;铝电解槽建立炉膛再造的方法探讨

铝电解槽建立炉膛再造的方法探讨摘要：本文在铝电解槽建立炉膛再造的方法的探讨中，首先分析了快速形成高分子比规整炉膛的理论基础，然后论述了快速二次形成高分子比规整炉膛的实践，在此基础上总结了炉膛再造的方法。关键词：铝电解槽；炉膛再造；快速形成高分子比引言目前，对于铝工业界来说，如何提高大型中间料预焙铝电解槽的槽寿命和电流效率成为研究的重点。在实践中，日常电流效率如果起伏不定的话，电解槽的使用寿命也会下降。因此，电流效率和槽寿命之间具有相关性。同时，对于铝电解过程而言，除了电解生产外还存在结壳生成等过程。而在该过程中，过去通常采取普通电解质块来进行局部修补，但是这种修补一般会造成工作环境进一步恶化，并且威胁着电解槽的寿命和电流效率。因此，本文在铝电解槽建立炉膛再造的方法的探讨中，首先分析了快速形成高分子比规整炉膛的理论基础，然后论述了快速二次形成高分子比规整炉膛的实践，在此基础上总结了炉膛再造的方法，以期促进铝电解行业的科学发展。一、快速形成高分子比规整炉膛的理论分析1、规整炉膛在提升电流效率和电解槽寿命上的意义根据相关文献资料的总结，本文发现对阳极电的影响上存在两种较典型的炉膛內型，如图1所示。其中，对于电解生产最有帮助的就是第一种炉膛內型，由于其不但促进水平电流的减少，稳定了铝液，还推动了铝液镜面的收缩，从而减少侧部漏电带来的损失，并且促进阴极反应效率的提升。另外，对于电解槽内炉膛，磁场、电场以及热场决定了其形成状态。但是，本文主要在对原始炉膛的探讨上，重点是破坏以及影响电流效率发挥的各种因素，尤其是对电解槽寿命造成威胁的情况。所以，不仅要应用相关保护措施，二次形成炉膛的工艺技术，尤其是规整炉膛在提升电流效率和电解槽寿命上具有正面意义。图1两种炉膛內型对阳极电分布的影响2、提高电解质分子比的理论基础众所周知，铝工业电解质作为一种复杂熔盐体系能够溶于冰晶石中，也能溶于氟化物形成的溶剂里。其中，熔盐由于组成成分的含量存在差异，会造成物理化学性能也有所区别。也就是说，电解质组分含量不一样的话，初始晶点的温度就不同。对于电解质溶液结晶和炉帮间的物理学变化过程，可以用如下公式表示：熔融电解质→T电解—T结晶△t←结壳+Q放（1）在以上公式中，T电解表示电解温度，T结晶则表示结晶温度，△t表示着过热度，通常在10—15之间。根据结晶式（1），可以知道电解质的组分决定着T结晶，而这正是炉膛再造技术的理论基础。此外，炉膛的初始融化温度尽量超过1000度，这样炉帮在能在940—970度的工作环境下溶解结壳。3、迅速溶解、及时形成炉帮的要求相对于电解槽下的炉帮形成过程，二次形成炉帮通常实行在一定运行年龄的电解槽上。在这些电解槽的内衬、炭块上，一般会具有一定程度的物理或者电化学损坏。所以，为了最大程度的降低以上损坏作用，最好在较短时间内完成整个炉帮的二次形成过程。其中对已经受到损坏并且没有侧部保护的炉帮实行快速熔化是关键，在完成形成炉帮有关电解质溶液的调配后，就应当尽快实施炉帮结壳的处理，最后则是最短时间内来校正新形成的炉帮內型，这样才可以比较稳定地进入到铝电解生产中。二、快速二次形成高分子比规整炉膛的实践1、确定二次形成炉帮电解槽在对二次形成炉帮电解槽确定中，该电解槽通常存在以下特点：（1）电解技术条件发生失衡，电流效率长期不高，一般低于85%，在电解效率改进上，常规调节措施几乎不起作用。（2）非正常电压波动的问题经常出现，而且波动幅度相对较大，一般不低于300mV。（3）对于电解槽边部固定方框处，已经出现了一定程度的恶化趋势。在边部发红现象的环境上，无论是边部加工还是边部扎补炉帮都没有明显效果。（4）现场工人处在较恶化的工作环境中，并且劳动强度也相对较大。2、试验方案经过以上理论分析，结合电解槽启动后的相关管理经验，将本实验划分成三个阶段。（1）第一阶段（5—10天）。在该阶段中，主要是对原先存在的损坏炉膛进行熔化，并且建立与启动后期电解技术相类似的条件。在总体技术目标上，包括以下几个方面：1）把铝水平降低到10cm—15cm。2）对电解槽工作电压予以提高，一般控制在4.2V—4.5V。3）在电解槽分子比提高上分阶段实现，最终的分子比需要提升到2.90—3.10左右。4）电解槽温度逐次增加，并达到980—1000度。5）对于阳极电流分布而言，标准偏差不得超过20mV。（2）第二阶段（5—15天）。该阶段需要对炉膛予以重建，快速降温的方法是该过程的关键技术。在对这一方案的实现上，可以选择一下工艺技术调价措施，具体如表1所示。表1快速形成炉膛阶段工艺操作方案操作项目最终指标操作指示量备注换极作业不变周期不变出铝作业铝水平控制在18—22cm正常量减去（300—500）kg电压调整4.0—4.3V每天降低0.15V左右AIF3添加作业CR最终为2.3—2.5在添加中将50kg作最后按照每天80kg为基准的标准添加槽温控制940—970度每天的降温速度为4—8度注意电解槽温度变化滞后的情况效应管理效应系数控制为每天0.5—1次规整炉膛內型（3）第三阶段（5—10天）。该阶段主要将工艺技术控制全面恢复到常规生产期的水平。为此，可以对效应控制参数继续放宽，而且对新形成的二次炉膛內型实行进一步规整的处理。对于正常生产时期的各个工艺技术，务必予以严格的管理，注意观察检测各个数据的变化状况，在技术参数管理选取相对稳妥的方式。3、观测槽试验前后各项技术工艺参数的变化根据以上试验步骤，本文选择了几台相对典型的电解槽，并实施了相应的试验。各项技术工艺参数的变化情况如表2所示，可以发现，本次试验取得了令人满意的结果。表2快速形成高分子比炉膛试验槽试验前后各项术工艺参数的比较参数槽温电压摆电流效率阳极电流分布标准偏差℃min%mV前后前后前后前后试验槽1950.1946.1804585.391.32618试验槽2959.2950.4512388.691.91916试验槽3962.7954.3622680.289.92820平均值957.3950.364.331.384.791.024.318.0结论在二次结晶再造炉膛技术中，主要的根据就是电解质与结晶和溶解之间的平衡原理。在工业实践中，可以运用以上三个阶段来完成铝电解槽建立炉膛再造的目的。由于该方法在各个阶段存在不一样的技术目标，相应的工艺措施也会出现一定的差异。对于铝电解槽电流效率长期不高、起伏较大、使用寿命较低等问题，快速形成铝电解槽二次高分子比规整炉膛起到突出的改善的作用，所以具有较高的技术价值和经济意义。同时，本文探讨的构建与电解槽启动后期炉膛內型技术工艺相类似的条件，借助二次形成来促进电流效率和电解槽寿命提高等技术方法，不但在具有理论可行性，而且也被试验所证实。总而言之，该方法可以实现相应的预期工艺和技术，并促进铝电解经济效益的不断提升。参考文献[1]赵无畏.关于铝电解槽寿命的综合技术研究[C].工业出版社：2011.[2]孙志红,任万益，姚高波.工业铝电解槽炉膛再造技术探讨[J].轻金属，2011(10).[3]田振明，葛桂军，崔向菊，等.大型预焙阳极电解铝启动后期管理技术研究，轻金属，2012（10）[4]李朝辉,荆瑞峰.预焙槽启动后期炉膛建立的若干问题探讨[J].河南冶金，2011(12).