330KA双钢棒电解槽低电压控制过热现象浅谈_王利俊.pdf

2023年第1期新 疆 有 色 金 属330KA双钢棒电解槽低电压控制过热现象浅谈王利俊（内蒙古大唐国际呼和浩特铝电有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010206）摘要：为了解决电解槽采用阴极双钢棒技术后产生过热现象问题，选出3台电解槽做降低电压试验，结果显示：整体铝水平、质水平能基本趋于稳定，但分子比明显偏高、槽温偏高、火苗发黄，电流效率损失比较严重，原铝交流电单耗明显增加。关键词：双钢棒技术；过热现象；低电压；二次反应1 前言上世纪80年代开始，国内大型预焙槽生产系列逐步形成了一整套成熟的生产工艺技术条件，即技术条件按照“四低一高”的要求进行控制，保持低分子比、低电解温度、低铝水平、低效应系数和高电压1。实践证明，“四低一高”的确对电解铝平稳生产起到了很好的效果，为高电流效率提供了良好的基础。但是，在“四低一高”中，高极距导致了高电压，从而对本身即是高能耗的电解铝生产无疑是雪上加霜。数据表明，每增加1cm极距，电压将上升300mV左右，折合吨铝单耗达 990kWh/t-Al 左右，因此，在提倡节能减排的大环境下，保持高极距-高电压无疑对电解铝节能减排起到一定的阻碍作用2。近年来，国家对企业能耗指标要求不断提高以及铝电解行业竞争日趋激烈，电解槽低电压生产已成为铝电解企业实现节能和降低生产成本，保证自身在激烈的市场竞争中继续生存和发展的必然潮流3。因此，在低电压运行的情况下实现电解槽技术条件的相互匹配、电解槽平稳、高效生产是亟待研究的课题3。本文针对电解槽采用阴极双钢棒技术生产过程中长期存在过热现象，质水平上涨严重，造成阳极炭块上炕、涮钢爪现象较多，原铝质量长期居高不下且电流效率较低进行探索，提出优化方案和改进措施。2 330kA电解槽系列的基本概况某电解系列共有330KA大型预焙铝电解槽140台，年产能12万吨，两个厂房，四个工区，2009年8月开始投产，2009年12月实现达产。该系列电解槽设计电流330 KA，设计平均电压4.08V，炉底压降平均380mV，母线分摊电压46mV，振流效率96.45%，效应分摊电压20mV左右。投产后高电压运行时的技术条件控制见表1。表1330KA电解槽高电压运行主要技术条件控制序号1234567参数系列电流平均电压槽温分子比铝水平电解质水平效应系数单位KAV/cmcm个/（槽.d）控制范围3374.08950-9602.3-2.529-3117-190.20为了进一步降低330KA系列电解槽铝液交流电单耗，不超国家能耗限额标准，一是老龄槽采取降低电解槽工作电压，进一步降低铝液交流电单耗；二是电解槽大修引进阴极双钢棒技术（两个月设定电压可放到3.88V以下）。其中大修电解槽37台，全部采用阴极双钢棒技术，即在未改变其他条件情况下，将阴 极 炭 块 由 3500*520*450mm 调 整 为 3490*520*480mm，阴极钢棒由 2060*65*180mm 调整为 1900*70*215mm，并在阴极钢棒上进行横向开口：800*50mm 中间采用防渗浇注料填充，钢棒连接处采用1cm厚钢板层层焊接，目的为了抑制水平电流，降低槽内铝液的波动峰值，确保双钢棒电解槽在低电压条件下稳定运行。3 试验目的2014年大修电解槽焙烧启动后长期存在过热现象，质水平上涨严重，造成上炕、涮爪较多，原铝质量长期居高不下，且电流效率较低，为了更好的解决330KA 双钢棒节能型大修电解槽过热现象，合理匹配节能型大修电解槽技术参数，选出了 3台电解槽（2007号、2008号、2009号）做更低电压试验，试验期限两个月。4 试验数据统计与对比分析DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2023.01.012332023年第1期新 疆 有 色 金 属4.1 设定电压由表2数据可知，试验第一个月2007号、2008号设定电压3.853V，2009号设定电压3.858V；试验第二个月2007号、2008号设定电压为3.84V，2009设定电压为3.845V，整体设定电压下降了13mv。4.2 平均电压由表2数据可知，平均电压2007号降低了14mv，2008号降低了11mv，2009号降低了16mv。4.3 槽温从出铝口和烟道端观察电解槽火苗颜色明显发黄，火苗较长，二次反应剧烈，槽温明显呈上升趋势，由表2数据可知，2007号上升了6.5，2008号上升了0.6，2009号上升了2.3。4.4 电解质水平、铝水平由表2数据可知，电解质水平、铝水平2007号上升了0.4cm、0.8cm，2008号上升了0.2cm、0.5cm，2009号下降了 0.2cm、1cm；取电解质量除 2007号多取了130Kg外，2008号取电解质量少取了230Kg，2009号取电解质量少取了430Kg，说明电解质水平基本能保持稳定。4.5 炉底压降由表 2 数据可知，炉底压降除 2007 号上升了0.8mv 外，2008 号、2009 号整体下降比较明显，2008号下降了9.3mv，2009号下降了7.7mv。4.6 分子比由表2数据可知，分子比调整整体呈上升趋势，2007 号分子比上升 0.12，2008 号分子比上升 0.09，2009号分之比上升0.11。4.7 原铝交流电单耗试 验 第 一 个 月 设 定 电 压 3.855V，平 均 电 压槽号统计项设定电压（V）平均电压（V）槽温（）电解质水平（cm）铝水平（cm）炉底压降（mv）分子比取电解质量（kg）三台槽合包出铝量（t）三台槽合包电流效率（%）原铝直流电耗（kWh/t-Al）原铝交流电耗（kWh/t-Al）2007试验第一个月3.8533.859947.816.524.3352.72.4530试验第一个月7497.792.0812505.112965.4试验第二个月3.8403.845954.316.925.1353.52.57160环比-0.013-0.0146.50.40.80.80.121302008试验第一个月3.8533.861951.516.523.6353.82.44920试验第二个月3.8403.850952.116.724.1344.52.53690试验第二个月7154.487.8613058.313538.9环比-0.013-0.0110.60.20.5-9.30.09-2302009试验第一个月3.8583.871954.216.824.8323.92.45460试验第二个月3.8453.855956.516.623.8316.22.5630环比-0.013-0.0162.3-0.2-1-7.70.11-430环比-343.3-4.22553.2573.5表22007、2008、2009号槽两个月更低电压试验数据统计分析3.864V时，2007号、2008号、2009号三台槽合包电流效率为92.08%，原铝交流电单耗为12965.4 kWh/t-Al；试验第二个月设定电压3.842V，平均电压3.850V时，三台槽合包电流效率为87.86%，原铝交流电单耗为13538.9 kWh/t-Al。说明当设定电压低于3.850V时，加剧了铝液二次反应，电流效率损失比较严重，电流效率下降了 4.22%，而原铝交流电单耗上升了573.5 kWh/t-Al。5 小结通过选出3台槽（2007号、2008号、2009号）做两个月的低电压试验，整体铝水平、质水平能基本趋于稳定，但分子比明显偏高、槽温偏高、火苗发黄，尤其设定电压低于3.850V时，加剧了铝液二次反应，电流效率损失比较严重，原铝交流电单耗明显增加。参考文献：1邱竹贤.预焙槽炼铝（第三版）M.北京：冶金工业出版社.2005.2刘世文.郭奇峰.王红.低电压管理在电解铝生产中的实践与分析J.轻金属，2010（1）:36-37.3李戬.蒲海年.350KA预焙阳极电解槽低电压运行实践J.中国有色冶金，2012（4）:34-35.收稿：2022-04-2734