅僅停留在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。而且能夠從理論角度分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因。采取適當(dāng)措施避免問(wèn)題發(fā)生,同時(shí)對(duì)焦粒焙燒啟動(dòng)過(guò)程中一些現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),使管理人員能夠快速掌握電解槽焦粒焙燒啟動(dòng)方法。【關(guān)鍵詞】電解槽,焦粒焙燒啟動(dòng)引言現(xiàn)在大型預(yù)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(duì)槽內(nèi)襯材料的沖擊,同時(shí)電解質(zhì)提前進(jìn)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(dòng)過(guò)程中容易出現(xiàn)的各種問(wèn)題加以分析總結(jié),分析出其原因并采取合適措施避免類(lèi)似問(wèn)題發(fā)

2、生,通過(guò)對(duì)焙燒啟動(dòng)過(guò)程中陽(yáng)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(dòng)要點(diǎn),避免焙燒啟動(dòng)過(guò)程中異常情況發(fā)生。1 焙燒前準(zhǔn)備工作1.1 鋪焦與放陽(yáng)極要求及影響電解槽焙燒前要求鋪焦。對(duì)于焦粒的鋪設(shè)有嚴(yán)格的要求,鋪焦所用的焦粒粒度為15mm,要求鋪焦平整,陽(yáng)極自然下落后與焦粒充分接觸,可用鋼板尺檢查焦粒與陽(yáng)極是否接觸完全,對(duì)于接觸面積小的應(yīng)重新調(diào)整陽(yáng)極導(dǎo)桿位置,盡可能使陽(yáng)極底掌與陰極炭塊接觸面積大。放下陽(yáng)極后,可將陽(yáng)極周?chē)沽Ｏ蛱畛洳粚?shí)的部位塞進(jìn)去。保證陽(yáng)極與陰極底掌完全接觸。實(shí)際鋪焦過(guò)程中經(jīng)常容易出現(xiàn)這樣的問(wèn)題,作業(yè)人員為保證陽(yáng)極導(dǎo)桿與陽(yáng)極大

3、母線(xiàn)之間縫隙小,鋪焦過(guò)程中往往將陽(yáng)極外側(cè)焦粒鋪的比內(nèi)側(cè)稍厚一點(diǎn),這樣陽(yáng)極炭塊放下后陽(yáng)極導(dǎo)桿向大母線(xiàn)方向傾斜,容易保證陽(yáng)極導(dǎo)桿與大母線(xiàn)的間隙較小,但這種鋪焦方式會(huì)為以后的焙燒啟動(dòng)工作帶來(lái)麻煩,具體的表現(xiàn)在由于陽(yáng)極外側(cè)焦粒較厚,陽(yáng)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(dǎo)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(dòng)條件造成焙燒時(shí)間被迫延長(zhǎng)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(yáng)極大母線(xiàn)的弓形卡具頂頭處加絕緣紙(青稞紙。弓形卡具應(yīng)避免與大母線(xiàn)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(yáng)極導(dǎo)桿及

4、大母線(xiàn)接觸面應(yīng)盡量好,對(duì)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(xiàn)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(xiàn)接觸面是否平整或生銹,如有以上情況需將接觸面進(jìn)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(guò)弓形卡具導(dǎo)電,原來(lái)啟動(dòng)過(guò)程中未加絕緣板曾出現(xiàn)過(guò)弓形卡具頂絲發(fā)紅現(xiàn)象,原因是由于電流通過(guò)弓形卡具頂絲導(dǎo)電,后來(lái)通過(guò)加絕緣板避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。分流片與立柱母線(xiàn)之間連接主要用夾板將分流片固定在立柱母線(xiàn)上,安裝分流器夾板時(shí)應(yīng)避免螺栓與立柱母線(xiàn)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(dòng)要點(diǎn)分析2.1 通電焙燒過(guò)程中陽(yáng)極炭塊電流變化規(guī)律熟悉焦粒焙燒通電后陽(yáng)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(guò)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(kāi)始階段陽(yáng)極電流分布比較均勻,原因是通電初期,各陽(yáng)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(dāng),陽(yáng)極上各炭塊通過(guò)電流大小主要是陽(yáng)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(yáng)極碳碗內(nèi)磷生鐵發(fā)紅現(xiàn)象,隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)局部冰晶石

6、開(kāi)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(dǎo)電性進(jìn)一步增強(qiáng),導(dǎo)電性好電阻小,同樣電壓情況下通過(guò)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(jìn)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(shí)間延長(zhǎng)陽(yáng)極電流分布變得越來(lái)越不均勻的原因。從生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)以下情況,即焙燒初期電流分布大的陽(yáng)極隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)電流越來(lái)越大,個(gè)別陽(yáng)極電流過(guò)大造成陽(yáng)極炭塊碳碗內(nèi)磷生鐵發(fā)紅現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)剛爪發(fā)紅現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)陽(yáng)極電流變化規(guī)律的分析,基本規(guī)律如下隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)電流分布不均勻現(xiàn)象有逐步加劇趨勢(shì),這就要求在焙燒后期要注意測(cè)量陽(yáng)極電流分布,即使發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取措施,避免陽(yáng)極電流過(guò)

7、大造成的磷生鐵熔化,避免局部過(guò)熱造成的陰極炭塊裂縫現(xiàn)象發(fā)生。2.2 通電焙燒過(guò)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(guò)全電流后沖擊電壓一般在4.8-5.5v之間,抬陽(yáng)極前焙燒過(guò)程電壓變化規(guī)律基本情況如下,通電8小時(shí)后電壓降至3-3.3v,24小時(shí)后電壓降至2.8-3.2v,48小時(shí)后電壓降至2.22.4v,72小時(shí)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(shí)間的延長(zhǎng)有下降趨勢(shì),原因是由于通電時(shí)間的延長(zhǎng),陽(yáng)極炭塊;焦粒層;陰極炭塊電阻隋溫度升高有下降趨勢(shì),這三部分電阻儀串聯(lián)方式存在,通過(guò)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(yáng)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(dǎo)電是槽電阻略有降低,電壓的降低電解槽單位時(shí)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(guò)上抬陽(yáng)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(xiàng)拆分流片時(shí)先拆除與大母線(xiàn)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(xiàn)脫離后迅速用絕緣板將分流片與大母線(xiàn)隔開(kāi),等分流片冷卻后,將與立柱母線(xiàn)連接處卡具拆開(kāi),將分流片移開(kāi)。注意在此過(guò)程中避免與陽(yáng)極大母線(xiàn)及導(dǎo)桿接觸以防止打弧光燒壞母線(xiàn)。拆軟連接前應(yīng)先將

9、所有小盒卡具緊好后才能進(jìn)行拆軟連接操作。2.4 抬陽(yáng)極過(guò)程中注意事項(xiàng)抬陽(yáng)極操作一般在焙燒72小時(shí)并拆去軟連接后開(kāi)始進(jìn)行,第一次抬電壓前必須保證大部分陽(yáng)極周?chē)幸后w的電解質(zhì)生成,可通過(guò)將鐵釬插入陽(yáng)極周?chē)袡z查冰晶石熔化情況。第一次抬陽(yáng)極應(yīng)采取點(diǎn)動(dòng)操作,抬陽(yáng)極過(guò)程中原則是上抬停止后電壓穩(wěn)定或有下降趨勢(shì),才能進(jìn)行下一次抬電壓操作。每次點(diǎn)動(dòng)一下后觀(guān)察電壓變化情況,如抬陽(yáng)極停止后槽電壓仍不斷自動(dòng)上升,往往說(shuō)明陽(yáng)極電流分布有嚴(yán)重不均勻情況發(fā)生,原因是由于上抬陽(yáng)極后如果部分陽(yáng)極周?chē)鷽](méi)有液體電解質(zhì)或很少,陽(yáng)極底掌就會(huì)與焦粒脫離,從而導(dǎo)致該部分陽(yáng)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(yáng)極上

10、,原來(lái)有少量熔化電解質(zhì)的陽(yáng)極由于通過(guò)電流小熱量輸入不足導(dǎo)致電解質(zhì)又重新凝固,導(dǎo)致此類(lèi)陽(yáng)極處電阻升高電流減小,最終使電解槽槽電阻逐步自動(dòng)上升,電流不變情況下導(dǎo)致槽電壓自動(dòng)上升。抬陽(yáng)極初期往往是電流分布不均勻最嚴(yán)重的時(shí)候,這就要求抬陽(yáng)極后及時(shí)測(cè)量陽(yáng)極電流分布,對(duì)陽(yáng)極電流過(guò)大的極及時(shí)采取降溫措施。如實(shí)際操作中有此類(lèi)問(wèn)題出現(xiàn),應(yīng)組織人員迅速測(cè)量陽(yáng)極電流分布,對(duì)陽(yáng)極電流超出正常3倍以上的陽(yáng)極碳碗立即進(jìn)行吹風(fēng)降溫操作,避免陽(yáng)極鋼爪脫落現(xiàn)象發(fā)生。隨著陽(yáng)極上抬熱量輸入增加冰晶石熔化速度加快,抬陽(yáng)極初期電流分布不均勻現(xiàn)象會(huì)逐步緩解,原因是由于隨著電解質(zhì)量的增加以及陽(yáng)極與焦粒層間距的擴(kuò)大,液體電解質(zhì)較多的陽(yáng)極周?chē)?/p>

11、電解質(zhì)可通過(guò)陽(yáng)極底掌向其他陽(yáng)極底掌流動(dòng),使原來(lái)電解質(zhì)熔化較少的陽(yáng)極也能通過(guò)液體的電解質(zhì)導(dǎo)電,這樣原來(lái)電流分布不均勻現(xiàn)象就會(huì)減少。所以抬陽(yáng)極后期根據(jù)冰晶石熔化情況可適當(dāng)加快陽(yáng)極上臺(tái)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(dòng)創(chuàng)造條件。2.5 灌電解質(zhì)時(shí)上抬陽(yáng)極電壓變化及注意事項(xiàng)灌電解質(zhì)過(guò)程中陽(yáng)極需逐步上抬,是電解質(zhì)通過(guò)陽(yáng)極底掌下部及中縫從出鋁端流向煙道端,陽(yáng)極上抬過(guò)程中電壓變化情況是從上抬陽(yáng)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(shí)抬陽(yáng)極整個(gè)過(guò)程雖然只有3分鐘左右,但上太陽(yáng)級(jí)的速度有一定要求,開(kāi)始灌電解質(zhì)時(shí)應(yīng)當(dāng)邊抬陽(yáng)極邊觀(guān)察電壓變化情況,如果上抬陽(yáng)

12、極速度過(guò)慢就會(huì)造成灌入的電解質(zhì)不能及時(shí)流走,引起電解質(zhì)從出鋁口溢出。初期上抬速度過(guò)快會(huì)造成部分陽(yáng)極炭塊與電解質(zhì)脫離引起電壓過(guò)高現(xiàn)象發(fā)生,開(kāi)始上抬陽(yáng)極時(shí)應(yīng)使槽電壓在正常范圍內(nèi)情況下使陽(yáng)極上抬速度與灌電解質(zhì)速度向匹配,整個(gè)上抬陽(yáng)極過(guò)程盡量將槽電壓控制在12v以?xún)?nèi)。另外在灌電解質(zhì)前應(yīng)先將除煙道端以外的槽蓋板全部打開(kāi),煙道端槽蓋板不打開(kāi)的目的是防止在灌電解質(zhì)過(guò)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(kāi)能方便地觀(guān)察電解質(zhì)的流動(dòng)情況,同時(shí)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(dòng)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(shí)際操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)由于個(gè)別陽(yáng)極通過(guò)電流小冰晶石熔化少只有部分中縫化開(kāi)。針對(duì)該種情況是否具備啟動(dòng)條件,主要看中縫大部分位置是否化開(kāi),如基本化開(kāi),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(jìn)行灌電解質(zhì)操作,原因是灌入電解質(zhì)時(shí)主要通道是從陽(yáng)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(yáng)極炭塊底部,一方面使灌入的電解質(zhì)有一個(gè)緩沖的空間,另一方面使陽(yáng)極在上抬過(guò)程中電解質(zhì)能從陽(yáng)極底掌下從出鋁端六向煙道端。在上抬陽(yáng)極過(guò)程中由于大部分陽(yáng)極周?chē)腥刍碾娊赓|(zhì)流入陽(yáng)極底掌下保證大部分導(dǎo)電,隨著陽(yáng)極的上抬,陽(yáng)極底掌與爐底形

14、成一個(gè)通道,灌入的電解質(zhì)順著陽(yáng)極底掌從出鋁端流向煙道端。此時(shí)灌入的液體電解質(zhì)浸沒(méi)陽(yáng)極底掌保證陽(yáng)極導(dǎo)電,從而保證了在整個(gè)抬陽(yáng)極過(guò)程大部分陽(yáng)極都能導(dǎo)電,根據(jù)這一分析,原來(lái)灌電解質(zhì)前要求用場(chǎng)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(jìn)焦粒焙燒法由于焙燒使用焦粒導(dǎo)電,灌電解質(zhì)后大量焦粒會(huì)漂浮起來(lái),所以焦粒焙燒啟動(dòng)必須進(jìn)行打撈碳渣作業(yè),根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(yīng),使碳渣能夠完全與電解質(zhì)分離,原來(lái)?yè)铺荚捎锰荚滓稽c(diǎn)一點(diǎn)的往外撈,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作辛苦,為

15、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)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(shí)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(dòng)效率,減輕了工人的勞動(dòng)量,另外還減少了碳渣中的電解質(zhì)含量,通過(guò)這種方式使撈碳渣的作業(yè)效率大大提高,原來(lái)?yè)铺荚鳂I(yè)需要3-4小時(shí)縮短到1小時(shí)以?xún)?nèi),撈完碳渣后將工作電壓恢復(fù)正常。2.8 記錄回轉(zhuǎn)計(jì)讀數(shù)的目的焦粒焙燒啟動(dòng)過(guò)程中要求記錄回轉(zhuǎn)計(jì)讀數(shù),通過(guò)回轉(zhuǎn)計(jì)讀數(shù)計(jì)算出陽(yáng)極上抬高度,根據(jù)陽(yáng)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(mǎn)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(mǎn)足灌鋁前要求，可通過(guò)兩種辦法知道， 一是根據(jù)以前經(jīng)驗(yàn)計(jì)算出加入的電解質(zhì)總量達(dá)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(guò)陽(yáng)極上抬高度以及電解質(zhì) 水平來(lái)進(jìn)行判斷，這種辦法簡(jiǎn)單易行，準(zhǔn)確可靠。通過(guò)回轉(zhuǎn)計(jì)讀數(shù)計(jì)算出陽(yáng)極上抬 高度并測(cè)出此時(shí)對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)水平，根據(jù)我公司生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)一般要求陽(yáng)極上臺(tái)高度達(dá) 到 12cm 左右時(shí)對(duì)應(yīng)的電解質(zhì)水平為 35cm 左右就能滿(mǎn)足要求，在此條件下能夠達(dá)到 灌鋁后電壓降至 5.5v 電解質(zhì)水平基本能達(dá)到 35cm 左右。通過(guò)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(guò)低情況發(fā)生，又能避免灌鋁后液體電 解質(zhì)過(guò)多造成電壓無(wú)法降至 5.5v，被迫認(rèn)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。