当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

预焙铝电解槽生产工艺与操作[1]


预焙铝电解槽生产 工艺与操作实践
? ? ?

河南省铝冶炼工职业技能鉴定培训讲义

2 0 0 5年


? ? ?



绪 论

?
? ? ? ?

?
? ? ?

?
? ? ? ? ? ?

了解大型槽,认识大型槽 ——大型中心下料预焙槽的技术特点及管理思路 第一章 铝电解的基本理论 第二章 铝电解生产概况 第三章 铝电解槽的构造 第四章 铝电解槽的预热焙烧与启动 第五章 铝电解槽非正常期生产管理 第六章 铝电解槽主要操作 第七章 电解常规测量作业 第八章 铝电解槽正常生产管理 第九章 电解槽病槽及常见事故处理 第十章 铝电解槽破损与维护 第十一章 铝电解生产的计算机控制 第十二章 电解生产的电流效率 第十三章 电解生产的电能消耗与能量平衡 第十四章 主要技术经济指标核算 第十五章 铝电解生产管理 第十六章 铸造 第十七章 铝电解干法净化及原料输送

绪论:了解大型槽,认识大型槽(一)
? ?

?
? ?

? ?

一、系列电流大 <80kA 80—160kA 200—350kA 1、输入热量多 Q=k I2Rt 小槽怕冷,大槽怕热 ——避免热震荡,减小热冲击 有关试验结论: 300KA槽较长时间输入能量减少16%,通过提高 极距,减少电流,保持内部产生热量变化不大,从而 对热平衡影响不大。 ——强化散热意识 (结构设计 新材料应用 热场计 算合理 重视铝水平管理) 2、磁场力大 F=λ BIL ——减小影响 (保持规整槽膛 减少水平电流 较高铝 水平-惯量 m.v)

绪论:了解大型槽,认识大型槽(二)
?
?

?

? ?

?
?

二、采用中心(中间)下料工艺 1、下料点少而集中 (4---6个点 一线排列) ——提高AO的溶解性、保持槽底清洁 (沙状AO、 质水平适当高、 高流速区选下料点、 勤加工,少下料、 低AO浓度、 定期清理积料、调整加料) 2、边部不加工 ( 侧部热、炉帮易空) ——保持完好炉帮(加强侧部散热 适当加工边部) 三、阳极使用多块预焙炭块(24 28 40 20*2) 1、阳极周期性更换 (底部不平 电流不匀) ——科学安排换极表 提高换极精度 保持较高的质水 平

绪论:了解大型槽,认识大型槽(三)
?
? ? ?
?

2、散热面增大(壳面增大25—30% 阳极高矮不等) ——重视壳面保温 1cm==60~90mv 13~18cm 四、使用计算机控制技术 1、槽况的信息步入数据化 ——报表利用 2、依赖合理技术条件的搭配,注重槽膛规整 3、利用槽参数及(能量,物料)代用特征值判断槽 况 如:(VAE AE AEWVV MTVV )
X日对策管理——处置量表、状态图、分析(图)表、指令表

?

五、载氟氧化铝为主供原料 (活性 杂质 流动性 输 送方式 容积变化)

第一章 铝电解的基本理论
?
?

1.1铝的性质与用途

1、自然界的铝 ? 铝是自然界分布极广,含量极丰富的金属元素(250 多种矿物) ? 活泼 、 无元素态 ( 7.35% 第三位 占金属的三分之 一, 氧 49.1% ; 硅 26.3% ;四~八位 是 Fe Ca Na K Mg 总占 98.04% 其余86种为1.96%)
? ?

物质状态---七态 (气、液、固、等离子、超固、 反物质、辐射场)

金属基本分类
轻有色金属--铝 ? 109元素 非金属18 金属91种 ? 金属 非金属 O2 Cl2
? ?

F

B S

黑色金属 ? 有色金属
?
? ? ? ?

Fe Mn 轻金属 重金属 稀有金属 贵金属 半金属

Cr Al Mg Cu Pb Zn Ta钽 La镧 Nb铌 Zr锆 Au Ag Pt Si Se硒 Te碲

铝电解的基本理论(一)
?
?

2、关于铝
第三周期3号主族元素(原子序号为13),可离解3个电子 3s2 3p1 ,原子量26.98 密度2.699(液态2.3) g/cm3 , 熔点659℃ 沸点2467 ℃ 硬度为3 导电系数36~37 × 10-4Ω –1 cm-1(为银的36.1%),导热系数2.08 J/cm.s.℃, 液—固收缩率6.6% 线膨胀系数2.4×10-5/ ℃

?
?

3、主要性质与用途
① 比重轻 是 Cu的三分之一 ②导电性优良 为同重铜的2倍 ③良好的防腐性 航空航天业 电力 建材、包装业

? ?

?

主要性质与用途
? ? ? ?

?
?

④ 良好的导热反光性 散热、反光材料 ⑤延展性好、可机加性强 机械制造业 ⑥非磁性能 精密仪器 ⑦再生利用率好 为产量的15—18% 成本仅5% ⑧与氧有很大的亲和力,能夺取许多金属氧化物中 的氧,将其还原成金属 脱氧剂 ⑨易于其他金属组成各种成分的合金 汽车工业

铝电解的基本理论(二)
?
?
?
?

1.2 铝电解基本理论知识
1、炼铝业发展史
化学法:1825~1888 1825年丹麦H.C.Oersted(厄尔施泰)用钾汞齐还原 (AlCl3)法-K、Na(NaCl. AlCl3 )、Mg(1865 冰晶石) 电解法:1854~ 1854年德 本生(Bunsen)-法 德维尔(Deville)电解
氯化铝-氯化钠络盐 1883年美布雷德利(Bradley)提出了氧化铝溶于熔 融冰晶石电解的方案 1886年美霍尔(Hall)和法埃鲁特(Heroult)同时申 请了冰晶石-氧化铝熔盐电解专利 H-H法 1888美匹兹堡两台610× 400× 510 1.7~1.8kA 16v 23kg/2 效率79% 年产8~8.5t 电耗约30000kwh/t 法1889 英1890 德1898 奥1899 挪威1906 意1907 西班牙1927 苏1931

? ? ?

1890-产量180t→ 1930-27wt→ 1970-1025wt→ 2000-2400wt ? 中国 1936~1937→ 1952→ 1954(60kA 2.5wt) → 1989(108wt)
? ?

1999-263(113)wt→ 01-300→ 03-550→ 04-667

铝电解的基本理论(三)
? ?

?
? ? ? ?

2、基础理论回顾 ①物质组成与变化(物理与化学) ②克原子、克分子、克当量、化学当量、摩尔 ③电流强度、电流密度、电阻、欧姆定律、 分解电压、过电压 、 极 化电压 ④两类导体 直线方程 ⑤ 溶液----溶质、溶剂、溶(熔)液、物相 氧化铝直流电
氧化铝冰晶石 高温

拜尔法 ? 铝土矿 氢氧化铝 焙 烧 烧结、联合法



?

解铝(原铝)

铸 锭

铝锭

铝电解的基本理论(四)
?
?

?
? ?

?
? ?

?

3、电解质的性质 初晶温度== 熔点 1008 ℃ 过热度10--15 ℃ 工业电解质:冰晶石(2.3—2.4)+氧化铝(1—4%) +氟化镁(4—5%)+氟化钙(3—4%)→920--930 ℃ 添加剂影响: 氟化铝 氟化钙 氟化镁 氟化锂 氧化铝 1% 降温 4-5 ℃ 3-4℃ 5-- 6 ℃ 8-10 ℃ 4-5 ℃ 密 度:单位体积所含物质的质量 单位:g/cm3 900---1000 ℃ d铝 = 2.3g/cm3 d电解质= 2.1g/cm3 相差约 10% D冰晶石= 3.053-0.832×10-3 t 1000℃ 2.221)g/cm3

?
? ?

?
? ? ?

?
? ?

导电度 -物体导电能力的物理量。导电率、比电导 纯冰晶石电导率2.8± 0.02(工业电解质2.13~2.22)/ Ωcm 影响因素: 温度 氧化铝 电解质含炭 添加剂 增↑ 增↓ 0.6% ↓10% LiF 增 粘 度 表示液体质点相对运动的阻力——内摩擦力 单位:pa.s(mpa.s) 纯冰晶石粘度2.8×10-3 pa.s 粘度过大----流动性差、气体难排、电阻大 粘度过小----氧化铝易沉淀、铝易溶解 影响因素: 温度 成分 氧化铝含量 高↓ CR↑ ↓ 降↓

表面性质 液体抵消表面收缩的能力 ? 液---气间称表面张力 液---液间称界面张力 ? 液---固间称 湿润能力,用湿润角衡量
? ? ?

液相组成、固体材料、气相组成、温度

?
? ? ? ?

?

θ >90°湿润不良 θ <90°湿润性好 阴极(湿润良好)、 阳极与极化 挥发性 沸点以下液体分子逸出的程度(定温下蒸气压) 在电解温度下电解质分子以气态逸出的现象为电 解质的挥发性 挥发性与沸点有关 氟化铝 氟化钠 氟化镁 氧化铝 1260 ℃ 1700 ℃ 2240 ℃ 2980℃

? ? ? ?

?
?

添加剂的影响 * 基本条件: 不参与电化学反应、改善性质、吸水 性挥发性小、价格低廉 氟化铝: 降分子比、降初晶温度 、挥发大 氟化钙: 矿化剂 、降初晶温度、界面张力 氟化镁: 加大炭界面张力、降初晶温度 氟化锂: 降初晶温度(8~10 ℃ )、增加导电度

1.3两极反应
?
?

阳极反应
O2--2e=O C+2O=CO2

副反应
2 Al (溶) +3 CO2= Al2O3+3CO CO2+C=2CO

?
?

?
? ?

阴极反应
Al3++3e=Al Na++e=Na 4Al(溶)+3C=Al4C3

?

总反应 Al2O3+1.5C=2Al+1.5CO2

?

第二章 铝电解生产概况
?

2.1 铝电解生产工艺流程
现代铝工业生产普遍采用冰晶石一氧化铝融盐电 解法。电解铝生产以碳素材料为阳极,铝液为阴极, 电解质为溶解有氧化铝的熔融冰晶石,经整流的强大 直 流 电 ( 数 百 kA) 由 阳 极 导 入 电 解 槽 , 经 过 ( 930 ~ 970℃的)电解质与铝液层,由阴极导出, Al3+ 、O2分别在两极上进行电化学反应,阳极产物主要是二氧化 碳和一氧化碳气体,其中含有一定量的氟化氢(HF),在 阴极生成液体铝。铝液用真空抬包抽出到铸造车间净 化后铸成成品铝锭。

2.2 铝电解所用原材料 1、主原料——氧化铝
氧化铝俗称铝氧粉,分子式Al2O3 ,它是一种白色粉 末状物料,熔点为2050℃,沸点约为3000℃,真密度为 3.5-3.6g/cm3,体积密度约为lg/cm3。它的流动性很好,不 溶于水,能溶于冰晶石熔体;它是铝电解生产中的主要 原 料 , 吨 铝 的 理 论 消 耗 为 1889kg/t.Al , 实 际 消 耗 为 1920--1940kg/t.Al 。工业用氧化铝根据其晶体结构分为 两种同分异构体: a- Al2O3、 γ- Al2O3。铝电解对于氧 化铝质量的要求主要是考核它的化学纯度和物理性能。
? ? ?
?

Al2O3 + 1.5C = 2Al +1.5CO2 102 54 x 1000 x=102× 1000/54=1889(kg/t.Al)
1889÷ 0.987÷( 1-0.3%-0.25%)=1924.5

1).化学纯度 氧化铝质量首先是化学纯度要高,杂质含量和水分 要低。因为氧化铝中那些电位比铝离子更正电性的元素 的氧化物,如SiO2(二氧化硅), Fe2O3 (氧化铁),在电解过 程中会被铝还原,或者优先于铝离子在阴极析出。析出 的硅、铁进入铝内,会降低铝的质量;而那些电位负于铝 元素的氧化物,如Na2O、CaO会分解冰晶石,使电解质成 分改变,分子比升高,并增加氟化盐消耗;氧化铝中的 水分同样会分解冰晶石生成HF,造成氟化盐损失, 并增 加铝中的氢含量,逸出大量的氟化氢污染环境; P2O5 , V2O5, TiO2等杂质,则降低电流效率。

我国氧化铝质量标准

YS/T274---1998

等级

牌号

化 AO含量 ≮



成 杂



(%) ≯ 灼减 1.0 1.0 1.0 1.0

SiO2 0.02 0.04 0.06 0.08

质 含 量 Fe2O3 Na2O 0.02 0.03 0.04 0.05 0.50 0.60 0.65 0.70

一级 二级 三级 四级

AO-1 AO-2 AO—3 AO-4

98.6 98.4 98.3 98.2

2).物理性能

氧化铝的物理性能对于保证电解过程的正常进行具 有重要作用。通常要求氧化铝具有吸水性小, 在电解质 中溶解性好,同时要求加料时飞扬损失小(活性大,粒 度适宜,流动性好),能够严密地覆盖阳极,以防止阳极 暴露于空气中被氧化,并很好保温。在烟气净化中有较 好的活性,足够大的比表面积,能有效地吸收HF气体。 这些物理性质主要取决于氧化铝的晶型,粒度和形状。 按照氧化铝物理性能不同,一般分为三类:砂状,中间 状,粉状。 α- AL2O3俗称刚玉,是一种晶体结构完善,化学稳 定性强的铝氧化物。

氧化铝的种类
砂状氧化铝:α- AL2O3 小于30%,γ- AL2O3 较多,其颗粒为 球状,平均粒度60-80微米,晶体表面疏松、比表面积 大、活性强,流动性好,安息角25-30度,在电解质中 溶解速度较快; 粉状氧化铝:α- AL2O3 较多,为80-95% ,其颗粒为片状 或羽毛状,平均粒度20-30微米,安息角大于45度,流 动性较差; 中间状氧化铝介于两者之间,安息角35—40度,平均粒度 30-50微米,α- AL2O3含量 40--50% 。 ? 我国生产的氧化铝基本为中间状氧化铝。

2.副原料——氟化盐
?

? ? ?

?

铝电解生产所用的溶剂主要是冰晶石和氟化铝,还 有一些添加剂,如氟化钙,氟化镁,氟化钠,氟化锂等, 统称氟化盐,其消耗为22—30kg/t.Al。 1) 冰晶石 Na3AlF6=3NaF.AlF3 冰晶石有天然和人造两种,由于天然冰晶石储量极 少,现代生产使用的冰晶石绝大多数为人工合成的。 冰晶石是一种白色晶体,密度为2.95g/cm3,硬度为 2.5,熔点为1008℃。工业冰晶石是正冰晶石和亚冰晶石 (5NaF.3AlF3)的混合物,分子比为2.0左右。(有碱、中、 酸之分) 在铝电解生产中,冰晶石作为一种溶剂,理论上不 消耗,在实际生产中由于挥发损失,碳素的吸附和机械 损失等原因,使得冰晶石的损失量约为20—30kg/t 。

?

冰晶石、氟化铝的生产
? ? ? ?

?
? ?

?
?

冰晶石生产以萤石(CaF2>95%)为原料,酸法生 产主要有两道工序: 制酸 CaF2+H2SO4=2HF+CaSO4 HF+H2O=粗氟酸 SiO2+6HF=H2SiF4+2H2O H2SiF6+Na2CO3=Na2Si6↓ +H2O+CO2 得 精氟酸 制盐 6HF+Al(OH)3=H3AlF6+3H2O 2H3AlF6+3Na2CO3=2Na3AlF6+3CO2+3H2O 正冰晶石3NaF.AlF3 亚冰晶石5NaF.3AlF3 氟化铝是由精氟酸与氧化铝泥浆起反应制得: 3HF+AL(OH)3=AlF3.3H2O ↓ 在350--400℃脱水 得到AlF3.1/2H2O

冰晶石质量标准

GB/T4291--1999

等级 F Al 不小于 特级 一级 二级 53 53 52 13 13 13

化 Na







(%) P2 O 5 H2O 灼减

SiO2 Fe2O3 SO4 CaO 不 大 于 0.25 0.36 0.40 0.05 0.08 0.10 0.7 1.2 1.3

32 32 32

0.10 0.02 0.15 0.03 0.2. 0.03

0.4 0.5 0.8

2.5 3.0 3.0

副原料
?

2)氟化铝 ? 氟化铝是一种白色的细微粉末,颗粒比氧化铝稍 大,流动性次之。它作为电解质的成分在电解槽中消 耗比率最大,它作为一种添加剂,既可以补充电解质 中的损失,又可以调整电解质的分子比,使分子比保 持在一定范围,以保证生产技术条件的稳定,。 ? 3) 氟化钙 ? 氟化钙又称“萤石”,是电解质的成分之一,其 作用主要是对炉帮的形成有好处,可以使炉帮比较坚 固,同时减低电解质的初晶温度。生产过程中要随电 解质的损失而减少,由于氧化铝中少量的氧化钙与氟 化铝反应可生成氟化钙,所以平时并不经常添加氟化 钙。氟化钙只是在新槽启动时加入。

副原料
4) 氟 化镁 氟化镁可以改善电解质的性质,降低电解质温度, 其作用与和氟化钙基本相似。 5) 氟化钠 氟化钠是一种白色的细微粉末,易溶于水,作为一 种电解质的添加剂,在装新槽料和启动是主要添加氟化 钠,有些工厂用经济的碳酸钠代替氟化钠,这样可以加 速电解质的沸腾与循环,有利于电解质成分均匀并降低 成本。 6)氟化锂 氟化锂可以降低电解质的初晶点,提高电解质的导 电率,使电解在较低的温度下进行,因此能够提高生产 率,降低铝的能量消耗。但因其价格比较昂贵,在生产 中没有得到大量应用。

?

7)碳酸钠 ? Na2CO3俗称纯碱,苏打,白色粉末,吸水性强,作用 同氟化钠,是新启动槽的一种主要添加原料。
Na2CO3 =Na2O+CO2 ? 3Na2CO3 +2Na3AlF6=12NaF+ Al2O3 +3CO2(分子比升高) ? 3Na2CO3 +2AlF3= 6NaF+ Al2O3 +3CO2 (分子比升高) ? 比氟化钠价格低,易分解,添加效果明显
?

?
?

8)碳酸锂(氟化锂) *
3Li2CO3 +2Na3AlF6=6NaF+6LiF+ Al2O3 +3CO2

3.阳极材料
在铝电解生产中,采用高温并具有很大腐蚀性的冰晶 石--氧化铝熔盐电解质。要求阴、阳极的导电材料,必 须能够抵御这种高温侵蚀性、且价格低而又能良好导电 的,目前首选的只有炭素制品。因此,铝工业现均采用 炭素电极——炭阴极和炭阳极。 ? 炭阴极的生产原料为高温煅烧无烟煤、石墨碎和煤 沥青;炭阳极的生产原料为锻后石油焦和煤沥青。炭阳 极的生产流程主要为煅烧→破碎、磨粉→配料→混捏→ 成型→焙烧→组装。在电解过程中,炭阴极原则上不消 耗,只在破损后更换,炭阳极由于直接参与电化学反应 而消耗。
?

大型铝电解槽对炭阳极的基本要求
? ?

自焙槽

阳极糊; 预焙槽

预焙阳极炭块

① 耐高温,膨胀率小,抗热震性好; ? ② 强度高,具有较好的耐冲刷性; ? ③ 化学性质稳定,抗氧化和抗氟化物侵蚀性好; ? ④ 导电性,导热性良好。
?

劣质阳极 炭渣过多、槽温过高、效率过低、 物料过耗、炉帮过空、发病过频

炭阳极的消耗
?

在铝电解生产中,阳极炭块不仅承担着导电作用, 而且还参与电化学反应。阳极炭块质量的好坏,直接 影响到铝电解的正常生产操作、阳极的消耗、原铝的 质量和电流效率等技术经济指标。阳极的消耗可以表 述为以下几种:

? ? ? ?

理论消耗(393--400kg/t.Al纯电化学反应) 净 耗(410--420kg/t.Al 含炭渣、氧化) 总(毛)耗(530--540 kg/t.Al 含残极) 消耗速度(1.40—1.50cm/日)

1、理 论 消 耗: ? Al2O3 + 1.5C = 2Al + 1.5CO2
? ?
? ?

1.5 ×12 2×26.98 y 1000 y=18 ×1000÷ 53.96=334kg/t.Al

?

?
?

Al2O3+ 3C = 2Al + 3CO x=667 kg/t.Al
Wc=X(y)/ η =334/ η ---电解消耗

? ?

Al2O3+

3 1? N

C = 2Al+

3N 1? N

CO2+

3(1 ? N ) 1? N

CO

N为CO2的体积百分比 ? 当气体比 = 70:30 75:25 80:20时 ? 阳极理论消耗分别为: 392 、 381、 371 kg/t.Al
? ?
?

式中

3/1.7 ×12

53.96

x 1000 x=3 ×12×1000/1.7×53.96=392(kg/t.Al)

?
? ?

?
? ? ? ?

2、 净 耗 NC =理论消耗+过耗 过耗=氧化消耗+炭渣(不含残极的消耗) 过耗率一般为5~8% 约410~430 kg/t.Al 3、总(毛)耗(包含残极在内阳极总消耗) 残极率(150~180mm) ≈ 25~30% 一般毛耗为 520~560 kg/t.Al 阳极使用率(受炭块高度、残极情况、换极周 期影响———总耗与阳极参数及质量相关)

?

?
? ?

4、阳极消耗速度:阳极平均每天消耗的高度
hc =
8.054? i阳 ? Wc ?η dk ? 10?3

?
?
?

式中 hc 阳极消耗速度 cm/d
Wc 阳极净耗 kg/t.Al dk 炭块体积密度 g/cm3 i阳 阳极电流密度A/cm2
η 电流效率%

420 1.55 0.73 1
92%

hc=8.054× 0.731×92%×420 ×10-3÷1.55≈1.468 (cm/d)

公式推导
? dc=Mc÷V=Mc÷s.hc ? hc = Mc÷s dc =Wc . MAl÷s dc ? =0.3356×24×I×η ×10-3 . Wc÷s dc ? =8.054×I阳×η (γ )×10-3 . Wc÷dc

8.054? i阳 ?Wc ?η ?10?3 ?= dk

我国预焙阳极炭块质量标准
1998

YS/T285--

等级 灰 分 电阻率 热膨胀率 CO2反应性 耐压强度 体密度 真密度 (%) μΩm (%) mg/cm2.h Mpa g/cm3 g/cm3 不 大 于 不

TY-1 0.50 TY-2 080 TY-3 1.00

55 60 65

0.45 0.50 0.55

40 50 55

32 30 29

于 1.50 2.00 1.50 2.00 1.48 2.00


第三章 铝电解槽的构造
?

3.1、 铝电解槽的发展 ? 冰晶石一氧化铝熔盐电解炼铝方法亦称霍尔(H—H) 法,是1886年美国Hall和法国Herorlt共同发明的,该法 自1888年用于工业生产以来,为世界上铝工业生产一直 沿用。一百余年来,随着铝电解生产技木的不断发展, 以及能源成本的不断上涨、环境保护要求的日趋严格, 电解槽的结构和容量也发生了重大变化,并不断地向大 型化自动化发展,其改进过程大致是:
?

小型预焙阳极槽



侧部及上部导电自焙阳极槽→ 中

小型侧部加工预焙阳极槽 → 中间下料大型预焙阳极槽。

3.2 铝电解槽的分类
? ?

?
? ?

?
? ? ?
?

铝电解槽按阳极结构型式分为两大类四型式: 自焙阳极电解槽:侧插棒自焙阳极电解槽 上插棒自焙阳极电解槽 预焙阳极电解槽:不连续预焙阳极电解槽 连续预焙阳极电解槽 铝电解槽按电流强度分为三个等级: 小型电解槽:电流强度80KA以下 中型电解槽:电流强度80KA——160KA 大型电解槽:电流强度200KA——350KA
300 kA级 200-30.3%

槽型 160kA以下 160kA 200kA级 ? 产能 50- 7.5% 100-15.2% 310-47.0%

槽型选择 *
中间下料预焙阳极电解槽是采用点式下料器,每台 电解槽有4-5个打壳下料装置,定期向槽中加料,具有 工艺条件稳定,保持电解质中氧化铝浓度稳定的优点, 并可以实现计算机智能控制,是一种高效率,低能耗, 高产量,高劳动生产率的槽型。因此,现在国内外新建 电解槽都采用中间点式下料预焙阳极电解槽,系列电流 多为200—350kA。 ? 一般来说,现今建设规模为10万吨/年的铝厂适合采 用160—240KA的电解槽,建设规模为20万吨/年的铝厂 适合采用300—350KA的电解槽。
?

3.3铝电解槽结构
?

工业铝电解槽通常分为阴极结构、上部结 构,母线结构和电气绝缘四大部分。各类槽由 于电流强度和工艺制度的不同,各部分结构也有 较大差异。但基本结构形式却大体相类似。 1.阴极结构
阴极结构指电解槽槽体部分, 由槽壳体、内衬砌体 构成。

?
?
?

两端进电电解槽的几何模型

多点进电电解槽模型(500kA)

1)槽壳体 ? 槽壳为内衬砌体外部的钢壳,另含加固的摇篮 架,它不仅是盛装内衬砌体的容器,而且还起着支承 电解槽重量,克服内衬材料在高温下产生的热应力和 化学应力,约束槽壳不发生变形的作用。槽壳在熔 池部位必须具有较大的刚度和强度。为此,一般采用 12一16mm钢板焊接而成,外部用型钢以一定形式加 固。 ? 槽壳结构由无底槽的槽钢结构、有底槽的槽钢 和型钢结构,发展到臂撑式结构槽壳,直到现今大 容量的预焙电解槽都采用船形摇篮架槽壳。如图 p25-3-5
?
?

2)内衬
电解槽内衬材料常见有四类:炭质内衬材料,耐火 材料,保温材料,粘结材料。 ? 碳质内衬材料与电解质和铝液直接接触,受热冲击和 腐蚀最大,内衬材料设计与质量,影响到电解槽的生产 指标和槽寿命。 ? 上部要具有较好的散热性,以保证槽内上部形成规 整的炉帮;槽侧下部和底部需要有良好的保温性,以保 证电解所需温度,可节省电能。侧部采用绝缘、导热 材料;底部保温材料的选择和组合应确保900℃温度线 落在阴极碳块下部,800℃等温线位于干式防渗料上.
?

内衬结构示意图

槽内衬材料分类
? ? ? ? ?

?
?

☆炭质衬材包括:底部炭块、侧部(炭)块及底部糊 ☆耐火材料包括:耐火砖、干式防渗料及浇注料 ☆保温材料主要有:硅酸钙板、硅藻土砖、轻质耐火 砖、石棉板、氧化铝粉等 ☆粘结材料主要指炭胶泥、水玻璃、腻子、 炭化硅粘 结料等 现在新建铝厂槽内衬多采用底部铺砌石棉板、硅酸钙 板、保温砖后,将干式防渗料铺在其上,用样板刮平, 用砂石夯实后再铺砌阴极碳块,侧部采用氮化硅结合 炭化硅砖(Si3N4-SiC),在生产中易形成稳定的炉帮, 既保护了侧衬,又降低了槽侧壁的热损失。

硼化钛复合层槽示意

Si3N4-SiC侧块复合形式

2.上部结构
?

槽体之上的金属结构部分,统称上部结构。可分为承重 桁架、阳极提升装置、打壳下料装置、阳极母线和阳极 组、集气和排烟装置。 1) 承重桁架 承重桁架(图3-10)采用钢制的实腹板梁和门 形立柱,板梁由角钢及钢板焊接而成,门型立柱由钢板 制成门字型,下部用绞链连接在槽壳上,一方面抵消高 温下桁架的受热变形,同时有利于大修时的拆卸搬运。 门型立柱起着支承上部结构的全部重量的作用。

?

2)阳极提升装置 阳极升降装置有两种方式:一种采用蜗轮蜗杆螺旋 起重器的阳极升降装置,一种采用滚珠丝杠三角板的阳 极升降装置。 蜗轮蜗杆螺旋起重器阳极提升装置由螺旋起重机, 减速机,传动机构和电机组成,整个装置由4个或8个螺 旋起重机与阳极大母线相连,由传动轴带动起重器,传动 轴与减速箱齿轮通过联轴节相连,减速箱由电机带动。 单电机一般7.5kw、双电机为5.5kw×2。与其相连的回 转计可以精确的显示阳极母线的行程位置。

滚珠丝杠三角板阳极提升装置。 ? 这种起重器左右各一套蜗轮蜗杆减速器和滚珠丝杠、 起重器支架和阳极母线吊挂组成。如图3-10(p30)其 工作原理为:滚珠丝杠向前推动时,三角板以杠杆原理 带动阳极下降,当滚珠丝杠向后拉时则阳极上升。 ? 滚珠丝杠三角板阳极提升装置具有:结构简单,机械加 工件少,易于制造和维修,传动效率高,造价低等优点。
?

3) 自动打壳下料装置 ? 该装置由打壳系统和定容下料器组成。一般从电 解槽烟道端起安置4-5套打壳下料装置,出铝端另设一 个打壳出铝装置,出铝锤头不设下料装置。打壳装置 是为加料而打开壳面用的,它由打壳气缸和打击头组成。 打击头为一长方形钢锤头,通过锤头杆与气缸活塞相连。 当气缸充气活塞运动时,便带动锤头上、下运动而打击 熔池表面结壳。 ? 下料装置由槽上料箱、下料器组成。料箱上部与 槽上风动溜槽或原料输送管相通;筒式下料器安装在料 箱的下侧部。
?

4) 阳极母线及阳极组 ? 阳极母线通过吊耳悬挂在螺旋起重器上,两端 的母线用平衡母线连接构成一个框架结构。阳极母线 靠小盒卡具使阳极导杆与其通过摩擦力接触在一起。 进线端立柱母线与一侧阳极大母线通过软铝带焊接在 一起。 ? 阳极碳块组由铝导杆,铝-钢爆炸焊块,钢爪和 阳极碳块组成。铝导杆与钢爪用铝-钢爆炸块焊接,钢 爪头与碳块用磷生铁浇注连接,磷铁含磷0.5—1.6%, 阳极组示意图见p31图3-10。 ? 阳极碳块有单块组和双块组之分;阳极碳块钢爪 有三爪头、四爪头。
?

?

5)、集气和排烟装置 ? 电解槽上部敞开面由上部的水平罩板和槽周边若 干铝合金槽盖板构成集气烟罩,槽罩板与铝导杆之间 用石棉布密封。电解槽产生的烟气由上部结构下方的 集气罩汇集到支烟管,再进入主烟管送到净化系统。为 保证产生的烟气不滞留在集气箱内,在集气箱上部开 出一排若干集气孔。 ? 为了保证换阳极和出铝打开部分槽罩作业时烟气 不大量外逸,支烟管上装有可调节烟气流量的控制闸阀, 当电解槽打开槽罩作业时, 可调节阀开到最大位置,通 过加大排烟量,使作业时烟气捕集率仍能保证达到98%。

3.母线结构和配置
为了降低强大电流产生的磁场力的影响,人们采用 了各种进电方式和母线配置方案。 ? 传统的中小型槽通常采用纵向排列,单端进电,阴极母线 沿槽两大面直接汇集导向下一台槽的简单排布方式。 ? 现代大型预焙槽,都采用横向排列,双端或多点进电,出电 侧阴极母线沿槽大面汇流,进电侧阴极汇流母线沿端部 或槽底引出,采用这种非对称磁场补偿方案,可以削弱 立柱、阳极母线以及列间相邻母线的磁场影响。
?

磁场力作用下铝液、电解质流动及铝液面形状

300KA槽母线配置图举例

Q-300

S-300

G-300

4. 电气绝缘 *
?

在电解槽系列上,系列电压达数百伏至一千多 伏(20万吨系列一般为1200v)。尽管人们把零 电压设在系列的中点,但系列两端槽对地电压仍 高达500V左右,一旦短路,易出现人身和设备事故。 而且,电解槽用直流电,槽上电气设备用交流电,若 直流窜入交流系统,会引起设备事故。因此,在电 解槽上设置绝缘物不仅是保证设备和人身安全的 重要措施,也是防止直流电旁路。槽上部绝缘大 于2.0M?,槽对地应大于1.0 M?。

AP-18 (France)

AP-30 (Bahrain)

AP-30 (France)

现代铝电解厂鸟瞰

第四章 铝电解槽的预热焙烧与启动
? ?

铝电解槽的预热(焙烧)与启动,是铝电解 生产过程中两个重要阶段,新建系列电解槽及大 修后的电解槽,或由于某种原因临时停产未经大 修又重新投产的电解槽(二次启动),在进入生 产之前,必须经过焙烧与启动这一环节才能转入 正常生产。焙烧与启动这一过程在电解槽的整个 使用期内虽然时间不长,但对电解槽的使用寿命、 保证电解正常生产却有重要的影响。

?

4.1电解槽预热焙烧的目的和方法 电解槽预热焙烧的目的:
?

1)加热并焙烧阴极 。提高阴极温度,对阴极碳块间缝 和槽周边的扎糊进行烧结焦化,以形成密实的炭素槽膛。 ? 2)烘干电解槽内衬材料。通过一定时间的缓慢加热, 以排除槽体内耐火材料、保温材料、浇注材料等砌体的 水分。 ? 3)提高槽膛温度。使阴、阳极温度接近或达到电解槽 生产温度,以能顺利启动。

预热焙烧方法: ? l) 铝液预热法:用铝液作电阻体的电预热法, ? 2)焦粒焙烧法:用焦炭颗粒作电阻体的电焙烧 法。; ? 3)石墨粉焙烧法:用石墨粉作电阻体的电焙烧 法 ? 4)燃料预热法:用油、天然气或煤气进行燃烧 预热的方法。 ? 其对比如下:
?

1、铝液预热法
?

铝液预热法是在电解槽内灌入一定量的铝液,覆盖 在阴极表面上.并且与阳极接触,构成电流回路,产生热量, 预热电解槽。铝水预热法一般需7—8天。

由于铝液本身电阻很小,大部分热量则由阴极和阳 极产生,对于预焙阳极电解槽,阳极通过高温焙烧后,电阻 值较小;阴极采用半石墨化碳块,电阻值也不大,所以总 发热量不大,升温速度较慢,过程中需通过提升阳极来 提高槽电压。铝液预热时电解槽可一次通入全电流。 ? 铝液灌入电解槽内,可使阴、阳极良好地与液态铝水接 触,可一次将阳极拧紧在母线梁上,毋须增加中间导体。
?

铝液预热法的优点: ? (l)操作简便,不需增加任何其他工具和材料相配 合。: ? (2)电流、温度分布均匀,不会出现严重的局部过 热现象; ? (3)阴极碳块中水分挥发排除缓和,升温梯度小, 温度上升慢,可减小阴极碳块热裂纹。 (4)启动后电解质清洁能省工省料。
?

铝液焙烧的缺点: ? (l)高温熔化铝水直接冲击阴极碳块表面,会使 阴极碳块受到强烈的热冲击,影响阴极内衬寿命。 ? (2)当阴极有缝隙时,铝水会过早注入其中从而成 为铝液渗透通道,为炭化铝的生成提供条件,引 起阴极早期破损。 ? (3)由于电阻小,预热温度上升较慢,故预热时间较 长,一般须7—8天,低效高耗。
?

2. 焦粒焙烧法 ? 焦粒焙烧法是在阴、阳极之间铺上一层煅 烧过的焦炭颗粒,其厚度为15一20mm 。焦粒粒 度在1一4mm之间。电解槽通电后,焦粒层作为 电阻体在阴、阳极之间产生焦耳热来预热电解 槽,同时,阴极和阳极本身的电阻也产生热量, 在其内部预热。因阳极碳块直接坐在焦粒层上, 为解决预热过程中产生的热应力,阳极导杆与 阳极母线之间用临时导电软母线联接,因为这 种软连接可以使阳极碳块有一定的活动自由度, 以释放在焙烧时焦粒上抬的膨胀力,并使阳极 重量能全部压实在焦粒上,保证阳极与焦粒良 好接触, 以获得均匀的阴阳极电流分布。在启动 前拆除临时导电软母线。

?

焦粒焙烧有如下优点:

? l) 焙烧采用逐渐升温预热,电流分布均匀,也避免了灌

入高温铝液时对碳块和扎缝的强烈热冲击; ? 2)焦粒电阻值比铝液大,升温快,焙烧时间短,使用 分流器可以控制预热速度,提高焙烧效果(好); ? 3)焙烧启动期间熔化的首先是电解质。电解质液渗入预 热期槽底阴极小裂缝中,冷凝后起到堵塞裂缝或修补缺 陷的作用,可以有效预防槽早期破损。有利提高槽子寿 命

?

焦粒焙烧的缺点:

? l) 由于焦粒的密实程度及与阴阳极接触程度的影响,

若铺焦不匀、装极不当,会使电流分布不均,阴极表 面温度不均匀,可能产生局部过热现象; ? 2) 由于电流要分数次逐步提升,不能一次通全电流, 需要使用分流器和阳极导杆导电软带,复杂了操作过 程; ? 3) 启动后电解质碳渣多,需要较大量的清除碳渣,费 工费料。

焦粒焙烧的装炉方式
? 全满料
?

(热利用好、干法、电解质通路) (湿法启动方便、注意保护阴极) (伸腿升温快、调整阳极方便,热利用 率低)

? 中缝空
?

? 全空腔
?

焦粒焙烧72h槽底温度典型分布

3. 石墨粉焙烧法
?

? ? ? ? ?

?

石墨粉焙烧法是将石墨粉铺设在槽底作电阻体,阳 极与阳极大母线用软连接方式全电流通电焙烧,温度达 到700-800度时,灌入电解质启动。现在也有些工厂采 用焦粒石墨粉混合焙烧法 此法除与焦粒焙烧的优点相似外,还有如下特点: 1)操作方便 由于石墨粉电阻率低,不需分流器可以全电流通电焙烧。 2)由于石墨粉粒度细,铺设厚度大,阳极与其接触良 好,使得电流分布均匀,温度均匀。 此法的缺点是在焙烧终止时,温度不够高,灌入电 解质后只能用效应启动法, 使槽底升温过快。 *焦粒石墨粉混合焙烧法

4.燃料预热法
加热采用燃烧喷嘴喷射火焰,在阳极上面加盖保温 罩,使高温气体停留在槽内,并防止冷空气窜入。火焰在 阴`阳极之间燃烧,依靠传导、对流和辐射,将热量传输到 其他部位。 ? 此法的最大优点为升温快,可以控制加热速度,使阴 极表面均匀受热,节省电能。 ? 其缺点是操作比较复杂,只能控制表面温度,内部 温度靠热传导,温差较大,火焰燃烧时易使阴极和阳极 表面烧损。
?

焦粒焙烧期的管理
? ? ? ?

分流器的管理(发红、拆除) 软连接的管理--分流与拆除

?
? ?

槽温的管理--阳极电流分布均匀
阳极的管理--钢爪

4.4 铝电解槽的启动 ? 铝电解槽启动的条件: ? 1)阴极表面60-70%的温度达到900℃以上。 ? 2)电解槽内60%的面积有10-15cm熔融电解质
? ?

铝电解槽的启动方法有两种,即干法启动与湿 法启动,前者通常在新电解厂开动时尚无现成的 液体电解质的情况下头一、二台槽使用;系列中 其他槽多采用湿法启动,即向槽中灌入一定量的 电解质,在灌电解质的同时提升阳极,使电解槽 完成启动。 ? 湿法启动又分为效应启动(槽电压20—25v) 和无效应启动(槽电压小于12v,一般为10v左右)

第五章 铝电解槽非正常期生产管理
? ?

电解槽从启动结束到正常生产,需要一定的过渡时 期。在这期间,电解槽将继续预热,使槽体建立起热量 平衡,它从启动初时的高槽温、高槽电压、高电解质水 平,高分子比以及高效应系数,逐渐达到具有足够高度 的电解质液和铝液水平,并调整NB达到物料平衡,全 面建立起合理的技术条件,使电解生产转入正常生产。 非正常期一般需要2—3个月的时间。期间,电解槽要建 立稳固、规整的槽膛,其他技术条件亦应调整到位,它 是保证正常生产的先决条件,必须引起足够的重视。

5.1启动初期的管理
?

*

? 非正常期槽子的特点

▲槽体,特别是槽底仍处于冷态(<920℃), 热平衡未形成; ? ▲槽衬焙烧不彻底,需继续焙烧; ? ▲技术条件未能建立,要摸索调整; ? ▲槽膛没有形成。 ? ——宜通过高槽温、高槽电压、高效应系数、 高质水平、高分子比进一步建立热平衡。

5.2启动后期管理 电解槽启动后24小时即可灌铝,灌铝后的电解槽 即进入启动后期。 ? 目的: ? 这期间电解槽将逐渐转入正常运行,虽然技木条 件变化不甚激烈,但电解槽的运行却发生着质的 变化:一是各项技术条件逐步过渡到正常生产控 制范围;二是形成一定的槽膛内型;三是能量平 衡、物料平衡逐渐建立、稳定。当这些变化完成 之后,电解槽即进入了正常。启动后期管理的好 坏是电解槽能否平稳进入正常生产及获得良好的 经济技术指标的关键。
?

?
? ?

1.技术条件的控制
启动后期的管理主要有:槽电压、电解质成分、电解质水平、 铝水平、分子比与效应系数管理等。 1)电压管理 电解槽从启动经过初期阶段,槽电压已从7一8V下 降到5.5一4.8V.但正常生产槽的工作电压只有4.10v左右,因此必 须在启动后的非正常期内逐渐将电压降到基准值。启动后一周 槽电压可降到4.3v,每天约降0.1v以后每10—15天约降0.1v,一 个月后降到4.15—4.18v。 2)电解质分子比管理, 对于新启动槽,电解质的分子比要求较 高,第一周应在2.8以上第一个月内应保持在2.7—2.8以上,以使电 解槽能够以高分子比结晶形成坚固的槽帮,保证进入正常生产期 后具有稳定规整的槽膛内型。另外新启动槽阴极内衬会以较快 速度吸收含钠盐(NaF),为满足内衬的吸收钠,也需要在启动初期 保持较高分子比 。

?

电压与分子比管理
时间 1 6 12 18 24 48 h ~4 后 后 电 压 8 7 6 6 6 4.8 v ~9 ~8 ~7 ~6.5 ~5.5 分子比 72 96 5天 6天 7天 第二周 第三周 第四周

4.7 4.6

4.5

4.4

4.3

4.25

4.2

4.15 ~4.18 2.7

2.90 以上

2.85

2.8

分子比=氟化钠分子(摩尔)数/氟化铝分子(摩尔)数

=2×氟化钠重量百分数/氟化铝重量百分数
过量氟化铝 分 子 比 5% 2.67 8% 2.50 10% 2.40 12.5% 2.29 13% 2.26

调整分子比的计算
?
?

使用分子比计算公式

QAlF3=2P(K1-K2)/K2(2+K1) ? QNaF=P(K2-K1)/2+K1
?
?

使用重量比计算公式

QAlF3=P(K1-K2)/K2(1+K1) ? QNaF=P(K2-K1)/1+K1
? ?

式中:p ——槽中液体冰晶石部分的质量 K1、K2 -分别为调整前后分子(重量)比

? ?

1、某300kA槽 15t 成分:CaF2 5% Al2O3 3% (1.25) 要调到2.3(1.15) 加AlF3? P冰晶石部分15000kg× (1-5%-3%)=13800kg

分子比2.5

QAlF3= 2P(K1-K2)/K2(2+K1) ? = 2 × 13800(2.5-2.3)/2.3(2+2.5)=533.3kg ? QAlF3=P(K1-K2)/K2(1+K1) ? =13800 ×(1.25-1.15)/1.15 ×(1+1.25)=533.3kg
?
? ? ?

2、某新启动槽 20吨 成分CaF2 5% Al2O3 2.8% 分子比2.68 -→ 2.85 加Na2CO3? 3Na2CO3 +2Na3AlF6= Al2O3 +12NaF+3CO2
3 ×106 12×42-----0.631

?
?

QNaF = 20000 × (1-5%-2.8%) ×( K2-K1)/2+K1
=18440 ×(2.85-2.68)/2+2.68≈ 669.8kg---------422.6kg × 0.631

?

?

?

3)电解质水平管理 新槽启动后,电解质水平要求较高,目的是通过 足量的液体电解质储蓄较多的热量,有利于电解温度的保持和槽衬 吸 收 及 炉 帮 结 壳 的 需 要 。 电 解 质 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 四周以后逐渐保持在200-220mm. 电解质高度的控制主要是通过控制槽电压来控制槽内热量输入 及冰晶石添加量。电解槽启动后随着槽电压的降低,槽内热收入减 少,电解质温度下降,电解质便沿着四周槽壁结晶成固体,从而使电 解质水平逐渐下降。 4)铝水平管理 新槽启动12--24小时可分两次或一次灌入铝水, 因 此时槽膛较大,铝水高度一般控制在150一170mm。之后由于槽 电压逐渐降低,槽帮逐渐形成,槽膛容积逐渐变小,铝水高度会增 加,因此,应根据槽膛形成情况适当控制出铝量。启动后,三周内炉 膛变化较大,无法通过三点测量一次决定5天吸出量,故须每天在出 铝前进行出铝端一点测量而确定出铝量。

?

?

?

5)效应系数管理 由于新启动槽前几周无电解质结壳建立起的炉 膛,其保温差,散热量较大,而且前期内衬吸热,电解槽热支出较大, 再加上电解质分子比高,其初晶温度高,虽然前期有较高电压维持 热收入,但炉底仍然容易出现过冷现象,致使电解质在炉底析出而 形成炉底结壳。一旦出现此种情况很容易导致形成畸形炉膛,严重 影响电解槽转入正常生产,另外会使阴极内衬出现裂纹、爆层、 起坑等危害,导致电解槽早期破损。因此,新启动槽前期必须保持 足够的炉底温度,适当增大效应系数,通过效应产生的高热量使 炉底沉淀及时熔化掉,保持炉底干净 。启动后期效应系数一般为 1.0—1.2次/槽日。 6)换极与出铝 从启动第二天起开始按换极顺序每天更换阳极, 随后根据顺序表依次更换。原则上启动第三天开始出铝,第一个 月电流效率按80%,以后按实际效率计算。 为解决第一换极周期的高残极问题,也可以采取前三分之一 周期压极,后三分之一双倍换并利用高残极的办法。这样,第一 换极周期一般应比正常少2天左右,第二周期按正常进行(后详。

2.槽膛内型的建立
? ?

? ? ?

电解槽正常生产应具备两个条件:一是各项技术条 件达到正常生产范围,二是槽内建立起规整的槽膛内型。 槽膛内型是指由槽内四周侧壁表面沉积的一层由冰 晶石和刚玉组成的结壳,形成一个椭圆形的结壳槽膛。 它是热、电的绝缘体,能够阻止电流从侧壁通过、阻止 热量向四周散失,并把槽底的液体铝挤到槽中央部位, 使铝液镜面收缩,有利于提高电流效率。 电解槽生产中常见有三种不同的槽膛内型: (1)冷槽槽膛 (图7.1—a) 此槽膛边部伸腿长而肥大,有的延伸到阳极之下,致 使炉底冷而易起沉淀,电解质温度低而发粘,氧化铝溶解 性能差,时间长了炉底便长成硬壳,使电解槽上部返热熔 化槽帮,形成畸形槽膛而引发病槽难以管理。

(2) 热槽槽膛 (图7-1—b) ? 此槽膛的边部伸腿薄而短,甚至无边部伸腿, 铝液、电解质液摊得很开,直接与边部内衬接触。 这种槽一是铝损失量增大;二是易出现边部漏电, 产生水平电流,大幅度降低电流效率;三是易烧 穿边部,引起侧部漏槽。 ? (3) 正常槽膛 (图7-1—c) ? 正常槽的边部伸腿均匀分布在侧部四周,铝液 被挤在槽中央部位,电流从阳极到阴极成垂直通 过。具有这种槽膛内型的电解槽技术条件稳定, 电解槽容易管理,电流效率很高。因此,在新槽炉 膛建立过程中,必须避免形成过冷或热槽炉膛。
?

第六章 铝电解槽主要操作 *
铝电解槽作为炼铝的主要设备,运行过程中 需要人工结合设备进行操作。电解槽的主要操作 有: ? 定时加料(NB)、 槽电压调整(RC)、 ? 阳极更换(AC)、 效应熄灭(AEB)、 ? 出铝(TAP)、 抬升母线(RR), ? 铝水/电解质(M/B)测量,边部加料(IRRF), 捞碳渣、 停槽作业
?

6.1 阳极更换(AC)
阳极更换周期是由阳极高度与阳极消耗速度所决定的。 阳极消耗速度与阳极电流密度、电流效率与阳极假密度 有关(hc=8.054.i阳.Wc. η.10-3/d阳.)。若阳极电流密度增 大,电流效率提高,阳极消耗量大, 阳极更换周期即缩短。 ? 根据阳极使用周期和电解槽阳极安装组数,便可确定阳 极更换顺序。 ? 例:200kA i阳=0.730A/cm2 η=91% Wc. =425Kg/t.Al
?
? ? ?

d阳=1.55g/cm3

h=570mm

残极高155mm

换极周期?

hc=8.054*0.73×425 ×0.91 × 10-3/ 1.55=1.467(cm/d) H=(570-155) ÷ 14.67=28.28≈ 28(天)

?

1)阳极更换的原则为:一是要相临的阳极要错开3天以 上时间更换;二是要母线梁两侧新旧阳极应匀衡分布, 阳极更换必须交叉进行。简单说就是:相邻错开,交叉 更换 ? 下表列出了某300KA20组双阳极更换顺序表 ,这种 更换顺序基本上满足了以上要求。 顺序 1 21 16 11 6 3 23 18 13 8

A侧 A1 A2
B侧 B1 B2 顺序 12 7

A3
B3 2

A4
B4 22

A5
B5 17

A6 A7
B6 B7 14 9

A8 A9 A10
B8 B9 B10 4 24 19

?
?

2阳极更换操作

换极过程中重点质量控制工序为:与计算机联系,捞 电解质块,新极安装精度(指安装的新极与残极底掌相 平),加好覆盖料等环节。 ? ▲换极中,残极提出时槽电压会有少许上升,新极安装 后扎边部加入了少量的氧化铝进入电解质中,若不与计 算机联系, 计算机若按常规处理,即作电压调整和定时 自动加料。这样,阳极大母线会在残极提出后位置下降, 换阳极时进入的氧化铝成为计划外的多余量,带来槽内 氧化铝过剩。所以换极前应通知计算机,计算机便转入 阳极更换程序控制,不作电压调整,监视该槽电压变化, 待新极安装完毕后,待槽电压回复后,自动恢复到正常电 压控制,并推迟下次下料时刻。

计算机过程控制参数
过 程 出 铝 换 极 边加工 附加电压 (mv) 80 100 120 加电压时间 (分钟) 30 40 60 停NB时间 (分钟) 6 10 15

?

▲ 提残极时会掉部分大结壳块于槽内,此结壳块会影响
新极安装精度(大结壳块顶住阳极而不能安装到位),之后 会在新极下会形成炉底沉淀,或接触阳极底掌造成阳极 长包,从而影响电解槽正常运行。因此,残极提出后必 须把掉入槽内的结壳块干净地捞上来。

?

▲ 新极 安装 后 会在 一 段时 间 内不 导 电或 仅 部分 导电

(16h约导50%,24h导80~ 90%),比热极消耗少。所 以新极安装位置应比残极提高1.5—2.0cm,这样才能保 证24小时后新极满负荷导电时阳极底掌有最大的水平度, 使阳极电流均匀分布。 ? ▲新极装好后覆盖一定厚度的氧化铝,其作用为:一是 防止阳极氧化,二是加强电解槽上部保温,三是迅速提高 钢一碳接触处温度,减少接触电压降。保温料覆盖料一 般为15cm左右。

为确保新阳极的安装精度,现场采用两种方法。 ? ▲多功能天车装有阳极定位装置的,天车工按 步骤操作,准确地定出残极在槽上的空间高度,并 将此高度转换到新极上,定出新极的安装位置(操 作过程参见多功能天车操作基准)。 ? ▲第二种方法是在多功能天车无定位装置情况 下,采用自制卡(兜)尺定位。该方法的实质是 用卡尺将阳极安装高度从残极转给新极。定位 过程见图6-1。

阳极更换作业规程
作业准备: ? 1) 确认槽号、极号:从换极周期表中查出拟换极所在的槽号及 相应极号,并记入作业日记。 ? 2)备块:准备好碎结壳面块,新阳极碳块。 ? 3)准备好操炉工具。 ? 换极作业步骤: ? 1)揭开槽罩:以所换极为中心,视极数揭开三块或四块槽罩。 ? 2)扒料:用铝耙呈扇形将应换极上的氧化铝浮料和边部可扒出 的电解质块。 ? 3)联系计算机:按槽控箱上的‘更换阳极’键,与计算机取得 联系。 ? 4)开缝:指挥天车工下降多功能机组打壳装置,打开拟换极四 周的结壳,(靠邻前两天所换极一侧不需开口),当换两块极 时,必须打开两块极中间结壳。
?

?

?

? ? ?

? ?

5)拔出残极:,指挥天车工下降多功能机组,阳极提升装置, 卡住导杆,下降阳极扳手,旋松卡具,缓慢地将阳极拔出,并吊 离电解槽至通道位置。 6) 画线:用卡尺底部水平贴紧残极底掌,把水平母线上的下划 线与卡尺对齐并在卡尺上画线,同时观察阳极的形状,看阳极是 否有长包、掉角、氧化、化爪、裂纹等异常现象并作记录,然后 指挥天车把残极吊至残极清理架放好。 7)勾块,进行“三摸一推” :大钩等工具把落入槽内的块勾出 来。 i.摸炉底情况。察看炉底是否有沉淀、结壳块、阴极破损等, 进行处理并记录; ii. 摸相邻残极的情况。检查邻极是否有裂纹、长包、化爪等异 常,如有裂纹、化爪则提前换极,如有长包则提极清理,并记录 清楚; iii. 摸侧部炉帮状况; iv.将炉底沉淀推开。 8)新极定位:天车工把残极吊至残极清理架上后,吊回一块新 极,用卡尺底部水平贴紧新极底掌,以卡尺上划线为基准在新极 导杆上水平画定位线,导杆上定位线应比卡尺上定位线低

160kA 24组阳极 换极周期26天

A面 1 9 19 13 21 3 7 15 11 5 换序 阳极 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 号 B面 换序 20 14 2 24 8 18 10 4 22 16

23 17
十 十 一 二 12 6

新槽阳极更换举例
? 1 2 3 4 5 6
? ? ? ? ? ? ? ?

‖ 9 10 11 12 13 14 15 16 17 ‖ 残极剩余寿命 17 16 15 14 13 12 11 10 9 A1 B3 A6 B8 A10 B12A7 B5 ‖ A2 B7 A9 B11 O A4 B2 A8 B10 A12‖ || 压 极 八 天 || 正 常 换 极 || 18 19 20 21 22 23 24 25 ‖ 26 27 28------32 B6 A3 B1 A5 B9 A11 B4 O || A1 B3 A6 B8 A10 B12 A7 双 倍 换 极 || 正 常 换 极 A1B3A6B8A10B12A7B5 || 再 用8 天 后 更 换 || 使 用 高 残 极 || 7 8

6.2 出铝 (TAP) ? 1)出铝作业步骤:
出铝作业的原则:吸出量应等于在周期内(两次出铝间的时间)所 产出的铝量,即产多少出多少。具体量由区长(亦称工段长)根据三 点测量平均值加修正计算或一点每日测量值下达任务单。 ? 吸出精度要求在+25-50~-10kg/槽,电解质吸出量小于5kg/槽 ? 1)联系计算机:按槽控箱的‘出铝’键,启动出铝控制程序。 ? 2)打开出铝洞口:打开出铝洞口的端盖,操作出铝打击头打开 洞口壳面,然后用碳渣漏铲捞净洞口的结壳块和炭渣。打出的洞 口尺寸要大于吸出管管径。 ? 3)接管及下管:将吸出软管一头用快速接头接高压风入口,然 后指挥天车将吸出管对准出铝口,慢慢下管,触到底部后稍微上 抬(约10cm)。
?

? ?

? ? ? ? ?

4)虹吸:打开风阀开始虹吸抽铝。观察电子称数字的变化情况, 到达出铝目标量后及时关闭风阀,停止虹吸。 5)取出抬包:虹吸完后,操作天车,上升抬包,提出吸出管, 准备进行下一台槽的吸出作业。一包最多虹吸两台槽的铝液, 铝水重量不超过抬包的容量。 6)吸出时如果发生阳极效应,应立即停止吸出,并将析出管从 槽中抽出,待效应熄灭后,再进行出铝作业。 7)清理出铝洞口,盖上端盖。 8)放包:当抽2台槽的铝水后,已达到抬包的容量,这时,把 抬包移到通行道,将抬包吊上抬包车,放稳后,脱开吊钩。 9) 运输:抬包车把抬包拉至铸造车间,称重后把铝水倒入混 合炉,取回重量单。 10)填写记录:吸出工依据重量单,计算每台槽的出铝量,认 真填写吸出记 录

2)铝水平及出铝管理
?

⑴铝液存在的作用 ? ★防止铝直接在阴极表面析出,阻止了大量 Al4C3的生成,保护了阴极炭块; ? ★传导槽中心(包括阳极)热量,调节槽底 温度; ? ★ 其惯性可削减磁场力的作用; ? ★ 填补阴极表面坑凹,保证了阴极面的水平。

⑵过量铝的危害 ? 偏高 散热大→底部冷→伸腿长长、沉淀变 硬→底部热阻增大→侧部散热→帮变薄、上口空 →伸腿畸形→热槽。 ? 偏低 ( 稍低) 散热少→沉淀软、伸腿小→ 铝镜面扩大→(利规整伸腿)→上口厚; ? 过低 镜面扩大→沉淀突出、水平电流多→ 铝损失增大→阳极长包→电压摆、滚铝、槽热。
?

?
?

⑶对槽况的影响及利用

增加热量→提高槽压 降低铝水平 ? 抑制针振提高槽压有效 ? 规整槽膛、抑冷槽,降低铝水平好 ? 减少热量→降低槽压 提高铝水平 ? 0.07v=1cm ? 铝水平偏低、偏高都会破坏槽子的热平衡
?

——正确测量(三点测量)是保证铝水平的基础

关于MTVV(铝水有效值法)
?
?

三点测量加平滑处理法

要点 : 五天为一管理周期, ? 期末三点测量计算铝水高度 ? 平滑处理,得出铝水有效值,下达期内指令表
?
? ? ? ? ? ?

MTVV=M0/3 + 2/3〔 M1-(j-k) 〕 式中 : J—五日阳极下降量=实际总吸出量
k—五日标准阳极下降量=长期平均值 j-k 五日吸出误差 M0 三点测量铝水平均高度 M1 上次铝水有效高度 单位均为mm 合理制定处理量表及指令表

?

例:300kA铝水平标准高度190mm,阳极标准下降量14.2mm/d,电流效率93.1 %。管理期三点测得铝水高度200 mm,五日前测得铝水有效值为196 mm,据回 转计读数计算五日阳极实际下降72 mm。计算该槽铝水高度有效值,并对照下 表安排五日计划。

?
+20~+11mm +10~ -5mm -6~ -15mm
?

5日出铝计划表
MTVV与基 准值之差 12050 11250 10400

单位:kg 5日总吸出量 第一天 第二天 2450 2250 2050 2400 2250 2100

第三天 2400 2250 2050

第四天 2400 2250 2100

第五天 2400 2250 2100

?
? ? ? ?

解:5日阳极标准下降量 k=14.2× 5=71(mm) MTVV=200/3+2/3[196-(72-71)]=67+130=197(mm) MTVV与基 准值之差=197-190= +7mm 查表知: 5日出铝量为11250kg,每日吸出量均为2250kg 答:(略)

*

6.3.熄灭阳极效应 (AEB)
? ? ? ?

?
?

1). 阳极效应 阳极效应(简称效应)是熔盐电解过程中发生在阳极上的 特殊现象。 ▲阳极效应发生时的外观现象: (1)火眼冒出的火苗颜色由蓝色变紫进而变黄; (2)电解质与阳极接触周边有弧光放电,并伴有劈啪响声, 阳极四周的电解质停止沸腾; (3).槽电压急剧升高到30伏左右,效应信号灯亮。

?
? ?

?

?

▲阳极效应发生的有利作用: (1).消除炉底沉淀,洁净电解液(排出碳渣) 发生效应时,电解质对碳的湿润性不良,混入电解质 中的碳渣可良好分离出来;效应时产生的大量热量可 以熔化部分炉底沉淀。 (2)清理阳极底掌, 规整槽膛。 当阳极底掌出现局部消耗不良,效应时,可在突出部 分产生强烈电弧使之迅速烧掉,使阳极底掌平整;效应 期间产生的高热量,可使局部突出的伸腿熔化,使炉膛 规整。

(3)调整槽子的热平衡 ? 效应产生的大量热量,可以补充冷行程槽子的热量不足, 使槽子建立起新的热平衡。 ? (4). 发生效应的各种数据可提供槽子运行状态的信息, 可作为了解槽况及AL203投入量的依据。
?
?
? ? ?

当UAE<15v 热槽 有短路或角部有炭渣 当UAE>35v 冷槽 铝水平高 质水平低 当AE早发、频发——供料不足,NB不匹配,槽冷 当AE迟发、少发——物料过剩、槽子热

?
? ?

?
? ?

▲阳极效应对生产的危害 1)浪费大量的电能;(300kA—1000--1200kwh) 2)增加氟化盐的挥发损失, 加大了物料消耗; 3)效应多发频发,系列电流会降低,影响系列电流的 稳定性; 4)增加工人的劳动强度; 故阳极效应既不可彻底根除,又不宜频繁发生,低 效应技术已成为大型槽新的管理理念,先进铝电解槽 阳极效应控制在0.1(0.05)以下。效应熄灭操作是现 场管理人员的重要技能之一, 。

▲几种非正常阳极效应及参考处理办法
?

1)暗淡效应:槽电压较低,10—20伏。一般是槽温高, 电解质不干净,极距过低。——适当提高极距;适当 加冰晶石降温;待炭渣分离捞出后熄灭。 ? 2)闪烁效应:槽压高且摆。一般是槽膛不规整、阳极 长包,或槽温低、极距低。——抬高极距,加冰晶石 并提高槽温;扎空处槽帮,必要时加铝水;待槽压稳 定、温度提高后熄灭。 ? 3)瞬时效应:刚发生即自动回去,并反复出现。一般 是两水平低,沉淀多,或系列降电流、停电恢复后— —抬高阳极,稳定电压,待提高温度后熄灭。

▲阳极效应的机理
?

?

?

?

?

发生阳极效应的内在原因是电解质中缺氧化铝,电解 质的性质发生了变化,外在原因是阳极气体排出困难, 其发生机理有: ①湿润性理论:当氧化铝浓度低时,电解液对阳极 的湿润性变坏,阳极气泡难排而聚成气膜层,造成槽 电压升高,电弧产生,从而发生阳极效应。 ②氟离子放电理论:当氧化铝浓度低于1%时氟离子 与氧离子共同放电,阳极被钝化,阳极气体大量聚集, 引发阳极效应。 ③静电吸引理论:氧化铝浓度高时电解质气泡带正 电荷,反之带负电荷而被阳极吸引,从而引起阳极效 应。 ④综合理论。一、二种理论的综合理论。

2)熄灭阳极效应的作业规程
?

熄灭阳极效应就是向槽中补充物料,并驱赶阳极气 泡,使阳极恢复正常工作。 ? 大型中心下料预焙槽,计算机兼有自动熄灭效应的 程序,可通过效应加工、提升阳极的操作自动熄灭效应; 人工熄灭效应是采用效应加工后向阳极下插入木棒,木 插入高温电解质中产生气泡,赶走阳极底面上的滞气层, 使阳极得到净化恢复正常工作。 ? 熄灭阳极效应的作业的质量控制点:氧化铝加料的浓度 (效应加工),效应电压的稳定性,效应的持续时间

?

从效应发生到熄灭的时间间隔称为效应持续时间, 即为计算机检出时间、效应加工时间和熄灭操作的最少 时间之和。计算机检出和加料程序一般为2~2.5分钟, 等待及熄灭效应操作时间约2—3分钟,因此效应持续时 间在4--6分钟左右,一般不应超过8(最好6)分钟。若超 过,则视为效应时间过长。所以控制效应持续时间作为 操作质量控制点。

? ?
? ? ?

几点商榷:
——关于“零”效应——0.1以下(0.03~0.05)
熔化沉淀、 规整槽膛、调整热平衡、了解槽况

——如何看待以“效应管理为中心”的问题

6.4 抬母线作业(RR)
? ?

1.抬母线作业

?

? ?
? ? ? ?

阳极导杆固定在电解槽阳极大母线上,随着阳极不断消耗, 母线位置不断下降,当母线接近上部结构中的密封盖(罩)板时, 必须进行抬母线作业。 两次作业之间的时间称为抬母线周期。抬母线周期的长短 与阳极消耗速度和母线有效行程有关。母线有效行程长,抬母 线周期相应的就长些。 T(天)=S效(cm)/hc(cm/d) 大型预备槽一般抬母线周期为18-20天。
阳极母线总行程400 mm 上安全行程50mm,下安全行程到320(80)mm hc=1.467 cm/d T=? 解: S效=320-50=270(mm )=27cm T=27÷ 1.467=18.4≈ 18(天 答:该槽的抬母线周期为18天

2、抬母线应注意事项
?

抬母线过程中吊放框架要平稳,准确,不得进行其他作业, 同时应注意以下事项: ? 1)抬母线过程来效应。 此时铝导杆与母线接触面就会出现电弧 火花从而灼伤导电接面或烧毁导杆,因此抬前必须查看报表或 与计算机联系,不能在效应等待期间进行此作业,若抬时出现效应, 必须停止操作,立即把效应熄灭后,再继续作业。 ? 2)带起阳极。由于铝导杆弯曲或拉紧丝杠过紧,导杆紧贴母线, 将阳极或临时框架带起,造成被带阳极附近结壳下塌。必须立 即停止操作,将带起阳极一端的拉紧丝杠放松,使阳极和临时 夹具自动恢复原位,然后再行作业。 ? 3)阳极下沉。 由于临时夹具未拧紧,当铝导杆的夹具松开时阳 极脱落下沉。此时应停止操作,将下降的阳极复位,再拧紧临 时夹具。

?
?

4)铝导杆与铝母线接触处打火花。 主要是铝导杆与母线的间隙 过大,此时只需加紧拉紧丝杆即可。 5)松开卡具应在A、B面对角进行(两入同时操作),避兔提升机构 偏斜。

?

拾母线作业的质量控制点是:阳极框架与阳极导杆的紧 固程度,避免阳极效应,抬母线后阳极卡具的旋紧程度, 若卡具不旋紧,此后会出现阳极下滑,为了能及时检查 出阳极下滑和下滑的程度,抬前须在阳极导杆沿卡具下 侧用彩色粉笔划线,抬后擦去先划的线而重新确认。

6.5扎边作业
?
? ?

?
? ? ? ?

?
?

扎边作业为非规范性操作 意义:对不能自然形成的槽帮予以修补 对低氧化铝浓度给以补充 可降低槽温 一般要求: 打击头成45度角,扎2—3遍; 离阳极100mm,边扎边补充电解质块; 适当抬电压; 铝水平高的槽、冷槽忌扎; 小头可适当提高频数。

6.6捞炭渣作业
? ?
?

炭渣的危害:

?
? ?

电解质中含炭会增加其粘度和电阻,使槽子趋热。 槽中不同部位的炭渣其危害各有不同: ★中缝:过厚的炭渣隔离了氧化铝的加入与溶解,易 引起突发效应; ★ 侧部:在槽空时使部分电流旁路,降低效率; 阳极下:易引起两极短路,出现阳极效应电压低下, 局部过热; ★角部、阳极底掌:聚集过多,易造成阳极长包。

第七章 电解常规测量作业
?

在电解生产中,为准确了解生产状况,及时发现 生产中的异常现象,需要对电解槽做一些常规的测量作 业,常见的测量作业如下:

? ?

?
?

?
?

★铝液、电解质水平的测量( ★ 电解槽温度测量 ★炉底压降测量 ★炉底隆起测量 ★阳极电流分布测量(等距压降) ★阴极电流分布测量(分配系数)

槽底隆起测量与计算

*

x
y z

H= x + z - y X:槽沿板到测量棒的距离 y:测量棒的高度 z:炉底平面到槽沿板间的距离=槽膛深-槽沿板高
槽膛深550mm,槽沿板80mm,测量棒高850mm,当测量槽 沿板到测量棒的距离 为405mm,计算炉底隆起高度? 解: Z=550-80=470mm H=405+470-850=25mm=2.5cm

H

第八章、铝电解槽正常生产管理
?

经过2—3个月非正常期技术条件的调整,槽膛 已经形成,其他技术参数已调到预期范围,槽 子即进入正常生产期。但槽子的技术参数是动 态变化的,它会受到生产过程、操作失调、外 界条件等因素的影响,要保持相对的稳定,需 要靠物料及能量不断有效的调整才能实现,这 种调整、把握就是生产管理的主题,因此:槽 子平稳运行是我们管理的目标;做好生产槽的 调整管理是槽子平稳运行的必要条件。

8.1铝电解槽正常生产的特征
? ?

?
? ? ?

1、火苗呈淡紫兰色或淡兰色,从火眼喷射有力; 2、槽压稳定(4.15—4.18v)无超过100mv的摆动; 3、槽温930℃左右; 4、电解质沸腾好,清亮,炭渣分离好; 5、槽膛内型规整,槽底无沉淀或只有少量软沉淀; 6、两水平稳定、合理,铁钎冷却后界限分明

火苗与槽况及电流效率的关系
火 苗 颜 色 喷射状态 黄色 无力或有力 黄兰色 无力 蓝白色 无力
兰、淡兰、 紫罗兰、 淡紫、兰黄

电流效率(%) 槽 况 79--84 浓黄有力为热行程 84--86 时冒时回为压槽 79--83 冷行程 86--94 正常行程

有力

8.2正常生产的技术管理
?

? ?

?
?

维持中间下料预焙槽高效稳定运行的根本就是通过 技术管理做到热量平衡和物料平衡,而影响热量平衡和 物料平衡的技术参数主要有: 影响热量平衡:电压、铝水平、保温料、效应 影响物料平衡:NB、效应等待、加工 其中最有代表性的为RC TAP NB。现于分述: 1、电压管理 现代大型槽的电压管理 一般由计算机按 照设定及应用程序自动执行。

?

V=IρL/s= aL+ b

?
? ? ? ? ?

⑴电压分类

VBASE——目标电压,下月的计划目标值; VNOM——设定电压,又称公称电压,是根据槽况定 出的电压值,也是计算机执行的依据。 VNET——工作电压,亦称净电压,是不含AE的槽电 压,一般比设定电压低20—30mv时,RC良好。 VACT——全电压,是工作电压、效应分摊电压的和。 ΔAE=20—60mv VNET与 VACT总相差60--100mv。

电 压

A区

B区
保持大致不变

C区
VACT 分道扬镳 VNET

A区 设定电压偏高,AE少发 C区 设定电压偏低,AE多发

合二为一

B区 设定电压合适,无异常和AE超时

时间

管理良好的槽子,在电压-时间图上VACT和VNET应保持大致 不变(60~100mv)的距离,既不分道扬镳,也不合二为一。两 条曲线的靠拢与分离都属于设定电压不当所引起。

⑵工作电压的组成及影响 VNET=V阳+V极化+V电解质+V阴+V周母
?
? ? ? ? ?

V阳=330—350mv,阳极炭块 导杆 焊接 浇注磷铁(组装) V极化=1700mv, 与氧化铝浓度有关 V电解质=1470—1500mv,成分 过热度 极距 V阴=350mv, 与槽龄、阴极材料有关,短期不变 V周母=180—200mv, 设定不变 Σ=4.00—4.15v

?

V平=V阳+V质+V极化+V阴+V周母+△VAE+V公用母+V不明

K (V效 ? VNET) .t ? △VAE= =20~60mv 24 ? 60

?

?
? ? ? ?

(3)工作电压的组成及影响
上调情况 槽子热量不足,效应多发或早发;

?
? ? ?

质水平连续下降,需要投料 ; 槽帮变厚,炉底出现沉淀结壳; 发生针振>300mv; 铝水超过基准值10mm以上; 8小时内更换两组阳极; 系列停电恢复送电后; 出现病槽

?
? ? ? ? ? ? ?

?
? ?

下调情况 槽子热量过剩,效应迟发少发; 电解质水平连续在上限之上; 投入物料已熔化,无须再补充热量; 针振消失后, 炉底沉淀、结壳消除; 病槽好转。 设定电压调整幅度 4.30v以上时 每次100mv 4.20—4.10v时 每次50mv 4.10—4.00v时 每次30mv 4.00v以下时 每次20mv

2、加料间隔管理
?

*

⑴NB的设定——一般140—180sec
[(效应间隔×60)/NB ]×每次下料量=AO需量 AO需量÷每次下料量= (效应间隔×60) ÷ NB NB=(效应间隔×60) ×每次下料量÷ AO需量 (分)
=[(45×60×60)×1.8×4]÷[0.3356×45×300×1.889×93%÷98.5%÷(1-0.5%)]=143.6sec
NB ?NB
效应等待

?
?

?
?

?

效应加工6—8次 效应间隔 ? ⑵ NB的变更 ? 效应迟发或频发----增或减 ? 氧化铝容量变化 ? 向槽中投加了物料,需少加料 ? 槽子发病η↓或好转η恢复 ? 以下情况NB应OFF ? 槽中氧化铝过剩;处理阳极脱落有落料;大量投料提高质 水平;急等效应。

NB

第九章病槽及常见事故处理
?

?
? ?

? ? ?

9.1病槽:电解槽的热平衡和物料平衡被破坏,就会引 起病槽。常见病槽如下: 1、冷槽 外观特征: ☆火焰呈蓝白色、软弱无力,电解质呈暗红色、粘 度大、收缩下降,气体排出受阻,沸腾困难,槽底产 生大量沉淀; ☆槽壳初期厚而坚(下料口难打),随后变薄,NaF 偏析,上口化(酸化); ☆炉膛不轨整、局部肥大、收缩变小,铝水持续上 涨,槽压自动下降; ☆效应早发、频发,效应电压高,效应灯非常明亮。

?
?

原因及处理 系列性电流低 铝水平高 极距小、槽压低 加工、换极时间过长 下料过量 提高系列电流 降低铝水平,提质水平 升电压 升压并保温 延长NB,适当延长AE

? ?

?
?

? ? ?

? ?

?
?

2、热槽 外观特征 ☆火苗黄而无力,电解质发亮、挥发厉害,有稀感, 阳极 四周电解质沸腾激烈,钎上铝、质界限不清,钎 尖冒白烟; ☆槽帮融化、破坏,质水平升高、铝水平下降,分 子比升高(碱性化); ☆壳薄而软,上口结壳不完整、多处冒火,侧部帮 空; ☆效应滞后,效应电压低,不易熄灭 ☆严重时,无槽帮、无结壳、无沸腾,白烟升腾红 光耀眼

?
? ? ? ? ? ? ? ?

原因及处理
极距过高过低 (铝二次反应) 铝水平低 质水平低(沉淀) 阳极长包、断层 电解质含炭 效应多、时间长 冷槽变热槽 系列电流高 调整极距降温 加固、液铝,扒沉淀,扎帮 增加电解质,处理沉淀 处理阳极(稍安高) 加冰晶石或换电解质 控制效应、适当散热 处理变冷及其他问题 降低电流

?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

3、压槽
极距过低,阳极压在结壳或沉淀上称为压槽。压槽会导致 阳极长包,掉块、热槽、电解质含炭和不灭效应 外观特征 ☆火苗黄而无力,并时冒时回; ☆电压摆动,有时自动上升; ☆电解质局部温度高,发粘,炭渣分 离不清; ☆阳极周围电解质局部沸腾或不沸腾 原因及处理 极距过低 抬高极距,使沸腾 阳极粘连沉淀 抬阳极,处理阳极底掌,若电解质 低应灌电解质,必要时要灌铝液 槽膛不规整 出铝时发生,停出铝,抬阳极;若 滚铝,倒回部分铝;炉邦过空要扎补。

?
?

4、针振
产生原因

阳极过低 阳极下滑 阳极长包 ? 槽膛不规整 ? 沉淀多,结壳严重 ? 铝水平过低 ? 系列电流不稳 ? 发生时的现象 槽压大幅波动(300mv以上), ? 部分钢爪发红,阳极脱落 ? 局部炉帮涮空,部分残极涮爪 ? 槽温偏高,效率低 ? 针振处理 ☆轻微针振, 可以人工效应处理 ? ☆炉邦过空时, 及时扎边,规整炉膛 ? ☆测量阳极电流分布,及时处理偏流 ? ☆沉淀多,槽温低, 可以进行人工效应 ? ☆摆动超过500mv, 可缓慢上抬电压(依据质 ? 水平,不得超过4.8v)。

?
?

? ? ?

?
? ? ? ?

?

5、滚铝 铝液从槽底上泛,形成旋窝,或上下翻滚,巨流喷 射到槽外的现象。 外观特征: 电压摆,火苗时冒时回, 槽壁上有铝水上泛,有时有响声 产生原因 :槽膛不规整,槽底沉淀多,结壳厚薄不匀, 一端特别肥大,局部帮空,铝水平过低,水平 电流密度增大,在磁场作用下发生。 处理方法: 轻微滚铝可适当抬高阳极,并用壳块扎空 处;较为严重时,向槽中灌液铝,提高铝水平。 滚铝槽忌加粉状氧化铝、冰晶石防止被铝水卷 入槽底形成沉淀。

9.2常见事故
? ? ? ? ?

1、漏炉 漏炉可分为底部漏炉和侧部漏炉 侧部漏炉时:确认漏炉部位,用结壳和、氟化钙扎漏 炉边部,边扎边加,并辅以吹风,以便快速形成炉帮; 底部漏炉时:摸出漏处,用镁砂或镁砖进行修补。底 部严重破损的,应停槽紧急修补。 2、难灭效应 效应发生后数小时甚至十几小时熄不灭 的,称难灭效应。 原因:电解质不清洁,含炭、含有悬浮氧化铝;若插 棒过早,搅起沉淀,恶化了电解质的性质

?

处理:
⑴因出铝后铝水平低发生难灭效应。应抬高阳极,向槽中灌 入铝液或在沉淀少的地方加铝锭,并加入电解质或冰晶石,一 稀释和溶解电解质中过饱和的氧化铝,降低温度,待槽压稳定 后熄灭。 ⑵因灭效应不当而难灭效应,应在两大面低阳极处打开壳面, 多处贴紧阳极底掌同时熄灭。 ⑶ 因炉膛不规整,炉底沉淀多发生难灭效应。要抬高阳极, 用电解质块扎补局部帮空,待稳定后熄灭; ⑷因电解质含炭引起难灭效应。要先处理含炭,待含炭范围 缩小或减弱,温度下降,炭渣基本分离后,立即熄灭。

?

? ? ?

?
? ?

预防:
⑴新槽忌加脏料、铝渣,并及时捞好炭渣; ⑵正常槽保持规整的炉膛和干净的炉底,使电流分布均匀; ⑶保持槽内铝水平稳定、适宜的槽压,保证热平衡稳定。

?

第十章电解槽的破损与维护
?

?
? ? ? ?

?
? ?

铝电解槽槽体变形、内衬严重破坏需停槽大修的槽 称破损槽 电解槽破损的原因 阴极材料的膨胀与收缩 钠离子的浸入 电解质和铝水的浸透 过程中电化学和化学腐蚀 空气和二氧化碳气的氧化 内衬材料质量问题 筑炉质量问题

破损槽的确认与维修 ? 铁含量连续上升,硅亦增加 ? 阴极钢棒温度和底壳温度升高(350 ℃ 、 150℃以上) ? 槽底有明显、严重的隆起和深坑缝
? ?
?

一经发现,及时修补(镁砂、镁砖、氟化 钙)、保持稳定、低温、低效应、慎操作、不发 病

铝电解槽正常生产的主要技术条件
电流强度 与额定值 正负差 0.5kA 铝水平 (cm) 18—20 工作电压 (v) 4.15—4.18 分子比 槽 温 (℃) 930--940 电解质水平 (cm) 20--22

2.3—2.4

效应系数 (次/槽.日) 0.05~0.1 17~19(冬) (0.3~0.4)

AO浓度 (%) 1.5—4.0

CaF2浓度 (%) 3--4

MgF浓度 (%) 4--5

第十一章铝电解生产的计算机控制
? ? ? ? ?

?
? ? ?

11.1系统配置及控制原理 1、应用情况 上世纪60年代以前——人工操作; 60~70年代——代替人工、简单分析、操作: 80年代后,数学模型合理化、智能化(自适应、 在诊断,智能专家系统、模糊控制) 中国:70年代中期(74、75年)起步,建立逻辑电路巡 回检测系统(AO、AE)——79年引进日本160kA 控制技术——长足发展。

2系统控制方式 ? 集中式—由主机直接集中控制槽控箱工作。
?
?

主机:

数据采集、解析,发出指令,存储、处理数据

?
? ?
?

槽控箱:执行命令,进行操作

——过程长,实时性差 ,失控率高; 分散(布)式—1、一机一片,分片控制;
2、提高槽控箱的档次,由槽控箱独立控制

?

?
? ?

——实时性增强,系列统一性变差; 集散式—集集中、分散式之和的控制方式。
槽控箱:数据采集、解析,控制操作 主机: 系统协调、信息存储、设定值修改、监视槽控

?

3、一般配置 ? 主机—中央控制器,对系统及槽控箱的工作状 态进行监控、协调,并存储信息; Pentium工控 主机,win98---(上位机)—实时监测、语音报 警、报表管理、系统监控。 ? 接口机—系统监控、信息解析、信号传输、参 数修改、发布指令,报表打印; ? 槽控箱—(下位机)---根据固化程序和计算机 的命令完成阳极升降、定时加料、效应处理等作 业以及采集信号、解析数据显示实时状态。

? ? ?

?
? ? ? ? ?

11.2计算机的控制内容 1)槽电压控制(RC) V=IR ( = V设+ +100~-40mv) R实=(V平-E)/I平 R设 R实> R设 降阳极 R实< R设 升阳极 2)加料控制(NB)——AE等待 下料间隔 失败 料过量 加长间隔 不足 提前 料 重新执行NB
少溶

?
? ?

?

?

?

?

3)氧化铝浓度的控制 氧化铝浓度对槽电阻有敏感的变化关系 △氧化铝浓度为4%时槽电阻最低,在氧化铝浓度 小于4%时其电阻升高的斜率明显大于浓度增加的方 向。 低氧化铝浓度,不易产生沉淀,且槽电阻变化斜率 较大,易于计算机控制,所以将氧化铝浓度控制在 1.5—3.5%。 △氧化铝浓度的控制实际上是电解槽物料平衡的 控制----人为设定加料间隔→按规定停加料等待效应 →以效应是否提前或推迟修正加料间隔。 以槽电阻曲线作为氧化铝浓度代用值: V↗缺料 增料 V↘浓度高 减料,

3 2.5

?
2 电 阻 ( 1.5 系列1

Ω


1 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

氧化铝浓度(%)

?氧化铝浓度与槽电阻的关系

?

4)出铝(TAP)——(2~3次)降阳极; ? 换极(AC)——停NB、RC 控NB、升电压; ? 抬母线(RR)——停RC (V升200~500mv)
?

?
? ? ?

AC、RR、TAP时的 RC、NB控制 TAP +80mv 30min off NB 6min AC +100mv 40min off NB 10min IRRF +120mv 60min off NB 15min RR 停止控制RC *

第十二章电解生产中的的电流效率
12.1铝的电化当量及理论产量 ? 1、法拉第定律铝的电化当量 ? ① M=kq=kIt ? ②k=f.m/n=1/F.m/n ? 其中 F=96485c.S/mol= 96485/3600=26.8A.h/mol ? m/n:化学当量(一价物质的克原子量)
?
?

对于铝:k=(1/26.8)×(26.98/3)=0.3356g/A.h

?
?

2、电解铝的槽日理论产量
M理=kIt=0.3356×24×I×10-3 kg

?
? ? ? ?

12.2电解铝的电流效率 1、η=I有效/I总×100%=M实/M理×100%
2、原铝实际产量 M实=△M0+ ΣMi=M2-M1+ ΣMi 3、在产铝的盘存 简易盘存法(坐标法、棱台法) 加铜稀释法-- M0=Mcu(1-k1)/(k2-k1) 气体分析法--η=(50+Nco2/2+3.5× %

?
? ?

?

设M0 为槽内铝液量(在产铝),k1为槽内铝原有铜的浓度(本 底浓度),k2为加Mcu后铝液中铜的浓度,根据铜量平衡得:
总铜量=M0 k1+Mcu=k2(M0+Mcu)=k2 M0+k2 Mcu

?

M0( k2-k1)=Mcu(1-k2) ? M0=Mcu(1-k1)/(k2-k1)
?
?

一 台 160kA 槽 , 加 铜 前 测 得 本 底 铜 浓 度 0.010 % , 加 入 1kg 铜 KCU2=0.021% ,求M0

?
? ?
?

M0 =1 ×(1-0.00010)

÷(0.00021-0.00010)=9090(kg)

Al2O3+1.5C=2Al+1.5CO2-- η

CO2=1.5 - 3(1- η )

2Al+3CO2=Al2O3+3CO---(1- η) CO= 3(1- η ) Nco2 %= 1.5-3(1- η )÷ 1.5-3(1- η )+ 3(1- η )=2 η -1

?

η %=(1+ Nco2 ) ÷2=(50+0.5 Nco2 )+ k(3.5)

(p--w)

?
? ? ? ? ? ? ?

12.3电流效率降低的原因
1、铝的溶解和再氧化——二次反应损失 物理溶解 约0.05~0.10% 化学溶解 2Al+AlF3=3AlF Al+Na3AlF6=3AlF+3NaF Al+6NaF= Na3AlF6 +3Na 再氧化损失 2Al+3CO2=Al2O3+3CO 溶解→界面扩散→均匀溶入→氧化

?

2、高价离子不完全放电
极限电流(低于分解电压的电流) Al3++2e=Al+ Al+-2e= Al3+ 没有铝生成 温度 搅拌 低电流密度 杂质元素 3、钠离子放电 1000℃钠的析出电位仅比铝负250mv 钠离子放电的条件 :高温 阴极电流密度大 高分子比 氧化铝浓度低 4.其他损失---- 水解 炭化铝生成(高温 含炭)

?
?

?
? ? ? ?

?
?

12.4提高电流效率的途径
伯奇公式: ? η= - 0.1388t+0.59C AlF3 + 58.9sin(3h)- 0.032A+163.7
?

? ?
?
? ? ?

式中:t 槽温
h 铝液高度cm

C AlF3 过量氟化铝浓度
A:
槽龄月

C AlF3 初晶温度,界面张力(镜面);氟化钠浓度--适当
磁场--垂直与水平电流(左)凸起、涌动: 阳极电流密度↗ η ↘ (排气 搅拌) 阴极电流密度↗ η ↗ (镜面 溶解)

第十三章铝电解的电能消耗和能量平衡
? ?

?
? ? ? ? ? ? ?

?

13.1电能效率 η电能=W理/W实×100% 1、铝的理论电耗 Al2O3+1.5C=2Al+1.5CO2 当η为100%时: 氧化铝(950℃)的分解能: 5.63 kwh/kg.Al 加热氧化铝的能25~950 ℃: 0.57 kwh/kg.Al 加热阳极的能量: 0.13 kwh/kg.Al W理=5.63+0.57+0.13=6.33 kwh/kg.Al =6330 kwh/t.Al η电能=6330÷ 13200=47.95%

?
? ?

?

?
? ?

2、铝的实际电耗率 W实=W总/M实 其中: W总=IVt × 10-3 kwh M实=0.3356It η× 10-3 kg W实=(1/0.3356 )×V/ η=2.97974.V/ η ≈ 2.980V/ η 式中:V—平均电压=VNET+ △ VAE+V公用母 η—平均电流效率
W=2980× 4.225÷ 92%=13685 kwh/t.Al

?

13.2铝电解槽的电压平衡 ? V平=V阳+V质+V极化+V阴+V周母+△V效应 +V公用母+V不明 ? =VNET+△V效应+V公用母+V不明 ? =VACT+V公用母+V不明 ? V体系= VNET -V周母 ? VNET=V体系+V周母

? ? ?

?
? ? ? ? ? ? ?

13.3铝电解槽的能量平衡 能量收入 = 能量支出 基准温度 (0℃ 、 25 ℃、 体系) 能量收入 A电=I V体系 能量支出 A=A分解+A材料+A热损 A分解=0.3356Iη(4.34+1.30/η) A材料=0.3356Iη(0.56+0.13/η) A热损= α热损I A=(0.480+1.644 η)I+ α热损I I V体系=(0.48+1.64η)I+ α热损I α热损= V体系-(0.48+ 1.64η)(V)

?

W热损=α热损It

? ? ? ? ? ? ? ?

例:300kA V平=4.18v V周母=180mv 平均电流效率93.0% 一台槽一天损失电能=? 解: V体系=4.18 - 0.18=4.0v α热损= V体系-(0.48+ 1.64η) =4.0-(0.48+1.64×0.93) =1.995 (V) W=α热损It=1.995 ×300 ×24 =14364kwh

第十四章电解生产的经济核算
? ?
?

整流效率

η整流=输出直流电量÷输入交流电量×100%
=直流电耗÷可比交流电耗

平均电流强度 (日、月、年 ) ? I平均= ∑Q交1000 η整流/U系列均.t
? ?

槽日理论产量 M理=kIt=0.3356×24×I×10-3 kg ? 平均电流效率 η=I有效/I总×100%=M实/M理×100%
?
?
?

η平均=∑M原实/∑M理×100%
( kwh/t.Al)

槽平均电压 V平= ∑(VNET+△V效应+V公用母+V不明) ? 原铝直流电耗 W直= 2.980V/ η( kwh/kg.Al )= 2980V/ η

?

?
?

可比交流电耗

W= W直÷ η整流 =13500÷96.5%=13990kwh/tAl

物料单耗 M= ∑M实/ ∑M原铝 ? 铝锭综合交流电耗 W综交= ∑ Q总交/ ∑ M铝锭 ? 铸造损耗 k(%)= (∑M原铝- ∑M铝锭)/ ∑M原铝×100% ? 铝锭合格率 δ =∑M合格/ ∑M铝锭×100%
?

?

*

十五章 铝电解生产的管理
?

15.1生产管理的原则 ? 以人为本,以电解生产工艺为核心,利用先 进的计算机技术和现场生产经验,规范操作,稳 定条件,安全运行,科学管理。
?

1.规范化——对基本制度、作业程序、图表报表等进行 规定和规范(制定规章制度、统一操作规程,完善工作 程序,稳定管理体系) ? 2.标准化——将各个工序、岗位的操作方法、产品质量 按照严格要求、高度统一的原则分解、细化(细节量 化)。 ? 3.制度化——对标准执行的约束监督制度(推动标准执 行的制度)。

4.均衡化——指生产必须的物流(进—出)平衡有序 (调度的均衡性)。 5.信息化——组织信息资源、利用信息资源进行决策的 管理方法(感觉不到、感觉不准、感觉不及时)
?

?
?

?
?

15.2铝电解的生产管理 1、注重日常巡视检查(眼看、钎子摸) ——火苗、炭渣分离情况、电解质、炉膛状况、沉淀、 阳极工作情况、壳面、槽电压等 2、加强工序质量控制点的管理(p132) 3、运用报表进行分析

? ? ? ? ? ?

?

报表分类:状态报表—班报、效应报、异常报 累积报表—日报、月报、季报、年报 计划报表—AC表、出铝量表、取样表 报表分析方法 排除干扰分析法——找出问题,一一处理; 疗程分析法——利用C(总结)-A(计划)-P(执行)-D(检查)小循 环,通过AEWVV和MTVV代用特征值的分析,了解槽子状态、 提出处理、改善办法; 长期分析法——在C-A-P-D-C-A循环中,不断分析现状,查找 问题,确定目标,改善实施。 AEWVV--效应等待时间有效值(连续五次等待时间的平均有 效值)=(t1×5 +t2×4 +t3×3 +t4×2 +t5×1)÷ (1+2+3+4+5)

?

?

AEWVV(小时)
?吸出量增加

A 趋热,降低电压,减少出铝量 B 趋冷,提高电压,增加出铝量 C 趋冷,物料过剩,减少投料,增大出铝

物 料 过 剩

3
2

6
5

9
8

?

减 少 投 料 量

D 趋冷,提高电压,减少投料量 E 趋冷,提高电压,增加出铝量 F 趋热,降低电压,减少投料 G 趋热,物料欠缺,增加投料,减少出铝

1
3 4 7 8

4
?槽子趋冷

7

MTVV(厘米)

热,物料过剩,铝少-- F 、A 、 9 冷,物料过剩,铝水高-- C 冷,物料少,铝量多-- E、 B 、 1 热,物料欠,铝少-- A、 G

槽况的参数分析
1、阳极下降量 (出铝正常), ? 下降量>标准量 ,槽膛大—槽热 ? 下降量<标准量 ,槽冷 有超量物料投入 ? 2、分子比变化 ? 突降----碱性成分偏析,酸化,变冷 ? 突升----转热,化帮 ? 3、铝质量变化 ? 杂质增多----化帮,趋热 ? 硅量下降----伸腿、沉淀发育,趋冷 ? 4、效应电压 ? VAE <15v 槽热,阳极有病或炭渣多 ? VAE > 35v 槽冷 铝水高或电解质低
?

? ? ? ?
?

5、氧化铝电流效率

ηAO=物料产量/电能理论产量
=有效AO投入量× 54/102/电能理论产量

= M氧化铝/ M电理
例:氧化铝-98.5%;过程损失-0.6%;某月(30天)平均电流强度 159.85kA,共用料69305kg,共出铝35535kg。求ηAO 解:M氧化铝=69305 ×(1-0.6%) ×98.5% × 54/102=35923.68 (kg) M电理 =0.3356 ×24It ×10-3=0.3356 ×24 ×159850 ×30 × 10-3 =38624.88(kg) ηAO=35923.68 ÷38624.88=93.01% η电能=35535 ÷ 38624.88=92.0%

?
? ? ? ?

ηAO > η电能

?
?

ηAO > η ηAO < η

槽趋冷,物料过剩 槽趋热,物料不足

第十六章 铸造 ? 16.1原铝的净化方法
?

?
? ? ? ? ? ? ?

1)原铝中的杂质:铁、硅、铜等金属杂质, 氧化铝、炭粒、氢气等非金属杂质 2)净化方法: 熔剂净化法—碱金属的氯化物、氟化物(熔点低、 比重小、活性大、张力小) 气体净化法—氯气法(AlCl3气泡吸附非金属、 与金属发生氯化反应); 氮气法(氮气泡吸附氢和非金属杂质); 氯-氮混合气体法(20:80)

净化剂举例
净化 NaCl 剂 % 1# 2# 3# 4#

KCl % 25 45 40

75 60 45 40

冰晶石 % 25 15 10

NaF %

10 10

熔点 ℃ 725 660 600 600

?
? ? ? ? ? ? ?

16.2原铝的调配
M1、M2——两种铝液的量 Y1、Y2、Y——不同铝液中某种杂质的量 Y1. M1+y2 M2=( M1+M2)Y M2= M1 ( Y- Y1)/ ( Y2- Y) 加入量=被调配量× (质量差/调配差) 1500kg Fe 0.13% 高Fe 0.30% ? Fe 0.18% M2 =1500 × (0.18-0.13) / (0.30-0.18)=625(kg)

***
?

铝液(l) ? 铝铁合金(s) ? 配料 2000kg
?
?

Fe 0.08 2.1

Si 0.16 0.10

Fe/Si 0.5 21 1.0

解: 设s为xkg 则 l为(2000- x)kg ? 因为 Fe/Si=1 ? 所以 ∑ Fe=∑ Si =2.1 x+0.08(2000- x) ? = 0.10 x + 0.16(2000- x) ? 解上式得: ? X=76.923≈ 76.9kg ? 2000- x=1923.077≈ 1923.1kg ? 答:用这样的铝液1923.1kg与76.9kg熔配即可得到2000kg铁硅比 为1的新熔配铝。

第十七章铝电解干法净化及输送
? ? ? ? ?

?
? ?

?
? ?

?
?

17.1烟气污染物 1.气态:CO2、CO、CF4、HF、SO2、SIF4 以HF为主 2.固态: 氧化铝、电解质尘、炭粉 17.2净化方法 1.湿法——碱法5%Na2CO3、酸法、氨法 2.干法——氧化铝吸附、布袋收尘、回收利用 17.3干法净化主要设备 ■烟气扑集部分----支烟管、主烟道 ■烟气净化部分----VRI反应器 ■气固分离部分----袋式过滤器(LLZB、n-PLN-6) 电磁阀、脉冲器组成的反吹风 ■新鲜氧化铝供给、回收部分----料仓、溜槽、送风

?
? ?

?
? ?

17.4原料输送 稀相输送(动压力驱动输送, 固气比5—10 30m/s, 100~200m3/s ,0.4~0.6Mpa) 浓相输送(静压力移动物料输送 , 双套管气栓式, 固气比70—80 ﹤10m/s ) 超浓相输送(低压空气活动式重力输送, 固气比 500 ﹤0.1m/s, 0.01Mpa)

习题
?

? ? ? ? ? ?

1、 某160kA槽 252台 工作电压4.15v 公用母线均摊25mv AE (k)0.4 VAE30v 时间τ 5分钟 系列设计允许同时发生4个 效应 设计电流效率93.5% 求 系列V最大=? W直=? 解: V最大= V槽总+∑ VAE=(4.15+0.025)×252 + (30-4.15)× 4 =1052.1+103.4=1155.5(v) 1200v V平均= VNET+ V公母+△ VAE=4.15+0.025+[0.4.(30-4.15) ×5/1440] =4.175+0.036=4.211 (v) W直=2980 ×4.211÷ 93.5%=13421kwh/t.Al 答:该系列电解槽最大系列电压为1155.5 v,设计直流电耗为 13421kwh/tAl

习题
? ?
?

2、某300kA电解槽,P总=15000kg,启动后第四天测得CaF2+Mg F2+Al2O3=8%,分子比为2.8,要提高到2.9,需加Na2CO3=? 解:3 Na2CO3+2Na3AlF6= Al2O3+12NaF+3CO2
106×3=318 12×42=504

? ? ? ? ? ?

x 1 X=318 ×1 ÷504=0.631 QNaF=P(k2-k1)/2+k1=15000(1-8%)(2.9–2.8/2+2.8 =287.5(kg) 287.5 kg ×0.631=181.4 kg 答:分子比从2.8提高到2.9,需向该槽中加Na2CO3181.4 kg

?

3、某160kA槽,η =92%,24组阳极,阳极更换周期28天,计算 消耗一组阳极产原铝=? ? 解:消耗一组阳极的产量=一个周期的产量/阳极组数 ? M周期=0.3356 ×24 ×160 ×92%=33197 kg ? 33197 kg ÷ 24=1383.2 kg ? 答:该槽子消耗一组阳极可产铝1383.2 kg
?

? ? ? ?

4、某160kA系列5月份平均电流159800A,其中136# 槽四月底 M0=8055kg, 5 月 最 后 一 天 出 铝 后 M0 = 7980kg , 全 月 累 计 出 铝 37500 kg, η 136#槽=? 解:M实=∑ Mi+△ M0=37500 +(7980-8055)=37425kg η 136#槽= M实 / M理=37425 ÷(0.3356 ×24 ×159.8 ×31) = 37425 ÷ 398900=93.8 0% 答:136#槽5月份电流效率为93.80%

习题
?

5 、 一 台 200kA 槽 , 测 得 本 底 铜 浓 度 0.010 % , 加 入 1kg 铜 KCU2=0.021% ,第二天KCU3=0.018% 已知平均工作电压为4.18v V槽周=180mv 求:α 、日电能损失A 分析:α =V体系-(0.48+1.64η ) V体系= V工作- V槽周 η =? M0=Mcu(1-k1)/(k2-k1) A=α .I.t 解: M0=1×(1-0.00010) ÷(0.00021- 0.00010)=9090kg M3=k2M2÷k3=0.00021 × 9090÷0.00018=10605kg η=(10605-9090)÷(0.3356×24×200) =1515 ÷ 1610.9=94.05% α =4.18-018-(0.48+1.640×0.9405)=1.978v A=α .I.t=1.978×200×24=9494kwh/d 答:(略)

? ? ? ? ? ? ? ? ?

习题
6、某电解系列,VNET=4.16 △VAE=0.025v V公用母=0.023v η =94.30% 计算其电能利用率 分析:λ =W理/W实 W理=6.33kwh/kg 解:W实 = 2.980 × V平均/ η =2.98×(4.16+0.025+0.023)/0.943=13.298kwh/kg λ =6.33÷13.30=47.6% 答:这种电解槽的电能利用率 为47.6%

祝恁成功

谢谢合作

附录一:常用元素原子量 ? 碳 C 12 氧 O 16 氟 F 19 ? 铝 Al 26.98 钠 Na 23 镁 Mg 24 ? 铁 Fe 56 铜 Cu 63.5
?
? ? ?

硫 S 32 钾 K 39

氯 Cl 35.5 钙 Ca 40

附录二:部分金属离子电位排序与铝比较 负于铝的——Mg Na Ca 正于铝的——Fe Si Zn Cu Mn K


赞助商链接
相关文章:
孙常青--240kA预焙铝电解槽角部伸腿肥大的预防和控制
大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践[M].中南大学出版社,2005. 李庆义,贾鲁宁....铝电解炭阳极技术(一)[M].冶金工业出版社,2002. 王平甫.铝电解炭阳极生产与...
200KA预焙阳极铝电解槽阳极组设计_图文
是我国一种 200kA 预焙 [1] 阳极铝电解槽结构...以求达到电解槽稳定操作和进一步降低 阳极效应系数的...但由于 受原料和现行生产工艺等客观条件的限制, 我...
200KA铝电解槽工艺与控制技术的改进
引言 预焙铝电解槽控制工艺种复杂的系统的调控过程,且具有控制的滞后性不确定性,因 此把现场操作和上位机控制有机的结合起来具有非常现实的意义。现场操作...
320KA特大型预焙电解槽生产技术管理探索
走出了条320KA特大型预焙铝电解槽生产技术探索的特色之路。走出了一条320KA特...先后围绕电解技能工、阳极操作工等设置多个班组, 并细化分工,明确职责,专业班组...
大型预焙铝电解槽焙烧的过程控制与方法
碳块,用于启动的设 备复杂,操作难度大,所以,这两种方法很少被铝电解生产厂家...2. 1 几种焙烧启动电解槽技术比较 国内、 外大型预焙铝电解槽焙烧启动广泛...
《铝用炭素工艺及设备》
个多世纪以来,工业铝电解槽经历了由小型预焙阳极...铝,随着科学技术的发展,目前预焙阳极在铝电解生产中...适宜于规模化操作和大 型化生产以及环境污染相对较轻...
电解300KA大型电解铝预焙槽操作技术规程
0.6 次/槽·日以下 300KA 电解铝预焙槽操作技术规程 300KA 大型电解铝预焙槽生产工艺是目前先进的电解工艺技术之一, 采用了大面五端 进电,中心六点下料的...
350ka预焙铝电解槽技术实践-李鹏
350KA大型阳极预焙槽生产技... 暂无评价 2页 1.00元 350kA预焙铝电解槽工艺...由于初期人员技术水平低、操作质量 差、设备故障多等诸多因素影响致使电解槽运行...
浅析预焙铝电解槽信号采集及故障处理方法
浅析预焙铝电解槽信号采集及故障处理方法 [摘要]本文简单介绍了预焙铝电解槽槽...当电解生产工艺需要阳极升降时,电解槽槽控机会采集到一个阳极升降信号,该 电源...
电解槽控制技术
为此,从生产实际操作和管理过程出发,根据预焙铝电解槽生产工艺的特性,研究 控制...中间下料预焙铝电解槽 生产模式 预焙铝电解 1 中间下料预焙铝电解槽的生产...
更多相关标签: