调整下料间隔对铝电解其他工艺参数的影响样本

调节下料间隔对铝电解工艺参数影响李贤刘民章（青海桥头铝电股份有限公司青海西宁810100）摘要：调节电解槽下料量可平衡电解槽各项技术条件，从而达到稳定电解生产目。充分理解电解槽下料量对电解质成分影响，总结生产过程中下料间隔调节办法，对于把握电解槽槽况发展趋势以及对电解质成分调节将会起到较好作用。核心词：铝电解；NB间隔；过热度；炉膛内型；初晶温度EffectofadjustingfeedingintervalontechnicalparametersforaluminiumelectrolysisLIXianLIUMin-Zhang（QinghaiQiaotouAluminium&Powerco.,LTDQinghaiXining810100）Abstract：Adjustingthefeedingvolumeofelectrolyzercanbalancethetechnicalconditions，soastoachievethepurposestabilizingelectrolyticproduction.Itwillplayabetterroleforgraspingthetendofelectrolyzerandtheadjustmentofelectrolytecompositionbyfullyunderstandingtheeffectoffeedingquantityonelectrolytecompositionandsummeduptheadjustmentmethodoftheintervalinproductionprocess。Keywords：aluminiumelectrolysis；NBinterval；overheateddegree；insideshapeoffurnacetank；initialcrystallizingtemperature某公司240kA大型预焙阳极电解槽，虽然在设计上采用了中间点式下料，优化了A12O3下料方式，还装置了1.8L筒式下料器4点下料，并两两交错打壳下料。但实际生产中几乎所有（除新启动）电解槽炉底都浮现不同限度沉淀和结壳，而过多沉淀和结壳就破坏了电解槽稳定运营，影响了技术参数、电解质性质、炉膛内型等各项参数之间关系。普通，在电解生产状况下，各项技术参数调节不是独立，而是互有关联与互相影响。因而，为了实现电解槽稳定高效运营，必要搭配好与电解槽相匹配技术参数，因此调节好NB间隔，控制好氧化铝下料量对生产有着重要实际意义。1NB间隔及下料量计算NB就是正常下料（normalbelow英文缩写）,所谓加料基准时间间隔是指加料器容量除以单位时间设计氧化铝消耗量而言，采用加料基准时间间隔加料为正常加料，在一定期间内添加氧化铝，其时间间隔比正常加料时间间隔较短（过量加料），而别的添加氧化铝时间间隔较长（欠量加料），NB间隔就是第一次正常下料与第二次正常下料时间间隔。依照中间下料预焙槽工艺规定及下料制度规定，计算每次下料量：已知电流强度240kA，下料周期为89s，设电流效率为94％，氧化铝单耗指标为1930kg／t·A1。下料量可由下式计算：式中：Q----下料量，kg;0.3356----铝电化当量，常数，g/A.h；I----电流强度，kA；η----电流效率，%；s----氧化铝单耗，kg/t.A1；C----下料周期，S。四个下料点，两两交错打壳下料每次下料约为3.6kg，一种下料点下料量为1.8kg，当前铝电解所用料所有是载氟氧化铝和新鲜氧化铝混合料，由于载氟氧化铝和新鲜氧化铝存在很大不均匀性，因此每一种下料点实际下料量在1.5kg～2.0k2调节NB间隔对槽况影响2.1对电解温度影响电解温度是电解生产最重要指标之一，电解质温度正常与否对电解槽工作指标有决定性影响。各种添加剂对初晶温度有着很大影响。从表1可以看出，在各种添加剂中LiF对初晶点减少值影响最大，MgF2次之，如下为BaCl2、A1F3、A12O3、NaC1。可见Al2O3也可减少电解质初晶温度，且仅次于A1F3。A12O3溶解反映过程要消耗一定热量。氧化铝供应局限性时，电解质中缺少氧化铝易发生阳极效应，阳极效应频繁发生时，槽温明显升高，电解质挥发就增大，使得电解质中A1F3含量减少，分子比升高，过热度增大，物料损失增长；氧化铝供应过多可避免阳极效应发生，减少分子比可恰当调节过热度，增进氧化铝溶解，但槽温过低易导致电解质过黏，分子比过低易导致电解质溶解氧化铝能力减小，容易产生沉淀。要想使氧化铝有较好溶解，就必要保持适当过热度。在比较适当分子比下保持较适当过热度，某公司电解过热度普通保持在8～12℃。表1添加剂对电解质初晶点影响Tab.1Effectofadditivesonelectrolyteinitialcrystallizingtemperature体系初晶点/℃共晶点/℃共晶构成（摩尔分数）/%共晶构成/%初晶点减少值/℃（1%添加剂）-1Na3AlF6添加剂Na3AlF6添加剂Na3AlF6添加剂Na3AlF6-Al2O3(简朴共晶系)1011-962.580.319.789.410.64.6Na3AlF6-CaF2(简朴共晶系)1011-94650.050.072.927.12.4Na3AlF6-NaCl(简朴共晶系)100980174010.689.430.070.03.8Na3AlF6-LiF(简朴共晶系,并不持续溶区)101084869415.085.059.640.47.8Na3AlF6-MgF21011-最低点92062.337.784.815.26.0Na3AlF6-NaF(简朴共晶系)10099958889.091.033.0671.8Na3AlF6-AlF31009-69081.037.0635.0Na3AlF6-KF1010-89074444.9855.1927524.32575.74.83.6Na3AlF6-BaCl2(简朴共晶系)101096271045.854.246546.52.2对电解质性质影响氧化铝含量对电解质性质如密度、熔点、导电度、黏度有影响，特别对电解质导电度影响。从下图中可以看出，A1F3、A12O3、MgF2、CaF2都能使电解质导电率减少，其中氧化铝对导电度影响最强，而LiF、NaCl和NaF使电解质导电率提高。电解质导电率随着氧化铝浓度增大而减小。各种添加剂对电解质导电性影响见图1。存在于电解质中炭粒使电解质电压降增大，悬浮在电解质里某些胶状氧化铝以及随原料带来氧化物杂质也使电阻率增大，其综合影响使电解质电导率大概减少0.12～0.18/Ω-1.cm-1。当前几乎所有铝电解公司都实践、探讨降电压工艺。工业生产中电解质电压降约占槽电压30%，因此在电解生产中应采用必要办法提高电解质导电度，这对于减少电解质压降，提高电流效率，减少电耗具备重要意义。因此恰当调节NB间隔、控制好氧化铝下料量，严格控制氧化铝浓度，才干改进炉底状况以及电解质导电率。图1各种添加剂对电解质导电性影响Fig.1Influenceofvariousadditivesonconductibilityofelectrolyte2.3对炉膛内型影响氧化铝供应局限性时，电解质中缺少氧化铝易发生阳极效应。阳极效应频繁发生时，槽温明显升高，对规整炉膛会导致一定破坏。而规整炉膛是槽寿命、电解槽稳定运营基本条件。因而以炉膛为中心，其她参数调节都应为炉膛服务；氧化铝供应过多可避免阳极效应发生，电解质成分发生变化，电解质发粘氧化铝溶解能力下降而炉底产生大量沉淀，增长炉底压降，尚有沉淀在磁场作用下移动到角部阳极底下，角部阳极处热量和磁场比中间阳极就差，消化氧化铝能力就差，这样很容易浮现角部肥大现象，浮现炉膛不规整，破坏了电解槽正常运营，对更换角部阳极操作带来不便。氧化铝浓度高，电解质对阳极润湿变好，有助于碳渣分离。当电解质中碳渣较多时，电解质表面漂浮着一层碳渣，使加入电解槽内氧化铝无法溶解到电解质中。氧化铝浓度控制范畴应设立在既不易产生阳极效应，又不易产生沉淀一种较小变化范畴内。氧化铝浓度均衡是实现低耗高效生产核心。长期生产实践表白，氧化铝浓度保持在1.5～3.0％是实现低效应和炉底无沉淀最优浓度，调节NB间隔可使槽电压和分子比满足低浓度生产规定。3依照电解槽实际状况精确把握调节NB间隔240kA预焙阳极电解槽在设计上氧化铝浓度控制在2%～3%之间，而当前国内外最先进氧化铝浓度控制在很窄低浓度区域（1.8～2.5%），也有效避免了电解过程中沉淀产生和阳极效应发生，并获得了抱负物料平衡控制效果，同步对热平衡稳定形成“良性互动”关系。当前，某公司电解车间大某些电解槽内氧化铝浓度波动范畴已控制在2.0%～2.74%之间，平均氧化铝浓度2.54%，合格率已达到90%以上。对氧化铝浓度进行抽样分析成果见表2。表2氧化铝浓度分析表Tab.2Analysisforaluminaconcentration槽号312316318323326327329氧化铝浓度（%）2.282.282.463.102.742.002.28在实际电解生产中，氧化铝浓度范畴很难控制，重要因素是在强调氧化铝浓度时忽视了其她条件制约，氧化铝浓度在影响着其她技术条件同步，也被其她条件所制约着。调节NB间隔目就是运用氧化铝对电解质成分、能量平衡、槽膛影响，去适应低氧化铝浓度生产。要保证所做出调节能改进电解槽运营状况，而不是加剧电解槽向不利方向发展。3.1调节NB间隔所根据条件调节NB间隔一方面要保证下料口火眼敞开，保证下料器下出氧化铝能顺利进入电解质中；保证电解质表面没有碳渣堆积；保证中间壳面与电解质表面有定距离，使氧化铝能分散到下料口附近电解质表面，利于氧化铝迅速溶解。3.2依照电解槽历史曲线分析调节NB间隔3.2.1当欠量周期偏长时，一方面要判断NB间隔与否偏短，如果偏短则恰当延长NB间隔，然后再判断电解槽与否有转热趋势；如果槽电压比较稳定，而NB间隔又基本合理，则很也许是电解槽转热体现，如果电解槽转热，一方面要延长NB间隔，然后观测设定电压，如果设定电压偏高于目的电压，则优先减少电压，保持理论氟盐消耗添加量，如果设定电压与目的电压偏差不大，则要加大氟盐添加量来抑制热趋势。3.2.2当欠量周期偏短时，一方面要判断NB间隔与否偏长，如果偏长则恰当缩短NB间隔，然后再判断电解槽与否有转冷趋势；如果电压比较稳定摆动幅值有增大趋势，而NB间隔又基本合理，则很也许是电解槽转冷电解质溶解能力局限性体现，如果电解槽转冷，一方面要恰当缩短NB间隔，防止效应突发，然后观测氟盐添加量，如果氟盐添加量偏大，则优先减少氟盐添加量，然后小幅度提高设定电压抑制冷趋势，如果氟盐添加量本来就较小，则要恰当提高槽电压并加大出铝量来抑制冷趋势。3.3电解槽浮现电压摆现象时NB间隔调节电解槽浮现电压摆现象因素有如下几种方面：炉膛不规整，个别阳极底下沉淀过多，个别阳极底掌下有大结壳块，换极时个别阳极放过低，抬母线过程中个别阳极下滑，阳极底掌由于沉淀过多或碳渣汇集过多导致长包等现象，这些均有也许产生电压摆。其中炉膛不规整是导致电压摆最常用现象，要理解这种电压摆某些特性，普通有好几块相邻阳极电流分布都高，阳极电流分布摆幅大，这种有也许是边部过空导致水平电流过大导致。如果是这几块相邻阳极电流分布都高且摆幅不是很大，就有也许是阳极底掌浮现了问题。沉淀过多，结壳过多时恰当延长NB间隔。4结语通过合理调节NB间隔，改进炉底状况，减少炉底压降，提高电解槽技术参数稳定性，进一步提高电解槽稳定性运营和电流效率，实现电解槽在低氧化铝浓度下电解生产。而工业电解铝生产追求电解槽在一种较窄范畴内控制、较低氧化铝浓度下生产。参照文献：[1]邱竹贤．预焙槽炼铝(第三版)[M]．北京：冶金工业出版社，．作者简介：李贤，男，青海省民和县人，1980年5月出生，毕业于青海大学机械系冶金工程专业，青海桥