中孚400KA电解槽非对称阳极在生产中的应用

1、 中孚400KA电解槽非对称阳极在生产中的应用 邢二超 胡广谦 胡佳佳 雷延平Summary：现代铝电解中，在电流一定的情况下，通过降低阳极电流密度来提高电解槽电流效率的唯一方法就是通过改变阳极的尺寸，在原有的阳极高度下，对中缝处的阳极进行加长，使用非对称阳极，从而降低阳极电流密度，提高电解槽效率。Key：改变阳极尺寸;降低电流密度;提高电效前言：中孚铝业公司（以下简称公司）400KA系列电解槽2008年8月份建成投产，共计216台电解槽，三个电解车间，六个工段，目前使用的阳极有：内部碳素厂生产的中孚550mm阳极共计80台电解槽、外购590mm阳极共计136台电解槽。通过使用非对称阳极，把阳

2、极尺寸进行改进，降低阳极电流密度，电解槽各项指标有了明显提高。一、非对称阳极改进非对称阳极是在普通阳极的基础上，加长阳极长度，增加阳极面积，从而降低阳极电流密度。底掌面积增大，阳极底掌长度向中缝位置增加了5公分，宽度、高度不变，且中缝的两个竖直角进行倒角处理，便于锤头顺利打壳动作。公司400KA电解槽设计阳极中缝的宽度为18cm，采用在阳极一端增加5公分，其余尺寸不变，把加长阳极放在电解槽中缝位置，既电解槽中缝为8公分。二、实施效果非对称阳极碳块自2013年3月份在电解二分厂108台电解槽上开始使用，7月份，陆续增加到136台电解槽，通过使用电解槽稳定性明显增加，各项指标趋于行业领先水平，取得

3、了较好的效果。（一）炉膛的改善由于目前国内氧化铝中杂质较多、溶解性较差，电解质理、钾含量大量富集，导致电解质初晶温度过低，电解质温度下降，达920度左右，电解质成分变得复杂，过热度增大，技术条件保持难度增加，电解槽炉膛遭到严重破坏，对项生产指标造成巨大影响。使用非对称阳极，阳极中缝宽度减小后，中缝炉底导电面积增加，有利于中缝沉淀的减少，炉膛得到进一步的稳定。（二）炉底压降的降低中缝缩小后，炉底导电面积增加，减少了中缝沉淀的生产，利于炉底压降的降低，以电解一车间二工段为例，使用非对称阳极后，炉底压降保持稳定下降趋势。（三）16h电流分布的改善新换阳极要求16h导电80%，但在实际生产中，受槽温、

4、电解质成分、电压、极距等因素影响，16h电流分布较差，新极导电过慢，周围的温度较低，阳极底掌上粘有大量电解质，下到火眼中氧化铝不能充分溶解，产生沉淀，且闪烁效应增多，炉膛遭到破坏。使用非对称阳极后，16h电流分布明显改善，正常电流分布值为5MV，那么16h电流分布由原来的48%提高到60%。16h电流分布的改善，有利于电解槽炉底沉淀的减少，槽内氧化铝浓度均匀分布，闪烁效应减少和炉膛的稳定。（四）电流密度的降低（极距的增加）400KA目前电流强化至411KA，使用普通阳极碳块时阳极电流密度约为0.765 A/cm2，使用非对称阳极后的阳极电流密度则则为0.741 A/cm2，当阳极电流密度降低时

5、，单位面积上析出的气体量减少，排出速度降低，搅拌作用减弱，氧化区域缩小，扩散厚度相对增大，使得铝的溶解和二次再氧化损失减少，提高电流效率。铝工业电解质的电阻率在0.47-0.45cm之间，取中间值0.46cm计算：1.38/（0.765*0.46）=3.92cm1.38/（0.741*0.46）=4.05cm極距增加量为：4.05-3.92=0.13 cm每提高约35mv电压才能提高1mm极距，那么当电解质成份相同时，单纯改变阳极面积，将阳极电流密度从0.765 A/cm2减小至0.741 A/cm2后极距增加0.13cm相当于提高电压45mv增加的极距。随着电流密度降低，极距的增加，电解质搅

6、拌强度就会减弱，同时也减少铝在电解质中的溶解损失，有利于炉帮的稳定和电流效率的提高。（五）阳极碳耗对比（创造的经济效益）非对称阳极增加了阳极长度，单块重量也相应增加，由952.1kg增加到968.9kg，增加了16.8kg，由于电流密度的降低，中缝氧化明显减少，减少了碳块的非正常消耗，阳极周期由31天增加到33天，延长了两天。2月3月平均碳耗486kg，47月平均469.8kg，对比节约16.2kg，使用非对称阳极后，虽然阳极碳块重量增加16.8kg，阳极消耗速度比理论上减少，延长了阳极周期，阳极碳耗也相应的降低。（六）稳定性增加阳极是电解槽的心脏，每换一次阳极就是对电解槽的“一次干扰”。换极

7、后势必会造成电解槽浓度走反、下料卡堵、电压偏离值增大、噪音值增大、突发效应、电流分布紊乱、阳极长包、掉块、脱爪化爪等。以上这些现象在很大程度上影响到电流效率、直流电耗、原铝质量和阳极毛耗等技术经济指标，增加原铝生产成本。使用非对称阳极后，延长了换极周期，由原来的31天周期，增加到33天周期，每个月休极5天，减小了电解槽阳极中缝宽度，大大减少电解槽内较大面壳块的形成，避免更换阳极过程中较大面壳块落入电解槽内，有利于电解槽维护，提高电解槽运行稳定性。三、精细化管理进一步提高减轻员工劳动强度使用非对称阳极，电解槽阳极中缝宽度为8公分，大大减少了阳极中缝位置的面壳块，也减少了换极打中缝的操作，且换极时

8、也不宜出现过大的面壳块，减轻员工劳动强度。也杜绝了因打中缝造成的面壳块直接进入槽内产生的沉淀，降低电解槽的氧化铝浓度，提高电流效率。槽维护质量得到提高：阳极碳块加长后，大大降低了中缝封料的难度，解决了中缝塌壳和氧化难以处理的问题。换极作业质量提高：中缝宽度缩小后，中缝与阳极表面的面壳块易烧结在一块，有效避免了换极时大面壳块落入槽内，从而减小了换极作业时对运行电压稳定性的影响。减少了天车运行时间：中缝缩小后，在换极前就不需要对将要换极残极进行打中缝作业，减小了天车的运行时间，提高了设备运行率。四、结论（1）非对称阳极的广泛使用，电解槽中缝的缩小，炉底导电面积增加，16h电流分布得到良好改善，炉膛不断优化，炉底压降有效降低。（2）电流密度由0.765 A/cm2降低到0.741 A/cm2，极距增加0.13cm，相当于提高45MV的电压，提高了电流效率，实际直流电耗得到有效降低。（3）减轻