预焙铝电解槽生产工艺与操作1

预焙铝电解槽生产预焙铝电解槽生产工艺与操作实践工艺与操作实践l 河南省铝冶炼工职业技能鉴定培训讲义河南省铝冶炼工职业技能鉴定培训讲义l l 2005年年目目目目录录录录l绪论了解大型槽，认识大型槽l大型中心下料预焙槽的技术特点及管理思路l第一章铝电解的根本理论l第二章铝电解生产概况l第三章铝电解槽的构造l第四章铝电解槽的预热焙烧与启动l第五章铝电解槽非正常期生产管理l第六章铝电解槽主要操作l第七章电解常规测量作业l第八章铝电解槽正常生产管理l第九章电解槽病槽及常见事故处理l第十章铝电解槽破损与维护l第十一章铝电解生产的计算机控制l第十二章电解生产的电流效率l第十三章电解生产的电能消耗与能量平衡l第十四章主要技术经济指标核算l第十五章铝电解生产管理l第十六章铸造l第十七章铝电解干法净化及原料输送绪论：了解大型槽，认识大型槽绪论：了解大型槽，认识大型槽一一l一、系列电流大一、系列电流大80kA80160kA200350kAl1、输入热量多、输入热量多Q=kI2Rtl小槽怕冷，大槽怕热小槽怕冷，大槽怕热l防止热震荡，减小热冲击防止热震荡，减小热冲击l有关试验结论：有关试验结论：l300KA槽较长时间输入能量减少槽较长时间输入能量减少16%，通过提高，通过提高极距，减少电流，保持内部产生热量变化不大，从而极距，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。对热平衡影响不大。l强化散热意识强化散热意识结构设计结构设计新材料应用新材料应用热场热场计算合理计算合理重视铝水平管理重视铝水平管理l2、磁场力大、磁场力大F=BILl减小影响减小影响(保持规整槽膛保持规整槽膛减少水平电流减少水平电流较高铝较高铝水平惯量水平惯量m.v绪论：了解大型槽，认识大型槽绪论：了解大型槽，认识大型槽二二l二、采用中心中间下料工艺l1、下料点少而集中4-6个点一线排列l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l2、边部不加工侧部热、炉帮易空l保持完好炉帮加强侧部散热适当加工边部l三、阳极使用多块预焙炭块24284020*2)l1、阳极周期性更换底部不平电流不匀l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，认识大型绪论：了解大型槽，认识大型槽三槽三2、散热面增大壳面增大2530%阳极高矮不等重视壳面保温1cm=6090mv1318cm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：VAEAEAEWVVMTVVX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第一章铝电解的根本理论铝电解的根本理论l铝的性质与用途铝的性质与用途l1、自然界的铝、自然界的铝l铝是自然界分布极广，含量极丰富的金属元素铝是自然界分布极广，含量极丰富的金属元素250多种矿物多种矿物l活泼活泼、无元素态无元素态7.35%第三位第三位占金属的占金属的三分之一，三分之一，氧氧49.1%；硅硅26.3%；四；四八位八位是是FeCaNaKMg总占总占98.04%其余其余86种为种为1.96%ll物质状态七态物质状态七态气、液、固、等离子、气、液、固、等离子、超固、反物质、辐射场超固、反物质、辐射场金属根本分类金属根本分类l轻有色金属铝轻有色金属铝l109元素非金属18金属91种l金属非金属O2Cl2FBSll黑色金属FeMnCrl有色金属轻金属AlMgl重金属CuPbZnl稀有金属Ta钽La镧Nb铌Zr锆l贵金属AuAgPtl半金属SiSe硒Te碲铝电解的根本理论一铝电解的根本理论一l2、关于铝、关于铝l第三周期第三周期3号主族元素号主族元素(原子序号为原子序号为13,可离可离解解3个电子个电子3s23p1,原子量原子量26.98密度液态密度液态g/cm3，熔点熔点659沸点沸点2467硬度为硬度为3导电系数导电系数363710-41cm-1(为银的，为银的，导热系数导热系数2.08J/cm.s.,液液固收缩率固收缩率6.6%线膨线膨胀系数胀系数2.410-5/l3、主要性质与用途、主要性质与用途l比重轻比重轻是是Cu的三分之一的三分之一航空航天航空航天业业l导电性优良导电性优良为同重铜的为同重铜的2倍倍电力电力l良好的防腐性良好的防腐性建材、包装建材、包装业业l主要性质与用途主要性质与用途l良好的导热反光性散热、反光材料l延展性好、可机加性强机械制造业l非磁性能精密仪器l再生利用率好为产量的1518%本钱仅5%l与氧有很大的亲和力，能夺取许多金属氧化物中的氧，将其复原成金属脱氧剂l易于其他金属组成各种成分的合金汽车工业铝电解的根本理论二铝电解的根本理论二l1.2铝电解根本理论知识铝电解根本理论知识l1、炼铝业开展史、炼铝业开展史l化学法：化学法：182518881825年丹麦年丹麦H.C.Oersted(厄厄尔施泰用钾汞齐复原尔施泰用钾汞齐复原(AlCl3)法法K、NaNaCl.AlCl3)、Mg(1865冰晶石冰晶石l电解法：电解法：18541854年德年德本生本生Bunsen)法法德维尔德维尔Deville电解氯化铝氯化钠络盐电解氯化铝氯化钠络盐1883年美布雷德利年美布雷德利Bradley)提出了氧化铝溶于提出了氧化铝溶于熔融冰晶石电解的方案熔融冰晶石电解的方案1886年美霍尔年美霍尔Hall)和和法埃鲁特法埃鲁特Heroult)同时申请了冰晶石同时申请了冰晶石-氧化铝熔氧化铝熔盐电解专利盐电解专利H-H法法l1888美匹兹堡两台美匹兹堡两台kA16v23kg/2l效率效率79年产年产t电耗约电耗约30000kwh/tl法法1889英英1890德德1898奥奥1899挪威挪威1906意意1907西班牙西班牙1927苏苏1931l1890产量产量180t1930-27wt1970-1025wt2000-2400wtl中国中国193619371952195460kA2.5wt)1989(108wt)l1999-263(113)wt013000355004-667铝电解的根本理论三铝电解的根本理论三l2、根底理论回忆l物质组成与变化物理与化学l克原子、克分子、克当量、化学当量、摩尔l电流强度、电流密度、电阻、欧姆定律、l分解电压、过电压、极化电压l两类导体直线方程l溶液-溶质、溶剂、溶熔液、物相l铝土矿氢氧化铝氧化铝电l解铝原铝铝锭拜尔法烧结、联合法焙烧氧化铝冰晶石直流电高温铸锭铝电解的根本理论四铝电解的根本理论四l3、电解质的性质l初晶温度=熔点1008过热度10-15l工业电解质：冰晶石2.32.4+氧化铝14%+氟化镁45%+氟化钙34%920-930l添加剂影响：氟化铝氟化钙氟化镁氟化锂氧化铝l1%降温4-53-45-68-104-5l密度:单位体积所含物质的质量单位：g/cm3l900-1000ld铝g/cm3ld电解质g/cm3相差约10%lD冰晶石10-3tg/cm3l导电度导电度物体导电能力的物理量。导电率、比电导物体导电能力的物理量。导电率、比电导l纯冰晶石电导率纯冰晶石电导率工业电解质工业电解质/cml影响因素：影响因素：l温度温度氧化铝氧化铝电解质含炭电解质含炭添加剂添加剂l增增增增0.6%10%LiF增增l粘粘度度表示液体质点相对运动的阻力表示液体质点相对运动的阻力内摩擦力内摩擦力l单位：单位：pa.s(mpa.s)纯冰晶石粘度纯冰晶石粘度10-3l粘度过大粘度过大-流动性差、气体难排、电阻大流动性差、气体难排、电阻大l粘度过小粘度过小-氧化铝易沉淀、铝易溶解氧化铝易沉淀、铝易溶解l影响因素：影响因素：温度温度成分成分氧化铝含量氧化铝含量l高高CR降降l外表性质外表性质液体抵消外表收缩的能力液体抵消外表收缩的能力l液液-气间称外表张力气间称外表张力液液-液间称界面张力液间称界面张力l液液-固间称固间称湿润能力，用湿润角衡量湿润能力，用湿润角衡量l液相组成、固体材料、气相组成、温度液相组成、固体材料、气相组成、温度l90湿润不良湿润不良90湿润性好湿润性好l阴极湿润良好、阴极湿润良好、阳极与极化阳极与极化l挥发性挥发性沸点以下液体分子逸出的程度定温下蒸气沸点以下液体分子逸出的程度定温下蒸气压压l在电解温度下电解质分子以气态逸出的现象为电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解质的挥发性l挥发性与沸点有关挥发性与沸点有关l氟化铝氟化铝氟化钠氟化钠氟化镁氟化镁氧化铝氧化铝l1260170022402980l添加剂的影响添加剂的影响*l根本条件：根本条件：不参与电化学反响、改善性质、吸水不参与电化学反响、改善性质、吸水性挥发性小、价格低廉性挥发性小、价格低廉l氟化铝：氟化铝：降分子比、降初晶温度降分子比、降初晶温度、挥发大、挥发大l氟化钙：氟化钙：矿化剂矿化剂、降初晶温度、界面张力、降初晶温度、界面张力l氟化镁：氟化镁：加大炭界面张力、降初晶温度加大炭界面张力、降初晶温度l氟化锂：氟化锂：降初晶温度降初晶温度810、增加导电度、增加导电度两极反响两极反响l阳极反响阳极反响副反响副反响lO2-2e=O2Al溶溶+3CO2=Al2O3+3COlC+2O=CO2CO2+C=2COll阴极反响阴极反响lAl3+3e=AlNa+e=Nal4Al溶溶+3C=Al4C3l总反响总反响lAl2O32第二章第二章 铝电解生产概况铝电解生产概况l铝电铝电解生解生产产工工艺艺流程流程l现现代代铝铝工工业业生生产产普普遍遍采采用用冰冰晶晶石石一一氧氧化化铝铝融融盐盐电电解解法法。电电解解铝铝生生产产以以碳碳素素材材料料为为阳阳极极，铝铝液液为为阴阴极极，电电解解质质为为溶溶解解有有氧氧化化铝铝的的熔熔融融冰冰晶晶石石，经经整整流流的的强强大大直直流流电电数数百百kA)由由阳阳极极导导入入电电解解槽槽,经经过过930970的的电电解解质质与与铝铝液液层层，由由阴阴极极导导出出，Al3+、O2-分分别别在在两两极极上上进进行行电电化化学学反反响响,阳阳极极产产物物主主要要是是二二氧氧化化碳碳和和一一氧氧化化碳碳气气体体,其其中中含含有有一一定定量量的的氟氟化化氢氢(HF)，在在阴阴极极生生成成液液体体铝铝。铝铝液液用用真真空空抬抬包包抽抽出出到到铸铸造造车车间净间净化后化后铸铸成成品成成品铝锭铝锭。2.2铝电解所用原材料铝电解所用原材料1、主原料、主原料氧化铝氧化铝氧氧化化铝铝俗俗称称铝铝氧氧粉粉,分分子子式式Al2O3，它它是是一一种种白白色色粉粉末末状状物物料料，熔熔点点为为2050，沸沸点点约约为为3000,真真密密度度为为g/cm3，体体积积密密度度约约为为lg/cm3。它它的的流流动动性性很很好好,不不溶溶于于水水,能能溶溶于于冰冰晶晶石石熔熔体体；它它是是铝铝电电解解生生产产中中的的主主要要原原料料，吨吨铝铝的的理理论论消消耗耗为为1889kg/t.Al，实实际际消消耗耗为为1920-1940kg/t.Al。工工业业用用氧氧化化铝铝根根据据其其晶晶体体结结构构分分为为两两种种同同分分异异构构体体：a-Al2O3、-Al2O3。铝铝电电解解对对于于氧氧化化铝铝质量的要求主要是考核它的化学纯度和物理性能。质量的要求主要是考核它的化学纯度和物理性能。Al2O3210254x1000 x=1021000/54=1889(kg/t.Al)18891.化学纯度化学纯度氧氧化化铝铝质质量量首首先先是是化化学学纯纯度度要要高高，杂杂质质含含量量和和水水分分要要低低。因因为为氧氧化化铝铝中中那那些些电电位位比比铝铝离离子子更更正正电电性性的的元元素素的的氧氧化化物物,如如SiO2(二二氧氧化化硅硅)，Fe2O3(氧氧化化铁铁),在在电电解解过过程程中中会会被被铝铝复复原原,或或者者优优先先于于铝铝离离子子在在阴阴极极析析出出。析析出出的的硅硅、铁铁进进入入铝铝内内,会会降降低低铝铝的的质质量量;而而那那些些电电位位负负于于铝铝元元素素的的氧氧化化物物,如如Na2O、CaO会会分分解解冰冰晶晶石石,使使电电解解质质成成分分改改变变,分分子子比比升升高高，并并增增加加氟氟化化盐盐消消耗耗；氧氧化化铝铝中中的的水水分分同同样样会会分分解解冰冰晶晶石石生生成成HF，造造成成氟氟化化盐盐损损失失,并并增增加加铝铝中中的的氢氢含含量量，逸逸出出大大量量的的氟氟化化氢氢污污染染环环境境；P2O5，V2O5，TiO2等杂质，那么降低电流效率。等杂质，那么降低电流效率。我国氧化铝质量标准我国氧化铝质量标准我国氧化铝质量标准我国氧化铝质量标准YS/T274-1998YS/T274-1998等级牌号化学成分%AO含量杂质含量SiO2Fe2O3Na2O灼减一级二级三级四级2 2.物理性能物理性能 氧氧化化铝铝的的物物理理性性能能对对于于保保证证电电解解过过程程的的正正常常进进行行具具有有重重要要作作用用。通通常常要要求求氧氧化化铝铝具具有有吸吸水水性性小小,在在电电解解质质中中溶溶解解性性好好，同同时时要要求求加加料料时时飞飞扬扬损损失失小小活活性性大大,粒粒度度适适宜宜,流流动动性性好好，能能够够严严密密地地覆覆盖盖阳阳极极,以以防防止止阳阳极极暴暴露露于于空空气气中中被被氧氧化化,并并很很好好保保温温。在在烟烟气气净净化化中中有有较较好好的的活活性性，足足够够大大的的比比外外表表积积，能能有有效效地地吸吸收收HFHF气气体体。这这些些物物理理性性质质主主要要取取决决于于氧氧化化铝铝的的晶晶型型，粒粒度度和和形形状状。按按照照氧氧化化铝铝物物理理性性能能不不同同，一一般般分分为为三三类类：砂砂状状，中中间间状，粉状。状，粉状。-AL2O3AL2O3俗俗称称刚刚玉玉，是是一一种种晶晶体体结结构构完完善善，化学稳定性强的铝氧化物。化学稳定性强的铝氧化物。氧化铝的种类氧化铝的种类砂砂状状氧氧化化铝铝：-AL2O3小小于于30%,-AL2O3较较多多,其其颗颗粒粒为为球球状状，平平均均粒粒度度60-80微微米米，晶晶体体外外表表疏疏松松、比比外外表表积积大大、活活性性强强，流流动动性性好好，安安息息角角25-30度度，在在电电解解质质中溶解速度较快；中溶解速度较快；粉粉状状氧氧化化铝铝：-AL2O3较较多多，为为80-95%，其其颗颗粒粒为为片片状状或或羽羽毛毛状状，平平均均粒粒度度20-30微微米米，安安息息角角大大于于45度度，流动性较差；流动性较差；中中间间状状氧氧化化铝铝介介于于两两者者之之间间，安安息息角角3540度度，平平均均粒粒度度30-50微米，微米，-AL2O3含量含量40-50%。我国生产的氧化铝根本为中间状氧化铝。我国生产的氧化铝根本为中间状氧化铝。2副原料副原料氟化盐氟化盐l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2230kg/t.Al。l1冰晶石Na3AlF63l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。l冰晶石是一种白色晶体，密度为g/cm3,硬度为,熔点为1008。工业冰晶石是正冰晶石和亚冰晶石(53)的混合物，分子比为左右。(有碱、中、酸之分)l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2030kg/t。l冰晶石、氟化铝的生产冰晶石、氟化铝的生产l冰晶石生产以萤石CaF295%为原料，酸法生产主要有两道工序：l制酸CaF2+H2SO4=2HF+CaSO4lHFH2O=粗氟酸SiO2+6HF=H2SiF4+2H2OlH2SiF6+Na2CO3=Na2Si6+H2O+CO2得精氟酸l制盐6HF+AlOH3=H3AlF6+3H2Ol2H3AlF6+3Na2CO3=2Na3AlF6+3CO2+3H2Ol正冰晶石33亚冰晶石53l氟化铝是由精氟酸与氧化铝泥浆起反响制得：l3HF+ALOH3=AlF33H2O在350-400脱水得到AlF31/2H2O冰晶石质量标准冰晶石质量标准 GB/T4291-1999GB/T4291-1999GB/T4291-1999GB/T4291-1999等级化学成分%FAlNaSiO2Fe2O3SO4CaOP2O5H2O灼减不小于不大于特级一级二级副原料副原料l2氟化铝氟化铝l氟化铝是一种白色的细微粉末，颗粒比氧化铝稍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，。持在一定范围，以保证生产技术条件的稳定，。l3)氟化钙氟化钙l氟化钙又称氟化钙又称“萤石，是电解质的成分之一，其萤石，是电解质的成分之一，其作用主要是对炉帮的形成有好处，可以使炉帮比较巩作用主要是对炉帮的形成有好处，可以使炉帮比较巩固，同时减低电解质的初晶温度。生产过程中要随电固，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响可生成氟化钙，所以平时并不经常添加氟化化铝反响可生成氟化钙，所以平时并不经常添加氟化钙。氟化钙只是在新槽启动时参加。钙。氟化钙只是在新槽启动时参加。副原料副原料4)氟氟化镁化镁氟氟化化镁镁可可以以改改善善电电解解质质的的性性质质，降降低低电电解解质质温温度度，其作用与和氟化钙根本相似。其作用与和氟化钙根本相似。5)氟化钠氟化钠氟氟化化钠钠是是一一种种白白色色的的细细微微粉粉末末，易易溶溶于于水水，作作为为一一种种电电解解质质的的添添加加剂剂，在在装装新新槽槽料料和和启启动动是是主主要要添添加加氟氟化化钠钠，有有些些工工厂厂用用经经济济的的碳碳酸酸钠钠代代替替氟氟化化钠钠，这这样样可可以以加加速速电电解解质质的的沸沸腾腾与与循循环环，有有利利于于电电解解质质成成分分均均匀匀并并降降低低本钱。本钱。6氟化锂氟化锂氟氟化化锂锂可可以以降降低低电电解解质质的的初初晶晶点点，提提高高电电解解质质的的导导电电率率，使使电电解解在在较较低低的的温温度度下下进进行行，因因此此能能够够提提高高生生产产率率，降降低低铝铝的的能能量量消消耗耗。但但因因其其价价格格比比较较昂昂贵贵，在在生生产产中没有得到大量应用。中没有得到大量应用。l7碳酸钠碳酸钠lNa2CO3俗称纯碱，苏打，白色粉末，吸水性强，作用俗称纯碱，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。同氟化钠，是新启动槽的一种主要添加原料。lNa2CO3Na2O+CO2l3Na2CO3+2Na3AlF612NaF+Al2O3+3CO2(分子比分子比升高升高l3Na2CO3+2AlF3=6NaF+Al2O3+3CO2(分子比分子比升高升高l比氟化钠价格低，易分解，添加效果明显比氟化钠价格低，易分解，添加效果明显l8碳酸锂氟化锂碳酸锂氟化锂*l3Li2CO3+2Na3AlF66NaF+6LiF+Al2O3+3CO23阳极材料阳极材料l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。l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,炭阴极原那么上不消耗,只在破损后更换，炭阳极由于直接参与电化学反响而消耗。大型铝电解槽对炭阳极的根本要求大型铝电解槽对炭阳极的根本要求l自焙槽自焙槽 阳极糊；阳极糊；预焙槽预焙槽 预焙阳极炭块预焙阳极炭块l耐高温，膨胀率小，抗热震性好；耐高温，膨胀率小，抗热震性好；l 强度高，具有较好的耐冲刷性；强度高，具有较好的耐冲刷性；l 化学性质稳定，抗氧化和抗氟化物侵蚀性好；化学性质稳定，抗氧化和抗氟化物侵蚀性好；l 导电性，导热性良好。导电性，导热性良好。l劣劣质质阳阳极极 炭炭渣渣过过多多、槽槽温温过过高高、效效率率过过低低、物料物料过过耗、炉帮耗、炉帮过过空、发病空、发病过过频频炭阳极的消耗炭阳极的消耗l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响。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：l理论消耗393-400纯电化学反响l净耗410-420kg/t.Al含炭渣、氧化l总毛耗530-540kg/t.Al含残极l消耗速度cm/日l1、理理论论消消耗耗：lAl2O32l1.5ly1000ly=18lAl2O3+3C=2Al+3COlx=667l Wc=X(y)/=334/-=334/-电解消耗电解消耗lAl2O3+C=2Al+CO2+COll式中N为CO2的体积百分比l当气体比=70:3075:2580:20时l阳极理论消耗分别为:392、381、371l3/1.7lx1000 x=3121000/1.753.96=392(kg/t.Al)l2、净净耗耗lNC理理论论消耗消耗过过耗耗l过过耗耗=氧氧化消耗化消耗+炭渣炭渣(不含不含残极残极的消耗的消耗l过过耗率一般耗率一般为为58%约约410430l3、总总毛耗包含毛耗包含残极残极在在内阳极内阳极总总消耗消耗l残极残极率率150180mm2530%l一般毛耗一般毛耗为为520560kg/t.Alll阳阳极极使使用用率率受受炭炭块块高高度度、残残极极情情况况、换换极极周周期影期影响响总总耗耗与阳极参数与阳极参数及及质质量相量相关关l4、阳极阳极消耗速度：消耗速度：阳极阳极平均每天消耗的高度平均每天消耗的高度llhc=l式中式中hc阳极阳极消耗速度消耗速度cm/dlWc阳极阳极净净耗耗kg/t.Al420ldk炭炭块块体体积积密度密度g/cm3li阳阳阳阳极极电电流流密密度度A/cm20.731l电电流效率流效率92lhc9242010-3cm/dl公式推导公式推导ldc=McV=Mcs.hclhc=Mcsdc=Wc.MAlsdcl=0.335624I10-3.Wcsdcl=I阳()10-3.Wcdcl=我国预焙阳极炭块质量标准 YS/T285-YS/T285-19981998等级灰分电阻率热膨胀率CO2反响性耐压强度体密度真密度%m%mg/cm2.hMpag/cm3g/cm3不大于不小于第三章第三章铝电解槽的构造铝电解槽的构造l、铝电解槽的开展铝电解槽的开展l冰冰晶晶石石一一氧氧化化铝铝熔熔盐盐电电解解炼炼铝铝方方法法亦亦称称霍霍尔尔HH法法，是是1886年年美美国国Hall和和法法国国Herorlt共共同同创创造造的的，该该法法自自1888年年用用于于工工业业生生产产以以来来,为为世世界界上上铝铝工工业业生生产产一一直直沿沿用用。一一百百余余年年来来，随随着着铝铝电电解解生生产产技技木木的的不不断断开开展展,以以及及能能源源本本钱钱的的不不断断上上涨涨、环环境境保保护护要要求求的的日日趋趋严严格格，电电解解槽槽的的结结构构和和容容量量也也发发生生了了重重大大变变化化,并并不不断断地地向大型化自动化开展，其改进过程大致是：向大型化自动化开展，其改进过程大致是：l小小型型预预焙焙阳阳极极槽槽侧侧部部及及上上部部导导电电自自焙焙阳阳极极槽槽中中小小型侧部加工预焙阳极槽型侧部加工预焙阳极槽中间下料大型预焙阳极槽。中间下料大型预焙阳极槽。铝电解槽的分类铝电解槽的分类l铝电解槽按阳极结构型式分为两大类四型式：l自焙阳极电解槽自焙阳极电解槽：侧插侧插棒自焙阳极电解槽槽l上插上插棒自焙阳极电解槽槽l预焙阳极电解槽预焙阳极电解槽：不连续预焙阳极电解槽l连续预焙阳极电解槽l铝电解槽按电流强度分为三个等级：l小型电解槽小型电解槽：电流强度80KA以下l中型电解槽中型电解槽：电流强度80KA160KAl 大型电解槽大型电解槽：电流强度200KA350KAl槽型160kA以下160kA200kA级300kA级l产能50100310200槽型选择槽型选择*l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200350kA。l一般来说，现今建设规模为10万吨/年的铝厂适合采用160240KA的电解槽，建设规模为20万吨/年的铝厂适合采用300350KA的电解槽。铝电解槽结构铝电解槽结构l 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局部。各类槽由于电流强度和工艺制度的不同,各局部结构也有较大差异。但根本结构形式却大体相类似。l1阴极结构l 阴极结构指电解槽槽体局部,由槽壳体、内衬砌体构成。l 两端进电电解槽的几何模型两端进电电解槽的几何模型两端进电电解槽的几何模型两端进电电解槽的几何模型多点进电电解槽模型多点进电电解槽模型500kA)l1 1槽壳体槽壳体 l 槽槽壳壳为为内内衬衬砌砌体体外外部部的的钢钢壳壳，另另含含加加固固的的摇摇篮篮架架，它它不不仅仅是是盛盛装装内内衬衬砌砌体体的的容容器器,而而且且还还起起着着支支承承电电解解槽槽重重量量,克克服服内内衬衬材材料料在在高高温温下下产产生生的的热热应应力力和和化化学学应应力力，约约束束槽槽壳壳不不发发生生变变形形的的作作用用。槽槽壳壳在在熔熔池池部部位位必必须须具具有有较较大大的的刚刚度度和和强强度度。为为此此,一一般般采采用用1212一一16mm16mm钢钢板板焊焊接接而而成成,外外部部用用型型钢钢以以一一定定形形式式加固。加固。l 槽槽壳壳结结构构由由无无底底槽槽的的槽槽钢钢结结构构、有有底底槽槽的的槽槽钢钢和和型型钢钢结结构构，开开展展到到臂臂撑撑式式结结构构槽槽壳壳，直直到到现现今今大大容容量量的的预预焙焙电电解解槽槽都都采采用用船船形形摇摇篮篮架架槽槽壳壳。如如图图p25-3-5p25-3-5l 2 2内衬内衬l电解槽内衬材料常见有四类：炭炭质质内内衬衬材材料料，耐耐火火材料，保温材料，粘结材料。材料，保温材料，粘结材料。l碳碳质质内内衬衬材材料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。l上上部部要具有较好的散热性，以保证槽内上部形成规整的炉帮；槽侧侧下下部部和和底底部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.内衬结构示意图内衬结构示意图内衬结构示意图内衬结构示意图槽内衬材料分类槽内衬材料分类l炭质衬材包括：底部炭块、侧部炭块及底部糊l耐火材料包括：耐火砖、干式防渗料及浇注料l保温材料主要有：硅酸钙板、硅藻土砖、轻质耐火l砖、石棉板、氧化铝粉等l粘结材料主要指炭胶泥、水玻璃、腻子、炭化硅粘l结料等l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硼化钛复合层槽示意硼化钛复合层槽示意硼化钛复合层槽示意Si3N4-SiC侧块复合形式侧块复合形式2.上部结构上部结构l槽体之上的金属结构局部,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。l1)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阳极提升装置阳极提升装置阳阳极极升升降降装装置置有有两两种种方方式式：一一种种采采用用蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆螺螺旋旋起起重重器器的的阳阳极极升升降降装装置置，一一种种采采用用滚滚珠珠丝丝杠杠三三角角板板的的阳阳极升降装置。极升降装置。蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆螺螺旋旋起起重重器器阳阳极极提提升升装装置置由由螺螺旋旋起起重重机机，减减速速机机，传传动动机机构构和和电电机机组组成成，整整个个装装置置由由4个个或或8个个螺螺旋旋起起重重机机与与阳阳极极大大母母线线相相连连,由由传传动动轴轴带带动动起起重重器器,传传动动轴轴与与减减速速箱箱齿齿轮轮通通过过联联轴轴节节相相连连,减减速速箱箱由由电电机机带带动动。单单电电机机一一般般kw、双双电电机机为为kw2。与与其其相相连连的的回回转转计计可可以精确的显示阳极母线的行程位置。以精确的显示阳极母线的行程位置。l滚珠丝杠三角板阳极提升装置。滚珠丝杠三角板阳极提升装置。l这这种种起起重重器器左左右右各各一一套套蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆减减速速器器和和滚滚珠珠丝丝杠杠、起起重重器器支支架架和和阳阳极极母母线线吊吊挂挂组组成成。如如图图3-10p30其其工工作作原原理理为为：滚滚珠珠丝丝杠杠向向前前推推动动时时，三三角角板板以以杠杠杆杆原原理理带动阳极下降，当滚珠丝杠向后拉时那么阳极上升。带动阳极下降，当滚珠丝杠向后拉时那么阳极上升。l滚滚珠珠丝丝杠杠三三角角板板阳阳极极提提升升装装置置具具有有：结结构构简简单单，机机械械加加工件少，易于制造和维修，传动效率高，造价低等优点。工件少，易于制造和维修，传动效率高，造价低等优点。l3)自动打壳下料装置自动打壳下料装置l该该装装置置由由打打壳壳系系统统和和定定容容下下料料器器组组成成。一一般般从从电电解解槽槽烟烟道道端端起起安安置置4-5套套打打壳壳下下料料装装置置，出出铝铝端端另另设设一一个个打打壳壳出出铝铝装装置置，出出铝铝锤锤头头不不设设下下料料装装置置。打打壳壳装装置置是是为为加加料料而而翻翻开开壳壳面面用用的的,它它由由打打壳壳气气缸缸和和打打击击头头组组成成。打打击击头头为为一一长长方方形形钢钢锤锤头头,通通过过锤锤头头杆杆与与气气缸缸活活塞塞相相连连。当当气气缸缸充充气气活活塞塞运运动动时时,便便带带动动锤锤头头上上、下下运运动动而而打打击击熔池外表结壳。熔池外表结壳。l下下料料装装置置由由槽槽上上料料箱箱、下下料料器器组组成成。料料箱箱上上部部与与槽槽上上风风动动溜溜槽槽或或原原料料输输送送管管相相通通;筒筒式式下下料料器器安安装装在在料料箱的下侧部。箱的下侧部。l4阳极母线及阳极组阳极母线及阳极组l阳阳极极母母线线通通过过吊吊耳耳悬悬挂挂在在螺螺旋旋起起重重器器上上，两两端端的的母母线线用用平平衡衡母母线线连连接接构构成成一一个个框框架架结结构构。阳阳极极母母线线靠靠小小盒盒卡卡具具使使阳阳极极导导杆杆与与其其通通过过摩摩擦擦力力接接触触在在一一起起。进进线线端端立立柱柱母母线线与与一一侧侧阳阳极极大大母母线线通通过过软软铝铝带带焊焊接接在在一起。一起。l阳阳极极碳碳块块组组由由铝铝导导杆杆，铝铝-钢钢爆爆炸炸焊焊块块，钢钢爪爪和和阳阳极极碳碳块块组组成成。铝铝导导杆杆与与钢钢爪爪用用铝铝-钢钢爆爆炸炸块块焊焊接接，钢钢爪爪头头与与碳碳块块用用磷磷生生铁铁浇浇注注连连接接，磷磷铁铁含含磷磷0.51.6%，阳极组示意图见，阳极组示意图见p31图图3-10。l阳阳极极碳碳块块有有单单块块组组和和双双块块组组之之分分；阳阳极极碳碳块块钢钢爪爪有三爪头、四爪头。有三爪头、四爪头。l5、集气和排烟装置、集气和排烟装置l电电解解槽槽上上部部敞敞开开面面由由上上部部的的水水平平罩罩板板和和槽槽周周边边假假设设干干铝铝合合金金槽槽盖盖板板构构成成集集气气烟烟罩罩，槽槽罩罩板板与与铝铝导导杆杆之之间间用用石石棉棉布布密密封封。电电解解槽槽产产生生的的烟烟气气由由上上部部结结构构下下方方的的集集气气罩罩聚聚集集到到支支烟烟管管,再再进进入入主主烟烟管管送送到到净净化化系系统统。为为保保证证产产生生的的烟烟气气不不滞滞留留在在集集气气箱箱内内，在在集集气气箱箱上上部部开出一排假设干集气孔。开出一排假设干集气孔。l为为了了保保证证换换阳阳极极和和出出铝铝翻翻开开局局部部槽槽罩罩作作业业时时烟烟气气不不大大量量外外逸逸,支支烟烟管管上上装装有有可可调调节节烟烟气气流流量量的的控控制制闸闸阀阀,当当电电解解槽槽翻翻开开槽槽罩罩作作业业时时,可可调调节节阀阀开开到到最最大大位位置置,通通过加大排烟量过加大排烟量,使作业时烟气捕集率仍能保证到达使作业时烟气捕集率仍能保证到达98%。3.母线结构和配置母线结构和配置l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。l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聚集导向下一台槽的简单排布方式。l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磁场力作用下铝液、电解质流动及铝液面形状磁场力作用下铝液、电解质流动及铝液面形状磁场力作用下铝液、电解质流动及铝液面形状300KA300KA槽母线配置图举例槽母线配置图举例Q-300S-300G-3004电气绝缘电气绝缘*l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,假设直流窜入交流系统,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平安的重要措施，也是防止直流电旁路。槽上部绝缘大于M，槽对地应大于1.0M。AP-18AP-18(France)(France)AP-30AP-30(Bahrain)(Bahrain)AP-30AP-30(France)(France)现代铝电解厂鸟瞰现代铝电解厂鸟瞰第四章第四章 铝电解槽的预热焙烧与启动铝电解槽的预热焙烧与启动l l 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。l 电解槽预热焙烧的目的和方法电解槽预热焙烧的目的和方法电解槽预热焙烧的目的：电解槽预热焙烧的目的：1加加热热并并焙焙烧烧阴阴极极。提提高高阴阴极极温温度度，对对阴阴极极碳碳块块间间缝缝和和槽槽周周边边的的扎扎糊糊进进行行烧烧结结焦焦化化,以以形形成成密密实实的炭素槽膛。的炭素槽膛。2烘烘干干电电解解槽槽内内衬衬材材料料。通通过过一一定定时时间间的的缓缓慢慢加加热热，以以排排除除槽槽体体内内耐耐火火材材料料、保保温温材材料料、浇浇注注材材料等砌体的水分。料等砌体的水分。3提提高高槽槽膛膛温温度度。使使阴阴、阳阳极极温温度度接接近近或或到到达达电电解槽生产温度，以能顺利启动。解槽生产温度，以能顺利启动。l预热焙烧方法：预热焙烧方法：ll)铝液预热法：用铝液作电阻体的电预热法铝液预热法：用铝液作电阻体的电预热法,l2)焦焦粒粒焙焙烧烧法法：用用焦焦炭炭颗颗粒粒作作电电阻阻体体的的电电焙焙烧烧法。法。;l3)石石墨墨粉粉焙焙烧烧法法：用用石石墨墨粉粉作作电电阻阻体体的的电电焙焙烧烧法法l4燃燃料料预预热热法法：用用油油、天天然然气气或或煤煤气气进进行行燃燃烧烧预热的方法。预热的方法。l其比照方下：其比照方下：1、铝液预热法、铝液预热法l铝液预热法是在电解槽内灌入一定量的铝液,覆盖在阴极外表上.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78天。l由于铝液本身电阻很小,大局部热量那么由阴极和阳极产生,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。l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。l铝液预热法的优点铝液预热法的优点:l(l)操作简便,不需增加任何其他工具和材料相配合。:l(2)电流、温度分布均匀,不会出现严重的局部过热现象;l(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。l铝液焙烧的缺点：铝液焙烧的缺点：l(l)高高温温熔熔化化铝铝水水直直接接冲冲击击阴阴极极碳碳块块外外表表，会会使使阴极碳块受到强烈的热冲击阴极碳块受到强烈的热冲击,影响阴极内衬寿命。影响阴极内衬寿命。l(2)当当阴阴极极有有缝缝隙隙时时,铝铝水水会会过过早早注注入入其其中中从从而而成成为为铝铝液液渗渗透透通通道道,为为炭炭化化铝铝的的生生成成提提供供条条件件，引引起阴极早期破损。起阴极早期破损。l(3)由由于于电电阻阻小小,预预热热温温度度上上升升较较慢慢,故故预预热热时时间间较长，一般须较长，一般须78天，低效高耗。天，低效高耗。2焦粒焙烧法焦粒焙烧法l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。在启动前撤除临时导电软母线。l焦粒焙烧有如下优点：焦粒焙烧有如下优点：ll)焙焙烧烧采采用用逐逐渐渐升升温温预预热热,电电流流分分布布均均匀匀，也也防防止了灌入高温铝液时对碳块和扎缝的强烈热冲击；止了灌入高温铝液时对碳块和扎缝的强烈热冲击；l2焦焦粒粒电电阻阻值值比比铝铝液液大大，升升温温快快，焙焙烧烧时时间间短短，使使用用分分流流器器可可以以控控制制预预热热速速度度，提提高高焙焙烧烧效效果果好；好；l3)焙焙烧烧启启动动期期间间熔熔化化的的首首先先是是电电解解质质。电电解解质质液液渗渗入入预预热热期期槽槽底底阴阴极极小小裂裂缝缝中中，冷冷凝凝后后起起到到堵堵塞塞裂裂缝缝或或修修补补缺缺陷陷的的作作用用，可可以以有有效效预预防防槽槽早早期期破破损。有利提高槽子寿命损。有利提高槽子寿命l焦粒焙烧的缺点：焦粒焙烧的缺点：ll)由由于于焦焦粒粒的的密密实实程程度度及及与与阴阴阳阳极极接接触触程程度度的的影影响响，假假设设铺铺焦焦不不匀匀、装装极极不不当当，会会使使电电流流分分布布不不均均，阴阴极极外外表表温温度度不不均均匀匀,可可能能产产生生局局部部过过热现象；热现象；l2)由由于于电电流流要要分分数数次次逐逐步步提提升升，不不能能一一次次通通全全电电流流，需需要要使使用用分分流流器器和和阳阳极极导导杆杆导导电电软软带带，复杂了操作过程；复杂了操作过程；l3)启启动动后后电电解解质质碳碳渣渣多多，需需要要较较大大量量的的去去除除碳碳渣渣,费工费料。费工费料。焦粒焙烧的装炉方式焦粒焙烧的装炉方式l全满料全满料l热利用好、干法、电解质通路热利用好、干法、电解质通路l中缝空中缝空l湿法启动方便、注意保护阴极湿法启动方便、注意保护阴极l全空腔全空腔l伸腿升温快、调整阳极方便，热伸腿升温快、调整阳极方便，热利用率低利用率低焦粒焙烧焦粒焙烧72h槽底温度典型分布槽底温度典型分布3.石墨粉焙烧法石墨粉焙烧法l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，温度到达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l此法除与焦粒焙烧的优点相似外，还有如下特点：l1操作方便l由于石墨粉电阻率低，不需分流器可以全电流通电焙烧。l2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。l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。l*焦粒石墨粉混合焙烧法4燃料预热法燃料预热法l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。l此法的最大优点为升温快，可以控制加热速度,使阴极外表均匀受热，节省电能。l其缺点是操作比较复杂，只能控制外表温度，内部温度靠热传导，温差较大，火焰燃烧时易使阴极和阳极外表烧损。焦粒焙烧期的管理焦粒焙烧期的管理l分流器的管理发红、撤除分流器的管理发红、撤除ll软连接的管理分流与撤除软连接的管理分流与撤除ll槽温的管理阳极电流分布均匀槽温的管理阳极电流分布均匀ll阳极的管理钢爪阳极的管理钢爪4.4铝电解槽的启动铝电解槽的启动l铝电解槽启动的条件：铝电解槽启动的条件：l1阴极外表阴极外表60-70%的温度到达的温度到达900以上。以上。l2电解槽内电解槽内60%的面积有的面积有10-15cm熔融电解质熔融电解质ll铝铝电电解解槽槽的的启启动动方方法法有有两两种种,即即干干法法启启动动与与湿湿法法启启动动,前前者者通通常常在在新新电电解解厂厂开开动动时时尚尚无无现现成成的的液液体体电电解解质质的的情情况况下下头头一一、二二台台槽槽使使用用；系系列列中中其其他他槽槽多多采采用用湿湿法法启启动动，即即向向槽槽中中灌灌入入一一定定量量的的电电解解质质，在在灌灌电电解解质质的的同同时时提提升升阳阳极极，使使电电解解槽完成启动。槽完成启动。l湿湿法法启启动动又又分分为为效效应应启启动动槽槽电电压压2025v和和无无效效应应启启动动槽槽电电压压小小于于12v，一一般般为为10v左左右右第五章第五章铝电解槽非正常期生产管理铝电解槽非正常期生产管理ll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，逐渐到达具有足够高度的电解质液和铝液水平，并调整NB到达物料平衡，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23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。启动初期的管理启动初期的管理*l非正常期槽子的特点非正常期槽子的特点l槽槽体体，特特别别是是槽槽底底仍仍处处于于冷冷态态920，热平衡未形成；，热平衡未形成；l槽衬焙烧不彻底，需继续焙烧；槽衬焙烧不彻底，需继续焙烧；l技术条件未能建立，要摸索调整；技术条件未能建立，要摸索调整；l槽膛没有形成。槽膛没有形成。l宜宜通通过过高高槽槽温温、高高槽槽电电压压、高高效效应应系系数数、高高质质水水平平、高高分分子子比比进进一一步步建建立立热热平平衡。衡。启动后期管理启动后期管理l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。l目的：l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剧烈,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。l1技术条件的控制技术条件的控制l启动后期的管理主要有：槽电压、电解质成分、电解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。质水平、铝水平、分子比与效应系数管理等。l1)电压管理电压管理电解槽从启动经过初期阶段电解槽从启动经过初期阶段,槽电压已从槽电压已从7一一8V下降到下降到V.但正常生产槽的工作电压只有但正常生产槽的工作电压只有v左右左右,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值。启动后一周槽电压可降到v，每天约降，每天约降v以后每以后每1015天约降天约降v，一个月后降到，一个月后降到v。l2)电解质分子比管理，电解质分子比管理，对于新启动槽对于新启动槽,电解质的分子电解质的分子比要求较高比要求较高,第一周应在以上第一个月内应保持在以第一周应在以上第一个月内应保持在以上上,以使电解槽能够以高分子比结晶形成巩固的槽帮以使电解槽能够以高分子比结晶形成巩固的槽帮,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为满足内衬的吸收钠,也需要在启动初期保持较高分也需要在启动初期保持较高分子比子比。电压与分子比管理电压与分子比管理时间时间161218244872965天天6天天7天天第二周第二周第三周第三周第四周第四周h 4后后后后电电压压v9876.55.5分子比分子比2.90以上以上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581013分子比调整分子比的计算调整分子比的计算l使用分子比计算公式使用分子比计算公式lQAlF3=2PK1-K2/K22+K1lQNaF=PK2-K1/2+K1l使用重量比计算公式使用重量比计算公式lQAlF3=PK1-K2/K21+K1lQNaF=PK2-K1/1+K1l式中：式中：p槽中液体冰晶石局部的质量槽中液体冰晶石局部的质量lK1、K2分别为调整前后分子重量比分别为调整前后分子重量比l1、某300kA槽15t成分:CaF25%Al2O33%分子比要调到加AlF3?lP冰晶石局部15000kg(1-5%-3%)=13800kglQAlF3=2PK1-K2/K22+K1l=2lQAlF3=PK1-K2/K21+K1l=13800l2、某新启动槽20吨成分CaF25%Al2O32.8%分子比2.68l加Na2CO3?3Na2CO3+2Na3AlF6=Al2O3+12NaF+3CO2l3lQNaF=20000(1-5%-2.8%)(K2-K1/2+K1l=l3)电电解解质质水水平平管管理理新槽启动后,电电解解质质水水平平要求较较高高,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逐渐保持在200-220mm.l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。l4)铝水平管理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,故须每天每天在出铝前进行出铝端一点测量测量而确定出铝量确定出铝量。l5)效应系数管理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由于新启