河南省鋁冶煉工職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)講義-預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)工藝與操作實踐（PPT185頁）

1、l 河南省鋁冶煉工職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)講義河南省鋁冶煉工職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)講義l l 來自資料搜索網(wǎng)(), 海量資料下載l緒 論 了解大型槽，認(rèn)識大型槽l 大型中心下料預(yù)焙槽的技術(shù)特點及管理思路l第一章 鋁電解的基本理論 l第二章 鋁電解生產(chǎn)概況l第三章 鋁電解槽的構(gòu)造l第四章 鋁電解槽的預(yù)熱焙燒與啟動l第五章 鋁電解槽非正常期生產(chǎn)管理 l第六章 鋁電解槽主要操作l第七章 電解常規(guī)測量作業(yè)l第八章 鋁電解槽正常生產(chǎn)管理l第九章 電解槽病槽及常見事故處理l第十章 鋁電解槽破損與維護(hù)l第十一章 鋁電解生產(chǎn)的計算機控制l第十二章 電解生產(chǎn)的電流效率l第十三章 電解生產(chǎn)的電能消耗與能量平衡l第十四章 主要技

2、術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核算l第十五章 鋁電解生產(chǎn)管理 l第十六章 鑄造l第十七章 鋁電解干法凈化及原料輸送l一、系列電流大一、系列電流大 80kA 80160kA 200350kAl 1、輸入熱量多 Q=k I2Rtl 小槽怕冷，大槽怕熱小槽怕冷，大槽怕熱l 避免熱震蕩，減小熱沖擊避免熱震蕩，減小熱沖擊l 有關(guān)試驗結(jié)論：有關(guān)試驗結(jié)論： 300KA槽較長時間輸入能量減少槽較長時間輸入能量減少16%，通過提高，通過提高極距，減少電流，保持內(nèi)部產(chǎn)生熱量變化不大，從而極距，減少電流，保持內(nèi)部產(chǎn)生熱量變化不大，從而對熱平衡影響不大。對熱平衡影響不大。 強化散熱意識 （結(jié)構(gòu)設(shè)計 新材料應(yīng)用 熱場計算合理 重視鋁水平管

3、理） l 2、磁場力大 F= BIL l 減小影響 (保持規(guī)整槽膛 減少水平電流 較高鋁水平慣量 m.v）l二、采用中心（中間）下料工藝采用中心（中間）下料工藝l 1、下料點少而集中 （4-6個點 一線排列） l 提高AO的溶解性、保持槽底清潔 （沙狀A(yù)O、 質(zhì)水平適當(dāng)高、 高流速區(qū)選下料點、 勤加工，少下料、 低AO濃度、 定期清理積料、調(diào)整加料）l 2、邊部不加工 （ 側(cè)部熱、爐幫易空） l 保持完好爐幫（加強側(cè)部散熱 適當(dāng)加工邊部）l三、陽極使用多塊預(yù)焙炭塊（三、陽極使用多塊預(yù)焙炭塊（24 28 40 20*2) l 1、陽極周期性更換 （底部不平 電流不勻） 科學(xué)安排換極表 提高換極精

4、度 保持較高的質(zhì)水平 2、散熱面增大（殼面增大2530% 陽極高矮不等） 重視殼面保溫 1cm=6090mv 1318cml四、使用計算機控制技術(shù)四、使用計算機控制技術(shù)l 1、槽況的信息步入數(shù)據(jù)化 報表利用l 2、依賴合理技術(shù)條件的搭配，注重槽膛規(guī)整l 3、利用槽參數(shù)及(能量，物料）代用特征值代用特征值判斷槽況 如：（VAE AE AEWVV MTVV ）lX日對策管理處置量表、狀態(tài)圖、分析（圖）表、指令表l五、載氟氧化鋁為主供原料五、載氟氧化鋁為主供原料 （活性 雜質(zhì) 流動性 輸送方式 容積變化）l1.1鋁的性質(zhì)與用途鋁的性質(zhì)與用途l1、自然界的鋁、自然界的鋁 l 鋁是自然界分布極廣，含量極

5、豐富的金屬元素（250多種礦物）l 活潑 、 無元素態(tài) （ 7.35% 第三位 占金屬的三分之一， 氧 49.1% ； 硅 26.3% ；四八位 是 Fe Ca Na K Mg 總占 98.04% 其余86種為1.96%）l l 物質(zhì)狀態(tài)七態(tài) （氣、液、固、等離子、超固、反物質(zhì)、輻射場）l輕有色金屬鋁輕有色金屬鋁l 109元素 非金屬18 金屬91種l 金屬 非金屬 O2 Cl2 F B Sl l 黑色金屬 Fe Mn Crl 有色金屬 輕金屬 Al Mgl 重金屬 Cu Pb Znl 稀有金屬 Ta鉭 La鑭 Nb鈮 Zr鋯l 貴金屬 Au Ag Ptl 半金屬 Si Se硒 Te碲l2、關(guān)

6、于鋁、關(guān)于鋁l 第三周期3號主族元素(原子序號為13）,可離解3個電子3s2 3p1 ,原子量26.98 密度2.699（液態(tài)2.3） g/cm3 ， 熔點659 沸點2467 硬度為3 導(dǎo)電系數(shù)3637 10-41 cm-1(為銀的36.1），導(dǎo)熱系數(shù)2.08 J/cm.s., 液固收縮率6.6% 線膨脹系數(shù)2.410-5/ l3、主要性質(zhì)與用途、主要性質(zhì)與用途l 比重輕 是 Cu的三分之一 航空航天業(yè)l 導(dǎo)電性優(yōu)良 為同重銅的2倍 電力 l 良好的防腐性 建材、包裝業(yè)l l 良好的導(dǎo)熱反光性 散熱、反光材料l 延展性好、可機加性強 機械制造業(yè)l 非磁性能 精密儀器l 再生利用率好 為產(chǎn)量的

7、1518% 成本僅5%l 與氧有很大的親和力，能奪取許多金屬氧化物中的氧，將其還原成金屬 脫氧劑l 易于其他金屬組成各種成分的合金 汽車工業(yè)l1.2 鋁電解基本理論知識鋁電解基本理論知識l1 1、煉鋁業(yè)發(fā)展史、煉鋁業(yè)發(fā)展史l化學(xué)法：化學(xué)法：182518251888 18251888 1825年丹麥年丹麥H.C.OerstedH.C.Oersted( (厄爾施泰）用鉀汞齊還原厄爾施泰）用鉀汞齊還原(AlCl(AlCl3 3) )法法K K、NaNa（NaClNaCl. AlCl. AlCl3 3 ) )、Mg(1865 Mg(1865 冰晶石冰晶石）l電解法：電解法：18541854 18541

8、854年德年德 本生（本生（Bunsen)Bunsen)法法 德維爾（德維爾（DevilleDeville）電解）電解氯化鋁氯化鈉絡(luò)鹽氯化鋁氯化鈉絡(luò)鹽 18831883年美布雷德利（年美布雷德利（Bradley)Bradley)提出了氧化鋁溶于熔提出了氧化鋁溶于熔融冰晶石電解的方案融冰晶石電解的方案 18861886年美霍爾（年美霍爾（Hall)Hall)和法埃魯特（和法埃魯特（HeroultHeroult) )同時申同時申請了冰晶石請了冰晶石- -氧化鋁熔鹽電解專利氧化鋁熔鹽電解專利 H-HH-H法法l 18881888美匹茲堡兩臺美匹茲堡兩臺610610 400 400 510 1.7 5

9、10 1.71.8kA 16v 23kg/21.8kA 16v 23kg/2l 效率效率7979 年產(chǎn)年產(chǎn)8 88.5t 8.5t 電耗約電耗約30000kwh/t30000kwh/tl 法法1889 1889 英英1890 1890 德德1898 1898 奧奧1899 1899 挪威挪威1906 1906 意意1907 1907 西班牙西班牙1927 1927 蘇蘇19311931 l18901890產(chǎn)量產(chǎn)量180t180t 1930-27wt 1930-27wt 1970-1025wt 1970-1025wt 2000-2400wt 2000-2400wt l中國中國 193619361

10、9371937 1952 1952 1954 1954（60kA 2.5wt) 60kA 2.5wt) 1989(108wt 1989(108wt) )l 1999-263(113)wt1999-263(113)wt 01 01300300 03 03550550 04-667 04-667l 2、基礎(chǔ)理論回顧基礎(chǔ)理論回顧l 物質(zhì)組成與變化（物理與化學(xué)）l 克原子、克分子、克當(dāng)量、化學(xué)當(dāng)量、摩爾l 電流強度、電流密度、電阻、歐姆定律、l 分解電壓、過電壓 、 極 化電壓l 兩類導(dǎo)體 直線方程l 溶液-溶質(zhì)、溶劑、溶（熔）液、物相l(xiāng)鋁土礦鋁土礦 氫氧化鋁氫氧化鋁 氧化鋁氧化鋁 電電l解鋁（原鋁）

11、解鋁（原鋁） 鋁錠鋁錠拜爾法燒結(jié)、聯(lián)合法 焙 燒 氧化鋁冰晶石 直流電 高溫鑄 錠l3、電解質(zhì)的性質(zhì)電解質(zhì)的性質(zhì)l 初晶溫度初晶溫度= 熔點 1008 過熱度過熱度10-15 工業(yè)電解質(zhì)：冰晶石（2.32.4）+氧化鋁（14%）+氟化鎂（45%）+氟化鈣（34%）920-930 l 添加劑影響： 氟化鋁氟化鋁 氟化鈣氟化鈣 氟化鎂氟化鎂 氟化鋰氟化鋰 氧化鋁氧化鋁l 1% 降溫 4-5 3-4 5- 6 8-10 4-5 l 密密 度度:單位體積所含物質(zhì)的質(zhì)量 單位：g/cm3 l 900-1000 l d鋁 = 2.3g/cm3l d電解質(zhì)= 2.1g/cm3 相差約 10%l D冰晶石=

12、3.0530.83210-3 t 1000 2.221）g/cm3l導(dǎo)電度導(dǎo)電度 物體導(dǎo)電能力的物理量。導(dǎo)電率、比電導(dǎo) l純冰晶石電導(dǎo)率2.8 0.02（工業(yè)電解質(zhì)2.132.22）/ cml 影響因素：l 溫度溫度 氧化鋁氧化鋁 電解質(zhì)含炭電解質(zhì)含炭 添加劑添加劑 增增 增增 0.6% 10% LiF 增增l 粘粘 度度 表示液體質(zhì)點相對運動的阻力內(nèi)摩擦力l 單位：pa.s(mpa.s) 純冰晶石粘度純冰晶石粘度2.810-3 pa.s l 粘度過大粘度過大-流動性差、氣體難排、電阻大流動性差、氣體難排、電阻大l 粘度過小粘度過小-氧化鋁易沉淀、鋁易溶解氧化鋁易沉淀、鋁易溶解l 影響因素：影

13、響因素： 溫度溫度 成分成分 氧化鋁含量氧化鋁含量l 高高 CR 降降l表面性質(zhì)表面性質(zhì) 液體抵消表面收縮的能力 l 液-氣間稱表面張力 液-液間稱界面張力l 液-固間稱 濕潤能力，用濕潤角衡量l 液相組成、固體材料、氣相組成、溫度l 90濕潤不良 90濕潤性好 l 陰極（濕潤良好）、 陽極與極化l揮發(fā)性揮發(fā)性 沸點以下液體分子逸出的程度（定溫下蒸氣壓）l 在電解溫度下電解質(zhì)分子以氣態(tài)逸出的現(xiàn)象為電解質(zhì)的揮發(fā)性l 揮發(fā)性與沸點有關(guān)l 氟化鋁 氟化鈉 氟化鎂 氧化鋁l 1260 1700 2240 2980l添加劑的影響添加劑的影響 * l 基本條件：基本條件： 不參與電化學(xué)反應(yīng)、改善性質(zhì)、吸水

14、不參與電化學(xué)反應(yīng)、改善性質(zhì)、吸水性揮發(fā)性小、價格低廉性揮發(fā)性小、價格低廉l 氟化鋁： 降分子比、降初晶溫度 、揮發(fā)大 l 氟化鈣： 礦化劑 、降初晶溫度、界面張力 l 氟化鎂： 加大炭界面張力、降初晶溫度 l 氟化鋰： 降初晶溫度（810 ）、增加導(dǎo)電度l陽極反應(yīng)陽極反應(yīng) 副反應(yīng)副反應(yīng)l O2-2e=O 2 Al （溶） +3 CO2= Al2O3+3COl C+2O=CO2 CO2+C=2COl l陰極反應(yīng)陰極反應(yīng)l Al3+3e=Al Na+e=Nal 4Al（溶）+3C=Al4C3l總反應(yīng)總反應(yīng)l Al2O3+1.5C=2Al+1.5CO2l2.1 鋁電解生產(chǎn)工藝流程鋁電解生產(chǎn)工藝流程

15、現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)普遍采用冰晶石一氧化鋁融鹽電冰晶石一氧化鋁融鹽電解法解法。電解鋁生產(chǎn)。電解鋁生產(chǎn)以碳素材料為陽極，鋁液為陰極，電解質(zhì)為溶解有氧化鋁的熔融冰晶石，經(jīng)整流的強大直流電（數(shù)百kA)由陽極導(dǎo)入電解槽,經(jīng)過（930970的）電解質(zhì)與鋁液層，由陰極導(dǎo)出， Al3+ 、O2-分別在兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng),陽極產(chǎn)物主要是二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w,其中含有一定量的氟化氫(HF)，在陰極生成液體鋁。鋁液用真空抬包抽出到鑄造車間凈化后鑄成成品鋁錠。1、主原料、主原料氧化鋁氧化鋁 氧化鋁俗稱鋁氧粉氧化鋁俗稱鋁氧粉,分子式分子式Al2O3 ，它是一種白色粉，它是一種白色粉末狀物料，熔點為末狀物料，熔點為205

16、0，沸點約為，沸點約為3000,真密度為真密度為3.5-3.6g/cm3，體積密度約為，體積密度約為lg/cm3。它的流動性很好。它的流動性很好,不不溶于水溶于水,能溶于冰晶石熔體；它是鋁電解生產(chǎn)中的主要能溶于冰晶石熔體；它是鋁電解生產(chǎn)中的主要原料，噸鋁的理論消耗為原料，噸鋁的理論消耗為1889kg/t.Al，實際消耗為，實際消耗為1920-1940kg/t.Al 。工業(yè)用氧化鋁根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)分為。工業(yè)用氧化鋁根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)分為兩種同分異構(gòu)體兩種同分異構(gòu)體： a- Al2O3、 - Al2O3。鋁電解對于氧鋁電解對于氧化鋁質(zhì)量的要求主要是考核它的化學(xué)純度和物理性能?；X質(zhì)量的要求主要是考核它的

17、化學(xué)純度和物理性能。 Al2O3 + 1.5C = 2Al +1.5CO2l 102 54l x 1000l x=102 1000/54=1889(kg/t.Al)l 1889 0.987（ 10.30.25）1924.51）.化學(xué)純度化學(xué)純度 氧化鋁質(zhì)量首先是化學(xué)純度要高，雜質(zhì)含量和水分要低。因為氧化鋁中那些電位比鋁離子更正電性的元素的氧化物,如SiO2(二氧化硅)， Fe2O3 (氧化鐵),在電解過程中會被鋁還原,或者優(yōu)先于鋁離子在陰極析出。析出的硅、鐵進(jìn)入鋁內(nèi),會降低鋁的質(zhì)量;而那些電位負(fù)于鋁元素的氧化物,如Na2O、CaO會分解冰晶石,使電解質(zhì)成分改變,分子比升高，并增加氟化鹽消耗；氧

18、化鋁中的水分同樣會分解冰晶石生成HF，造成氟化鹽損失, 并增加鋁中的氫含量，逸出大量的氟化氫污染環(huán)境； P2O5 ，V2O5， TiO2等雜質(zhì)，則降低電流效率。等級 牌號 化 學(xué) 成 分 （%） AO含量 雜 質(zhì) 含 量 SiO2Fe2O3 Na2O 灼減 一級 AO1 98.6 0.02 0.02 0.50 1.0二級 AO2 98.4 0.04 0.03 0.60 1.0三級 AO3 98.3 0.06 0.04 0.65 1.0四級 AO4 98.2 0.08 0.05 0.70 1.02 2）. .物理性能物理性能 氧化鋁的物理性能對于保證電解過程的正常進(jìn)行具有重要作用。通常要求氧化鋁

19、具有吸水性小吸水性小, 在電解質(zhì)在電解質(zhì)中溶解性好，中溶解性好，同時要求加料時飛揚損失?。ɑ钚源箫w揚損失?。ɑ钚源?粒粒度適宜度適宜,流動性好）流動性好），能夠嚴(yán)密地覆蓋陽極,以防止陽極暴露于空氣中被氧化,并很好保溫。在煙氣凈化中有較好的活性，足夠大的比表面積，能有效地吸收HF氣體。這些物理性質(zhì)主要取決于氧化鋁的晶型，粒度和形狀。按照氧化鋁物理性能不同，一般分為三類：砂狀，中間狀，粉狀。 - AL2O3俗稱剛玉，是一種晶體結(jié)構(gòu)完善，化學(xué)穩(wěn)俗稱剛玉，是一種晶體結(jié)構(gòu)完善，化學(xué)穩(wěn)定性強的鋁氧化物。定性強的鋁氧化物。砂狀氧化鋁砂狀氧化鋁：- AL2O3 小于30%,- AL2O3 較多,其顆粒為球狀，

20、平均粒度60-80微米，晶體表面疏松、比表面積大、活性強，流動性好，安息角25-30度，在電解質(zhì)中溶解速度較快； 粉狀氧化鋁粉狀氧化鋁：- AL2O3 較多，為80-95% ，其顆粒為片狀或羽毛狀，平均粒度20-30微米，安息角大于45度，流動性較差；中間狀氧化鋁中間狀氧化鋁介于兩者之間，安息角3540度，平均粒度30-50微米，- AL2O3含量 40-50% 。l我國生產(chǎn)的氧化鋁基本為中間狀氧化鋁。l 鋁電解生產(chǎn)所用的溶劑主要是冰晶石和氟化鋁，還有一些添加劑，如氟化鈣，氟化鎂，氟化鈉，氟化鋰等，統(tǒng)稱氟化鹽，其消耗為2230kg/t.Al。l1） 冰晶石 Na3AlF6=3NaF.AlF3l

21、 冰晶石有天然和人造兩種，由于天然冰晶石儲量極少，現(xiàn)代生產(chǎn)使用的冰晶石絕大多數(shù)為人工合成的。l 冰晶石是一種白色晶體，密度為2.95g/cm3,硬度為2.5,熔點為1008。工業(yè)冰晶石是正冰晶石和亞冰晶石(5NaF.3AlF3)的混合物，分子比為2.0左右。(有堿、中、酸之分)l 在鋁電解生產(chǎn)中，冰晶石作為一種溶劑，理論上不消耗，在實際生產(chǎn)中由于揮發(fā)損失，碳素的吸附和機械損失等原因，使得冰晶石的損失量約為2030kg/t 。l l 冰晶石生產(chǎn)以螢石（CaF295%）為原料，酸法生產(chǎn)主要有兩道工序：l制酸制酸 CaF2+H2SO4=2HF+CaSO4l HFH2O=粗氟酸 SiO2+6HF=H2

22、SiF4+2H2Ol H2SiF6+Na2CO3=Na2Si6 +H2O+CO2 得 精氟酸l制鹽制鹽 6HF+Al（OH）3=H3AlF6+3H2Ol 2H3AlF6+3Na2CO3=2Na3AlF6+3CO2+3H2Ol 正冰晶石3NaF.AlF3 亞冰晶石5NaF.3AlF3l氟化鋁是由精氟酸與氧化鋁泥漿起反應(yīng)制得：l3HF+AL（OH）3=AlF33H2O 在350-400脫水得到AlF31/2H2O 等級 化 學(xué) 成 分 （%） F Al Na SiO2 Fe2O3 SO4 CaO P2O5 H2O 灼減 不小于 不 大 于特級 53 13 32 0.25 0.05 0.7 0.10

23、 0.02 0.4 2.5一級 53 13 32 0.36 0.08 1.2 0.15 0.03 0.5 3.0二級 52 13 32 0.40 0.10 1.3 0.2. 0.03 0.8 3.0l2）氟化鋁）氟化鋁l 氟化鋁是一種白色的細(xì)微粉末，顆粒比氧化鋁稍大，流動性次之。它作為電解質(zhì)的成分在電解槽中消耗比率最大，它作為一種添加劑，既可以補充電解質(zhì)中的損失，又可以調(diào)整電解質(zhì)的分子比，使分子比保持在一定范圍，以保證生產(chǎn)技術(shù)條件的穩(wěn)定，。 l3) 氟化鈣氟化鈣l 氟化鈣又稱“螢石”，是電解質(zhì)的成分之一，其作用主要是對爐幫的形成有好處，可以使?fàn)t幫比較堅固，同時減低電解質(zhì)的初晶溫度。生產(chǎn)過程中要

24、隨電解質(zhì)的損失而減少，由于氧化鋁中少量的氧化鈣與氟化鋁反應(yīng)可生成氟化鈣，所以平時并不經(jīng)常添加氟化鈣。氟化鈣只是在新槽啟動時加入。4) 氟氟 化鎂化鎂 氟化鎂可以改善電解質(zhì)的性質(zhì)，降低電解質(zhì)溫度，其作用與和氟化鈣基本相似。5) 氟化鈉氟化鈉 氟化鈉是一種白色的細(xì)微粉末，易溶于水，作為一種電解質(zhì)的添加劑，在裝新槽料和啟動是主要添加氟化鈉，有些工廠用經(jīng)濟(jì)的碳酸鈉代替氟化鈉，這樣可以加速電解質(zhì)的沸騰與循環(huán)，有利于電解質(zhì)成分均勻并降低成本。6）氟化鋰）氟化鋰 氟化鋰可以降低電解質(zhì)的初晶點，提高電解質(zhì)的導(dǎo)電率，使電解在較低的溫度下進(jìn)行，因此能夠提高生產(chǎn)率，降低鋁的能量消耗。但因其價格比較昂貴，在生產(chǎn)中沒有

25、得到大量應(yīng)用。l7）碳酸鈉）碳酸鈉l Na2CO3俗稱純堿，蘇打，白色粉末，吸水性強，作用同氟化鈉，是新啟動槽的一種主要添加原料。lNa2CO3 Na2O+CO2l3Na2CO3 +2Na3AlF612NaF+ Al2O3 +3CO2(分子比升高）l3Na2CO3 +2AlF3= 6NaF+ Al2O3 +3CO2 (分子比升高）l比氟化鈉價格低，易分解，添加效果明顯l8）碳酸鋰碳酸鋰（氟化鋰）（氟化鋰） *l3Li2CO3 +2Na3AlF66NaF+6LiF+ Al2O3 +3CO2l 在鋁電解生產(chǎn)中,采用高溫并具有很大腐蝕性的冰晶石-氧化鋁熔鹽電解質(zhì)。要求陰、陽極的導(dǎo)電材料，必須能夠抵御

26、這種高溫侵蝕性、且價格低而又能良好導(dǎo)電抵御這種高溫侵蝕性、且價格低而又能良好導(dǎo)電的，目前首選的只有炭素制品。因此,鋁工業(yè)現(xiàn)均采用炭素電極炭陰極和炭陽極。l 炭陰極炭陰極的生產(chǎn)原料為高溫煅燒無煙煤、石墨碎和煤瀝青；炭陽極炭陽極的生產(chǎn)原料為鍛后石油焦和煤瀝青。炭陽極的生產(chǎn)流程主要為煅燒破碎、磨粉配料混捏成型焙燒組裝。在電解過程中,炭陰極原則上不消耗,只在破損后更換，炭陽極由于直接參與電化學(xué)反應(yīng)而消耗。l自焙槽自焙槽 陽極糊；陽極糊； 預(yù)焙槽預(yù)焙槽 預(yù)焙陽極炭塊預(yù)焙陽極炭塊l 耐高溫，膨脹率小，抗熱震性好；耐高溫，膨脹率小，抗熱震性好；l 強度高，具有較好的耐沖刷性；強度高，具有較好的耐沖刷性；l

27、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化和抗氟化物侵蝕性好；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化和抗氟化物侵蝕性好；l 導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性良好。導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性良好。l劣質(zhì)陽極劣質(zhì)陽極 炭渣炭渣過過多、槽溫多、槽溫過過高、效率高、效率過過低、低、物料物料過過耗、爐幫耗、爐幫過過空、發(fā)病空、發(fā)病過過頻頻l 在鋁電解生產(chǎn)中，陽極炭塊不僅承擔(dān)著導(dǎo)電作用，而且還參與電化學(xué)反應(yīng)。陽極炭塊質(zhì)量的好壞，直接影響到鋁電解的正常生產(chǎn)操作、陽極的消耗、原鋁的質(zhì)量和電流效率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。陽極的消耗可以表述為以下幾種：l 理論消耗（393-400kg/t.Al純電化學(xué)反應(yīng)純電化學(xué)反應(yīng)）l 凈 耗（410-420kg/t.Al 含炭渣、氧化含炭渣、氧化） l

28、 總（毛）耗（530-540 kg/t.Al 含殘極含殘極） l 消耗速度（1.401.50cm/日）l1、理理 論論 消消 耗耗：l Al2O3 + 1.5C = 2Al + 1.5CO2l 1.5 12 226.98l y 1000l y=18 1000 53.96=334kg/t.All Al2O3+ 3C = 2Al + 3COl x=667 kg/t.All Wc=X(y)/ =334/ -=334/ -電解消耗電解消耗lAl2O3+ C = 2Al+ CO2+ COl l 式中 N為CO2的體積百分比l 當(dāng)氣體比 = 70:30 75:25 80:20時 l陽極理論消耗分別為: 3

29、92 、 381、 371 kg/t.All 3/1.7 12 53.96l x 1000 x=3 121000/1.753.96=392(kg/t.Al) N13NN13NN1)1 (3l2、 凈凈 耗耗l NCNC 理論消耗過耗理論消耗過耗l 過耗過耗=氧化消耗氧化消耗+炭渣炭渣(不含殘極的消耗不含殘極的消耗）l 過耗率一般為過耗率一般為58% 約約410430 kg/t.All3、總（毛）耗總（毛）耗（包含殘極在內(nèi)陽極總消耗）（包含殘極在內(nèi)陽極總消耗） l 殘極率（殘極率（150180mm） 2530% l 一般毛耗為一般毛耗為 520520560 kg/t.Al 560 kg/t.Al

30、 l l 陽極使用率陽極使用率（受炭塊高度、殘極情況、換極周（受炭塊高度、殘極情況、換極周期影響期影響總耗與陽極參數(shù)及質(zhì)量相關(guān)總耗與陽極參數(shù)及質(zhì)量相關(guān)）l4、陽極、陽極消耗速度：消耗速度：陽極平均每天消耗的高度陽極平均每天消耗的高度l l hc =l 式中式中 hc 陽極消耗速度陽極消耗速度 cm/dl Wc 陽極凈耗陽極凈耗 kg/t.Al 420l dk 炭塊體積密度炭塊體積密度 g/cm3 1.55 i陽陽 陽極電流密度陽極電流密度A/cm2 0.73 1 電流效率電流效率 92 hc8.054 0.7319292420420 1010-3-31.551.551.4681.468 （cm

31、/d） 310054. 8kcdWi陽ldc=McV=Mcs.hc lhc = Mcs dc =Wc . MAls dcl=0.335624I10-3 . Wcs dc l=8.054I陽( )10-3 . Wcdcl=310054. 8kcdWi陽等級 灰 分 電阻率 熱膨脹率 CO2反應(yīng)性 耐壓強度 體密度 真密度 （%） m （%） mg/cm2.h Mpa g/cm3 g/cm3 不 大 于 不 小 于TY-10.50 55 0.45 40 32 1.50 2.00TY-2080 60 0.50 50 30 1.50 2.00TY-31.00 65 0.55 55 29 1.48 2.

32、00l3.1、 鋁電解槽的發(fā)展鋁電解槽的發(fā)展l 冰晶石一氧化鋁熔鹽電解煉鋁方法亦稱霍爾（HH）法，是1886年美國Hall和法國Herorlt共同發(fā)明的，該法自1888年用于工業(yè)生產(chǎn)以來,為世界上鋁工業(yè)生產(chǎn)一直沿用。一百余年來，隨著鋁電解生產(chǎn)技木的不斷發(fā)展,以及能源成本的不斷上漲、環(huán)境保護(hù)要求的日趨嚴(yán)格，電解槽的結(jié)構(gòu)和容量也發(fā)生了重大變化,并不斷地向大型化自動化發(fā)展，其改進(jìn)過程大致是：l小型預(yù)焙陽極槽小型預(yù)焙陽極槽 側(cè)部及上部導(dǎo)電自焙陽極槽側(cè)部及上部導(dǎo)電自焙陽極槽 中中小型側(cè)部加工預(yù)焙陽極槽小型側(cè)部加工預(yù)焙陽極槽中間下料大型預(yù)焙陽極槽。中間下料大型預(yù)焙陽極槽。l鋁電解槽按陽極結(jié)構(gòu)型式分為兩大類

33、四型式：l 自焙陽極電解槽自焙陽極電解槽：側(cè)插側(cè)插棒自焙陽極電解槽槽l 上插上插棒自焙陽極電解槽槽l預(yù)焙陽極電解槽預(yù)焙陽極電解槽：不連續(xù)預(yù)焙陽極電解槽l 連續(xù)預(yù)焙陽極電解槽l鋁電解槽按電流強度分為三個等級：l 小型電解槽小型電解槽：電流強度80KA以下l 中型電解槽中型電解槽：電流強度80KA160KAl 大型電解槽大型電解槽：電流強度200KA350KA l槽型 160kA以下 160kA 200kA級 300 kA級l產(chǎn)能 50 7.5 10015.2 31047.0 20030.3l 中間下料預(yù)焙陽極電解槽是采用點式下料器，每臺電解槽有4-5個打殼下料裝置，定期向槽中加料，具有工藝條件穩(wěn)

34、定，保持電解質(zhì)中氧化鋁濃度穩(wěn)定的優(yōu)點，并可以實現(xiàn)計算機智能控制，是一種高效率，低能耗，高產(chǎn)量，高勞動生產(chǎn)率的槽型。因此,現(xiàn)在國內(nèi)外新建電解槽都采用中間點式下料預(yù)焙陽極電解槽，系列電流多為200350kA。l 一般來說，現(xiàn)今建設(shè)規(guī)模為10萬噸/年的鋁廠適合采用160240KA的電解槽，建設(shè)規(guī)模為20萬噸/年的鋁廠適合采用300350KA的電解槽。l 工業(yè)鋁電解槽通常分為陰極結(jié)構(gòu)、上部結(jié)陰極結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)，母線結(jié)構(gòu)和電氣絕緣構(gòu)，母線結(jié)構(gòu)和電氣絕緣四大部分。各類槽由于電流強度和工藝制度的不同,各部分結(jié)構(gòu)也有較大差異。但基本結(jié)構(gòu)形式卻大體相類似。l1陰極結(jié)構(gòu)陰極結(jié)構(gòu)l 陰極結(jié)構(gòu)指電解槽槽體部分, 由槽

35、殼體、內(nèi)襯砌體槽殼體、內(nèi)襯砌體構(gòu)成。l l1 1）槽殼體）槽殼體 l 槽殼為內(nèi)襯砌體外部的鋼殼，另含加固的搖籃架，它不僅是盛裝內(nèi)襯砌體的容器,而且還起著支承電解槽重量,克服內(nèi)襯材料在高溫下產(chǎn)生的熱應(yīng)力和熱應(yīng)力和化學(xué)應(yīng)力化學(xué)應(yīng)力，約束槽殼不發(fā)生變形的作用。槽殼在熔池部位必須具有較大的剛度和強度剛度和強度。為此,一般采用12一16mm鋼板焊接而成,外部用型鋼以一定形式加固。l 槽殼結(jié)構(gòu)由無底槽的槽鋼結(jié)構(gòu)、有底槽的槽鋼和型鋼結(jié)構(gòu)，發(fā)展到臂撐式結(jié)構(gòu)槽殼，直到現(xiàn)今大容量的預(yù)焙電解槽都采用船形搖籃架槽殼。如圖p25-3-5l l 電解槽內(nèi)襯材料常見有四類：炭質(zhì)內(nèi)襯材料，耐火炭質(zhì)內(nèi)襯材料，耐火材料，保溫材料

36、，粘結(jié)材料。材料，保溫材料，粘結(jié)材料。l碳質(zhì)內(nèi)襯材料碳質(zhì)內(nèi)襯材料與電解質(zhì)和鋁液直接接觸，受熱沖擊和腐蝕最大，內(nèi)襯材料設(shè)計與質(zhì)量,影響到電解槽的生產(chǎn)指標(biāo)和槽壽命。l 上部上部要具有較好的散熱性，以保證槽內(nèi)上部形成規(guī)整的爐幫；槽側(cè)下部和底部側(cè)下部和底部需要有良好的保溫性,以保證電解所需溫度，可節(jié)省電能。側(cè)部采用絕緣、導(dǎo)熱材料；底部保溫材料的選擇和組合應(yīng)確保900溫度線落在陰極碳塊下部，800等溫線位于干式防滲料上.l炭質(zhì)襯材炭質(zhì)襯材包括：底部炭塊、側(cè)部（炭）塊及底部糊l耐火材料耐火材料包括：耐火磚、干式防滲料及澆注料l保溫材料保溫材料主要有：硅酸鈣板、硅藻土磚、輕質(zhì)耐火l 磚、石棉板、氧化鋁粉等l

37、粘結(jié)材料粘結(jié)材料主要指炭膠泥、水玻璃、膩子、 炭化硅粘l 結(jié)料等 l現(xiàn)在新建鋁廠槽內(nèi)襯多采用底部鋪砌石棉板、硅酸鈣板、保溫磚后，將干式防滲料鋪在其上，用樣板刮平，用砂石夯實后再鋪砌陰極碳塊，側(cè)部采用氮化硅結(jié)合炭化硅磚（Si3N4-SiC)，在生產(chǎn)中易形成穩(wěn)定的爐幫，既保護(hù)了側(cè)襯，又降低了槽側(cè)壁的熱損失。l槽體之上的金屬結(jié)構(gòu)部分,統(tǒng)稱上部結(jié)構(gòu)?？煞譃槌兄爻兄罔旒?、陽極提升裝置、打殼下料裝置、陽極母線和陽極桁架、陽極提升裝置、打殼下料裝置、陽極母線和陽極組、集氣和排煙裝置。組、集氣和排煙裝置。l1) 承重桁架承重桁架 承重桁架(圖3-10)采用鋼制的實腹板梁和門形立柱,板梁由角鋼及鋼板焊接而成，門

38、型立柱由鋼板制成門字型,下部用絞鏈連接在槽殼上，一方面抵消高溫下桁架的受熱變形，同時有利于大修時的拆卸搬運。門型立柱起著支承上部結(jié)構(gòu)的全部重量的作用。 2）陽極提升裝置）陽極提升裝置 陽極升降裝置有兩種方式：一種采用蝸輪蝸桿螺旋起重器的陽極升降裝置，一種采用滾珠絲杠三角板的陽極升降裝置。 蝸輪蝸桿螺旋起重器蝸輪蝸桿螺旋起重器陽極提升裝置由螺旋起重機，減速機，傳動機構(gòu)和電機組成，整個裝置由4個或8個螺旋起重機與陽極大母線相連,由傳動軸帶動起重器,傳動軸與減速箱齒輪通過聯(lián)軸節(jié)相連,減速箱由電機帶動。單電機一般7.5kw、雙電機為5.5kw2。與其相連的回轉(zhuǎn)計可以精確的顯示陽極母線的行程位置。l滾珠

39、絲杠三角板陽極提升裝置滾珠絲杠三角板陽極提升裝置。l 這種起重器左右各一套蝸輪蝸桿減速器和滾珠絲杠、起重器支架和陽極母線吊掛組成。如圖3-10（p30）其工作原理為：滾珠絲杠向前推動時，三角板以杠桿原理帶動陽極下降，當(dāng)滾珠絲杠向后拉時則陽極上升。l滾珠絲杠三角板陽極提升裝置具有：結(jié)構(gòu)簡單，機械加工件少，易于制造和維修，傳動效率高，造價低等優(yōu)點。l3) 自動打殼下料裝置自動打殼下料裝置 l 該裝置由打殼系統(tǒng)和定容下料器組成。一般從電解槽煙道端起安置4-5套打殼下料裝置，出鋁端另設(shè)一個打殼出鋁裝置，出鋁錘頭不設(shè)下料裝置。打殼裝置是為加料而打開殼面用的,它由打殼氣缸和打擊頭組成。打擊頭為一長方形鋼錘

40、頭,通過錘頭桿與氣缸活塞相連。當(dāng)氣缸充氣活塞運動時,便帶動錘頭上、下運動而打擊熔池表面結(jié)殼。l 下料裝置由槽上料箱、下料器組成。料箱上部與槽上風(fēng)動溜槽或原料輸送管相通;筒式下料器安裝在料箱的下側(cè)部。l4） 陽極母線及陽極組陽極母線及陽極組l 陽極母線通過吊耳懸掛在螺旋起重器上，兩端的母線用平衡母線連接構(gòu)成一個框架結(jié)構(gòu)。陽極母線靠小盒卡具使陽極導(dǎo)桿與其通過摩擦力接觸在一起。進(jìn)線端立柱母線與一側(cè)陽極大母線通過軟鋁帶焊接在一起。l 陽極碳塊組由鋁導(dǎo)桿，鋁-鋼爆炸焊塊，鋼爪和陽極碳塊組成。鋁導(dǎo)桿與鋼爪用鋁-鋼爆炸塊焊接，鋼爪頭與碳塊用磷生鐵澆注連接，磷鐵含磷0.51.6%，陽極組示意圖見p31圖3-1

41、0。l 陽極碳塊有單塊組和雙塊組之分；陽極碳塊鋼爪有三爪頭、四爪頭。 l5）、集氣和排煙裝置）、集氣和排煙裝置l 電解槽上部敞開面由上部的水平罩板和槽周邊若干鋁合金槽蓋板構(gòu)成集氣煙罩，槽罩板與鋁導(dǎo)桿之間用石棉布密封。電解槽產(chǎn)生的煙氣由上部結(jié)構(gòu)下方的集氣罩匯集到支煙管,再進(jìn)入主煙管送到凈化系統(tǒng)。為保證產(chǎn)生的煙氣不滯留在集氣箱內(nèi)，在集氣箱上部開出一排若干集氣孔。l 為了保證換陽極和出鋁打開部分槽罩作業(yè)時煙氣不大量外逸,支煙管上裝有可調(diào)節(jié)煙氣流量的控制閘閥,當(dāng)電解槽打開槽罩作業(yè)時, 可調(diào)節(jié)閥開到最大位置,通過加大排煙量,使作業(yè)時煙氣捕集率仍能保證達(dá)到98%。l 為了降低強大電流產(chǎn)生的磁場力磁場力的影

42、響,人們采用了各種進(jìn)電方式和母線配置方案。l傳統(tǒng)的中小型槽通常采用縱向排列,單端進(jìn)電,陰極母線沿槽兩大面直接匯集導(dǎo)向下一臺槽的簡單排布方式。l現(xiàn)代大型預(yù)焙槽,都采用橫向排列,雙端或多點進(jìn)電,出電側(cè)陰極母線沿槽大面匯流,進(jìn)電側(cè)陰極匯流母線沿端部或槽底引出,采用這種非對稱磁場補償非對稱磁場補償方案，可以削弱立柱、陽極母線以及列間相鄰母線的磁場影響。 Q-300S-300G-300l 在電解槽系列上,系列電壓達(dá)數(shù)百伏至一千多伏（20萬噸系列一般為1200v）。盡管人們把零電壓設(shè)在系列的中點，但系列兩端槽對地電壓仍高達(dá)500V左右,一旦短路,易出現(xiàn)人身和設(shè)備事故人身和設(shè)備事故。而且,電解槽用直流電,槽

43、上電氣設(shè)備用交流電,若直流竄入交流系統(tǒng),會引起設(shè)備事故。因此,在電解槽上設(shè)置絕緣物不僅是保證設(shè)備和人身安全的重要措施，也是防止直流電旁路。槽上部絕緣大于2.0M，槽對地應(yīng)大于1.0 M。l l 鋁電解槽的預(yù)熱預(yù)熱（焙燒焙燒）與啟動，是鋁電解生產(chǎn)過程中兩個重要階段，新建系列電解槽及大修后的電解槽，或由于某種原因臨時停產(chǎn)未經(jīng)大修又重新投產(chǎn)的電解槽（二次啟動），在進(jìn)入生產(chǎn)之前，必須經(jīng)過焙燒與啟動這一環(huán)節(jié)才能轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。焙燒與啟動這一過程在電解槽的整個使用期內(nèi)雖然時間不長,但對電解槽的使用壽命、保證電解正常生產(chǎn)卻有重要的影響。l 電解槽預(yù)熱焙燒的目的電解槽預(yù)熱焙燒的目的：l1）加熱并焙燒陰極 。提高

44、陰極溫度，對陰極碳塊間縫和槽周邊的扎糊進(jìn)行燒結(jié)焦化,以形成密實的炭素槽膛。l2）烘干電解槽內(nèi)襯材料。通過一定時間的緩慢加熱，以排除槽體內(nèi)耐火材料、保溫材料、澆注材料等砌體的水分。l3）提高槽膛溫度。使陰、陽極溫度接近或達(dá)到電解槽生產(chǎn)溫度，以能順利啟動。l預(yù)熱焙燒方法預(yù)熱焙燒方法：l l) 鋁液預(yù)熱法鋁液預(yù)熱法：用鋁液作電阻體的電預(yù)熱法,l 2)焦粒焙燒法焦粒焙燒法：用焦炭顆粒作電阻體的電焙燒法。;l 3)石墨粉焙燒法石墨粉焙燒法：用石墨粉作電阻體的電焙燒法l 4）燃料預(yù)熱法燃料預(yù)熱法：用油、天然氣或煤氣進(jìn)行燃燒預(yù)熱的方法。l 其對比如下： l 鋁液預(yù)熱法是在電解槽內(nèi)灌入一定量的鋁液,覆蓋在陰極

45、表面上.并且與陽極接觸,構(gòu)成電流回路,產(chǎn)生熱量,預(yù)熱電解槽。鋁水預(yù)熱法一般需78天。l 由于鋁液本身電阻很小,大部分熱量則由陰極和陽極產(chǎn)生,對于預(yù)焙陽極電解槽,陽極通過高溫焙燒后,電阻值較小;陰極采用半石墨化碳塊,電阻值也不大，所以總發(fā)熱量不大，升溫速度較慢，過程中需通過提升陽極來提高槽電壓。鋁液預(yù)熱時電解槽可一次通入全電流。l鋁液灌入電解槽內(nèi),可使陰、陽極良好地與液態(tài)鋁水接觸,可一次將陽極擰緊在母線梁上,毋須增加中間導(dǎo)體。l鋁液預(yù)熱法的優(yōu)點鋁液預(yù)熱法的優(yōu)點:l (l)操作簡便,不需增加任何其他工具和材料相配合。:l (2)電流、溫度分布均勻,不會出現(xiàn)嚴(yán)重的局部過熱現(xiàn)象;l (3)陰極碳塊中水

46、分揮發(fā)排除緩和，升溫梯度小，溫度上升慢,可減小陰極碳塊熱裂紋。 (4)啟動后電解質(zhì)清潔能省工省料。l鋁液焙燒的缺點鋁液焙燒的缺點：l (l)高溫熔化鋁水直接沖擊陰極碳塊表面，會使陰極碳塊受到強烈的熱沖擊,影響陰極內(nèi)襯壽命。l (2)當(dāng)陰極有縫隙時,鋁水會過早注入其中從而成為鋁液滲透通道,為炭化鋁的生成提供條件，引起陰極早期破損。l (3)由于電阻小,預(yù)熱溫度上升較慢,故預(yù)熱時間較長，一般須78天，低效高耗。l 焦粒焙燒法是在陰、陽極之間鋪上一層煅燒過的焦炭顆粒,其厚度為15一20mm 。焦粒粒度在1一4mm之間。電解槽通電后,焦粒層作為電阻體在陰、陽極之間產(chǎn)生焦耳熱來預(yù)熱電解槽，同時，陰極和陽

47、極本身的電阻也產(chǎn)生熱量,在其內(nèi)部預(yù)熱。因陽極碳塊直接坐在焦粒層上，為解決預(yù)熱過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，陽極導(dǎo)桿與陽極母線之間用臨時導(dǎo)電軟母線軟母線聯(lián)接，因為這種軟連接軟連接可以使陽極碳塊有一定的活動自由度，以釋放在焙燒時焦粒上抬的膨脹力，并使陽極重量能全部壓實在焦粒上，保證陽極與焦粒良好接觸, 以獲得均勻的陰陽極電流分布。在啟動前拆除臨時導(dǎo)電軟母線。 l焦粒焙燒有如下優(yōu)點焦粒焙燒有如下優(yōu)點：l l) 焙燒采用逐漸升溫預(yù)熱,電流分布均勻，也避免了灌入高溫鋁液時對碳塊和扎縫的強烈熱沖擊；l 2）焦粒電阻值比鋁液大，升溫快，焙燒時間短，使用分流器可以控制預(yù)熱速度，提高焙燒效果（好）；l 3)焙燒啟動期間熔

48、化的首先是電解質(zhì)。電解質(zhì)液滲入預(yù)熱期槽底陰極小裂縫中，冷凝后起到堵塞裂縫或修補缺陷的作用，可以有效預(yù)防槽早期破損。有利提高槽子壽命l焦粒焙燒的缺點焦粒焙燒的缺點：l l) 由于焦粒的密實程度及與陰陽極接觸程度的影響，若鋪焦不勻、裝極不當(dāng)，會使電流分布不均，陰極表面溫度不均勻,可能產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象；l 2) 由于電流要分?jǐn)?shù)次逐步提升，不能一次通全電流，需要使用分流器和陽極導(dǎo)桿導(dǎo)電軟帶，復(fù)雜了操作過程；l 3) 啟動后電解質(zhì)碳渣多，需要較大量的清除碳渣,費工費料。l全滿料全滿料l （熱利用好、干法、電解質(zhì)通路）l中縫空中縫空l （濕法啟動方便、注意保護(hù)陰極）l全空腔全空腔l （伸腿升溫快、調(diào)整陽極

49、方便，熱利用率低）l 石墨粉焙燒法是將石墨粉鋪設(shè)在槽底作電阻體，陽極與陽極大母線用軟連接方式全電流通電焙燒，溫度達(dá)到700-800度時，灌入電解質(zhì)啟動?，F(xiàn)在也有些工廠采用焦粒石墨粉混合焙燒法l 此法除與焦粒焙燒的優(yōu)點相似外，還有如下特點還有如下特點：l1）操作方便l由于石墨粉電阻率低，不需分流器可以全電流通電焙燒。l2）由于石墨粉粒度細(xì)，鋪設(shè)厚度大，陽極與其接觸良好，使得電流分布均勻，溫度均勻。l 此法的缺點此法的缺點是在焙燒終止時，溫度不夠高，灌入電解質(zhì)后只能用效應(yīng)啟動法， 使槽底升溫過快。l *焦粒石墨粉混合焙燒法焦粒石墨粉混合焙燒法l 加熱采用燃燒噴嘴噴射火焰,在陽極上面加蓋保溫罩,使高

50、溫氣體停留在槽內(nèi),并防止冷空氣竄入?；鹧嬖陉庩枠O之間燃燒,依靠傳導(dǎo)、對流和輻射,將熱量傳輸?shù)狡渌课弧?l 此法的最大優(yōu)點優(yōu)點為升溫快，可以控制加熱速度,使陰極表面均勻受熱，節(jié)省電能。l 其缺點缺點是操作比較復(fù)雜，只能控制表面溫度，內(nèi)部溫度靠熱傳導(dǎo)，溫差較大，火焰燃燒時易使陰極和陽極表面燒損。l分流器的管理（發(fā)紅、拆除）分流器的管理（發(fā)紅、拆除）l l 軟連接的管理分流與拆除軟連接的管理分流與拆除l l 槽溫的管理陽極電流分布均勻槽溫的管理陽極電流分布均勻l l 陽極的管理鋼爪陽極的管理鋼爪l鋁電解槽啟動的條件：鋁電解槽啟動的條件：l1）陰極表面）陰極表面80-90%的溫度達(dá)到的溫度達(dá)到900

51、以上。以上。l2）電解槽內(nèi)）電解槽內(nèi)60%的面積有的面積有15-20cm熔融電解質(zhì)熔融電解質(zhì)l l 鋁電解槽的鋁電解槽的啟動方法有兩種啟動方法有兩種,即即干法干法啟動與啟動與濕濕法法啟動啟動,前者通常在新電解廠開動時尚無現(xiàn)成的前者通常在新電解廠開動時尚無現(xiàn)成的液體電解質(zhì)的情況下頭一、二臺槽使用；系列中液體電解質(zhì)的情況下頭一、二臺槽使用；系列中其他槽多采用濕法啟動，即向槽中灌入一定量的其他槽多采用濕法啟動，即向槽中灌入一定量的電解質(zhì)，在灌電解質(zhì)的同時提升陽極，使電解槽電解質(zhì)，在灌電解質(zhì)的同時提升陽極，使電解槽完成啟動。完成啟動。l 濕法啟動又分為濕法啟動又分為效應(yīng)啟動效應(yīng)啟動（槽電壓（槽電壓20

52、25v）和和無效應(yīng)啟動（無效應(yīng)啟動（槽電壓小于槽電壓小于12v，一般為，一般為10v左右）左右）l l 電解槽從啟動結(jié)束到正常生產(chǎn),需要一定的過渡時期。在這期間，電解槽將繼續(xù)預(yù)熱，使槽體建立起熱量平衡，它從啟動初時的高槽溫、高槽電壓、高電解質(zhì)水高槽溫、高槽電壓、高電解質(zhì)水平，高分子比以及高效應(yīng)系數(shù)平，高分子比以及高效應(yīng)系數(shù)，逐漸達(dá)到具有足夠高度的電解質(zhì)液和鋁液水平，并調(diào)整NB達(dá)到物料平衡，全面建立起合理的技術(shù)條件，使電解生產(chǎn)轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。非正常期一般需要23個月的時間。期間，電解槽要建立穩(wěn)固、規(guī)整的槽膛，其他技術(shù)條件亦應(yīng)調(diào)整到位，它是保證正常生產(chǎn)的先決條件，必須引起足夠的重視。l非正常期槽子的

53、特點非正常期槽子的特點l槽體，特別是槽底仍處于冷態(tài)（920），熱平衡未形成； l槽襯焙燒不徹底，需繼續(xù)焙燒；l技術(shù)條件未能建立，要摸索調(diào)整；l槽膛沒有形成。l宜通過高槽溫、高槽電壓、高效應(yīng)系數(shù)、高質(zhì)水平、高分子比進(jìn)一步建立熱平衡。l電解槽啟動后24小時即可灌鋁，灌鋁后的電解槽灌鋁后的電解槽即進(jìn)入啟動后期。即進(jìn)入啟動后期。l目的：目的：l這期間電解槽將逐漸轉(zhuǎn)入正常運行,雖然技木條件變化不甚激烈,但電解槽的運行卻發(fā)生著質(zhì)的變化：一是一是各項技術(shù)條件逐步過渡到正常生產(chǎn)控制范圍；二是二是形成一定的槽膛內(nèi)型；三是三是能量平衡、物料平衡逐漸建立、穩(wěn)定。當(dāng)這些變化完成之后,電解槽即進(jìn)入了正常。啟動后期管理的

54、好壞是電解槽能否平穩(wěn)進(jìn)入正常生產(chǎn)及獲得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵。l1技術(shù)條件的控制技術(shù)條件的控制l啟動后期的管理主要有：槽電壓、電解質(zhì)成分、電解質(zhì)水平、槽電壓、電解質(zhì)成分、電解質(zhì)水平、鋁水平、分子比與效應(yīng)系數(shù)管理鋁水平、分子比與效應(yīng)系數(shù)管理等。l 1)電壓管理電壓管理 電解槽從啟動經(jīng)過初期階段,槽電壓已從7一8V下降到5.5一4.8V.但正常生產(chǎn)槽的工作電壓只有4.10v左右,因此必須在啟動后的非正常期內(nèi)逐漸將電壓降到基準(zhǔn)值。啟動后一周槽電壓可降到4.3v，每天約降0.1v以后每1015天約降0.1v，一個月后降到4.154.18v。l 2)電解質(zhì)分子比管理電解質(zhì)分子比管理， 對于新啟動槽,電

55、解質(zhì)的分子比要求較高,第一周應(yīng)在2.8以上第一個月內(nèi)應(yīng)保持在2.72.8以上,以使電解槽能夠以高分子比結(jié)晶形成堅固的槽幫,保證進(jìn)入正常生產(chǎn)期后具有穩(wěn)定規(guī)整的槽膛內(nèi)型。另外新啟動槽陰極內(nèi)襯會以較快速度吸收含鈉鹽(NaF),為滿足內(nèi)襯的吸收鈉,也需要在啟動初期保持較高分子比 。時間時間 1 6 12 18 24 48 72 96 5天天 6天天 7天天 第二周第二周 第三周第三周 第四周第四周h 4 后后 后后電電壓壓 8 7 6 6 6 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 4.25 4.2 4.15v 9 8 7 6.5 5.5 4.18分子比分子比 2.90 以上以上 2.85 2

56、.82.7分子比氟化鈉分子（摩爾）數(shù)/氟化鋁分子（摩爾）數(shù) =2氟化鈉重量百分?jǐn)?shù)/氟化鋁重量百分?jǐn)?shù)過量氟化鋁 5 8 10 12.5 13 分 子 比 2.67 2.50 2.40 2.29 2.26l使用分子比計算公式使用分子比計算公式lQAlF3=2P（K1-K2）/K2（2+K1）lQNaF=P（K2-K1）/2+K1l使用重量比計算公式使用重量比計算公式lQAlF3=P（K1-K2）/K2（1+K1）lQNaF=P（K2-K1）/1+K1l式中：式中：p 槽中液體槽中液體冰晶石部分冰晶石部分的質(zhì)量的質(zhì)量l K1、K2 分別為調(diào)整前后分子（重量）比分別為調(diào)整前后分子（重量）比l1、某30

57、0kA槽 15t 成分:CaF2 5% Al2O3 3% 分子比2.5（1.25） 要調(diào)到2.3（1.15） 加AlF3?lP冰晶石部分冰晶石部分15000kg (1-5%-3%)=13800kglQAlF3= 2P（K1-K2）/K2（2+K1）l = 2 13800（2.5-2.3）/2.3（2+2.5）=533.3kglQAlF3=P（K1-K2）/K2（1+K1）l =13800 (1.25-1.15)/1.15 (1.25-1.15)/1.15 (1+1.25)=533.3kg(1+1.25)=533.3kgl2 2、某新啟動槽某新啟動槽 2020噸噸 成分成分CaF2 5% Al2

58、O3 2.8% 分子比2.68 2.85l加Na2CO3? 3Na2CO3 +2Na3AlF6= Al2O3 +12NaF+3CO2l 3 106 12106 1242-0.63142-0.631lQNaF = 2000020000 (1-5%-2.8%) ( ( K2-K1）/2+K1l =18440 18440 (2.85-2.68)/2+2.68(2.85-2.68)/2+2.68 669.8kg-422.6kg 669.8kg-422.6kg 0.631l3)電解質(zhì)水平管理電解質(zhì)水平管理 新槽啟動后,電解質(zhì)水平電解質(zhì)水平要求較高較高,目的是通過足量的液體電解質(zhì)儲蓄較多的熱量,有利于電解

59、溫度的保持和槽襯吸收及爐幫結(jié)殼的需要。電解質(zhì)水平第一周宜保持在280一300mm,第二周保持在240-270mm,第三至第四周220一240mm,第四周以后逐漸保持逐漸保持在200-220mm.l 電解質(zhì)高度的控制主要是通過控制槽電壓來控制槽內(nèi)熱量輸入及冰晶石添加量。電解槽啟動后隨著槽電壓的降低,槽內(nèi)熱收入減少,電解質(zhì)溫度下降,電解質(zhì)便沿著四周槽壁結(jié)晶成固體,從而使電解質(zhì)水平逐漸下降。l4)鋁水平管理鋁水平管理 新槽啟動12-24小時可分兩次或一次灌入鋁水, 因此時槽膛較大，鋁水高度一般控制在150一170mm。之后由于槽電壓逐漸降低,槽幫逐漸形成，槽膛容積逐漸變小,鋁水高度會增加,因此,應(yīng)根

60、據(jù)槽膛形成情況適當(dāng)控制出鋁量根據(jù)槽膛形成情況適當(dāng)控制出鋁量。啟動后,三周內(nèi)爐膛變化較大,無法通過三點測量一次決定5天吸出量,故須每天每天在出鋁前進(jìn)行出鋁端一點測量測量而確定出鋁量確定出鋁量。l5)效應(yīng)系數(shù)管理效應(yīng)系數(shù)管理 由于新啟動槽前幾周無電解質(zhì)結(jié)殼建立起的爐膛，其保溫差,散熱量較大,而且前期內(nèi)襯吸熱,電解槽熱支出較大熱支出較大,再加上電解質(zhì)分子比高,其初晶溫度高,雖然前期有較高電壓維持熱收入,但爐底爐底仍然容易出現(xiàn)過冷容易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象,致使電解質(zhì)在爐底析出而形成爐底結(jié)殼。一旦出現(xiàn)此種情況很容易導(dǎo)致形成畸形爐膛,嚴(yán)重影響電解槽轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，另外會使陰極內(nèi)襯出現(xiàn)裂紋、爆層、起坑等危害,導(dǎo)致電解