众所周知,控制氧化铝浓度对铝电解生产十分重要,工况条件下无法直接实时测定槽内氧化铝浓度值,生产工艺管控人员往往都是通过监控计算机统计的氧化铝下料次数和槽电压曲线变化情况来判断和控制氧化铝浓度,因此,合理的下料次数与电解槽的平稳生产及电流效率高效稳定是紧密相关的。本文着重探究铝电解槽下料次数偏高及偏低的影响因素,仅供企业参考。
一、下料次数与电流效率成正比关系
电解槽下料次数的多少,间接反映电流效率的高低。对长时间平稳高效运行的电解槽而言,下料次数多,说明电解质中的氧化铝溶解并参与电化学反应的速度较快,同时产生的原铝也较多,即电流效率高。反之,下料次数少,说明氧化铝发生电化学反应速度慢,电流效率低。即电流效率与下料次数基本成正比例关系。
二、下料次数偏高原因分析
(一)氧化铝质量较差
粉状氧化铝由于具有容积密度小、安息角大等特点,容易飞扬且不易溶于电解质中,造成下料次数虚高。该问题主要由氧化铝供货质量所致,一般而言,沙状氧化铝可有效避免上述问题,因此需做好氧化铝批次检验,确保质量达标。
(二)载氟氧化铝含量偏高
由于特殊原因,有时可能某一时间段或一部分槽的氧化铝载氟量偏大,造成有效氧化铝的含量低于正常水平,引起下料次数虚高。载氟不均匀的问题主要来自给配料系统过载氟,因此,需控制好供料系统的工艺参数,使载氟均匀。
(三)下料机构不正常
下料机构不正常,每次下料量低于标准值,引起下料次数虚高。针对该问题,工段长需每日跟踪查看下料次数统计情况,及时发现下料异常槽,尽早安排维修人员对下料气缸进行修复或更换即可。
(四)火眼不畅通
虽然下料正常,但由于火眼不畅通,导致氧化铝不能全部进入电解质中,引起下料次数虚高。针对该问题,一方面需加大当班生产组织和现场管理,要求看槽工及时巡查并打开堵塞的火眼,确保下料口通畅,另一方面工段长要对热收入不足、电解质萎缩的电解槽进行针对性调整,可通过适当提高设定电压5-8mV等方式加大热收入,调整好电解质的流动性来根除频繁堵火眼的问题。
三、下料次数偏低原因分析
(一)电流效率降低,氧化铝消耗慢
所有引起电流效率降低的原因,都会引起下料次数减少。通常,电流效率的变化在短时间内不易察觉,而下料次数的变化却是非常直观的。因此,要对低效率槽制定单槽调整方案,找到影响电流效率的原因,及时调整恢复正常吃料。
(二)炉膛熔化
炉膛中含有的氧化铝会进入到电解质中,引起氧化铝消耗速度变慢,具体表现为:
1.电解质温度升高
电解质温度高于炉帮形成的初晶温度时,即会导致在电解质区域内的炉帮熔化。
电解质温度升高的主因为:分子比升高、电解质液量严重不足、保温料太厚、设定电压偏高、系列电流升高、效应多或效应时间长、电解槽长期处于N1或N2状态。因此,在电解生产中,需针对性调整电解槽的技术参数,及时恢复电解质温度。
2.炉底(铝液)温度升高
铝液温度高于炉帮形成的初晶温度时,即会导致在铝液区域的炉帮熔化,与电解质温度升高不同,铝液温度升高到一定程度,不仅熔化炉帮甚至会熔化炉底沉淀和结壳。
炉底温度升高的主因为:出铝量偏大、炉底沉淀过多。一般生产中,针对该问题的主要解决办法有:适当留高铝水平1-2cm,使电解质温度降至正常范围;利用更换阳极、摸炉底的机会,对炉底沉淀和硬结壳进行钩松或清出,但同时做好原铝铁含量、炉帮和炉底钢板温度的监控,避免因过分取硬结壳导致阴极前期破损部位露出而导致发生漏槽事故。
3.阳极温度升高
阳极温度升高后,大量的热量会传递到电解质和铝液当中,造成电解质和铝液温度升高,进而引起炉帮熔化。阳极温度升高多由阳极发生病变引起。电解质和铝液之间的温差过大时,多余的热量会在两者之间传递。针对该问题,一方面要跟踪把控好阳极的供货质量,另一方面工段长要及时发现异常电压摆的电解槽,并对长包阳极进行更换或者打掉不消耗部分,确保阳极电流分布均匀。
(三)其他因素导致氧化铝进入电解质中
1.换极、抬母线、扎边时操作不精细,导致阳极上方氧化铝形成的结壳过多的进入槽中。
换极作业时,掉进电解槽的壳面块没有捞干净;抬母线时卡具没有卡紧,致使阳极下沉引起塌壳;人工辅助扎边时范围太大或加入槽中的壳面块、氧化铝太多,以上几种情况都会导致额外的氧化铝进入到电解槽中,引起下料次数减少,一般的做法是由工段长跟踪每班上述作业过程,确保换极、抬母线、扎边等重要工序严格按照操作规程执行到位,减少氧化铝结壳进入电解槽。
2.为控制效应,人为向槽中投入了大量氧化铝
个别操作工为了避免发生阳极效应,违章进行手动下料或用铁锨将壳面上的氧化铝加入到电解槽中。该行为影响电解槽平稳生产,属于电解生产中必须杜绝的操作。
3.个别槽中缝漏料太多
中缝漏料是指氧化铝从料箱或下料气缸中漏出,中缝漏料的多少直接影响到电解槽下料次数的多少,中缝漏料既增加原材料消耗,又引起电解槽走向热行程,必须及时处理。
中缝漏料的主因为:打料压力过高、氧化铝料箱中隔板密封不严、电解槽下料器反吹风风压高、下料气缸密封不严。在处理中缝漏料时一定要分清原因,对症下药,切忌盲目处理。
铝电解槽下料次数的多少,间接反映了电解槽电流效率的高低,作为电解生产者,应尽量提高各工序操作质量,优化技术条件,避免人为因素和设备异常对槽况的干扰。