铝电解槽生产技术条件与工艺技术应用研究_杨珅.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金 ，文章编号：（）铝电解槽生产技术条件与工艺技术应用研究杨 珅，王生宁（甘肃酒钢集团东兴铝业有限公司，甘肃 嘉峪关）摘 要：基于某电解铝厂 系列电解槽炉帮变化、槽温变化、各项经济技术指标变化情况等，最终将分子比调控至、电压 、铝水平 、电解质水平 、槽温 的方案确定为最优方案，在此方案下电解槽的各项经济技术指标明显进步，为铝电解企业优化电解槽生产技术条件和延长电解槽寿命提供借鉴。关键词：系列；电解槽；炉帮；槽温变化中图分类号：文献标识码：，（，）：，：；引言随着电解铝产能趋于饱和，电解铝企业竞争压力逐步增大，加之我国环保行业法律法规正逐渐规范，环保工作逐步收紧，固废堆放及处理投入占比增大。降低生产成本，延长槽寿命，延长大修周期，降低大修费用，减少固废产生，直接关系着生产企业的经济效益和环境效益。本文基于对某电解铝厂 系列现有高龄电解槽进行数据跟踪分析和现场试验，寻找合理的分子比控制区间和槽电压控制区间，保证氧化铝浓度在较低区间运行，确定最佳铝水平区间、电解质水平区间，将“结果控制”改变为“过程控制”，并以精细化作业为保障，以便能取得良好的电流效率等经济技术指标。试验方案的确定及实施分析 试验方案的确定本项目以某电解铝厂 系列现有高龄电解槽为基础，确定了 种优化试验方案，具体技术方案如下：方案一：分子比，电压 ，铝水平，电解质水平 ，槽温 。方案二：分子比，电压 ，铝水平，电解质水平 ，槽温 。方案三：分子比，电压 ，铝水平，电解质水平 ，槽温 。试验过程跟踪分析按照 种试验方案分别在某电解铝厂 系列电解槽上选取 台试验槽，其中、槽执行方案一；、槽执行方DOI:10.16042/62-1053/tf.2022.06.024案二；、槽执行方案三，按照上述优化工艺方案分别在所选的 台试验槽上进行试验，并对槽温、炉帮厚度、电解质与铝液两水平、铝电解槽经济技术指标等进行连续两个月的的跟踪统计，确定了最佳的试验方案。电解槽槽温变化情况 经过 的生产运行跟踪，结合生产运行过程中的槽控运行得出图，实施方案一的 台试验电解槽槽温下降较为明显；实施方案二 台试验电解槽运行曲线运行无明显变化，槽温基本稳定，略有上升；实施方案三的 台试验电解槽运行曲线较前期变差，槽温有下降趋势，更换阳极后容易出现针摆。电解槽槽炉帮厚度变化情况图 为在 台试验槽的固定点测量的炉帮厚度变化趋势图。发现实施方案一运行的电解槽炉帮厚度均有变薄趋势；实施方案二运行的电解槽大部分点炉帮无明显变化；实施方案三运行的电解槽大部分点炉帮有变厚趋势，且在更换阳极后容易出现针摆，另外在更换阳极过程中发现沉淀也较前期增加，炭渣与电解质分离较差。图 三种试验方案下试验槽槽温变化趋势图图 三种试验方案下试验槽炉帮厚度变化趋势图 电解槽经济指标变化情况为进一步验证三种工艺优化方案的效果，将 台试验槽的关键运行经济技术指标进行了对比分析，具体见表。由表 看出，试验槽在方案一条件下平均槽电压升高 ，原铝液可比交流电耗降低 ，氟化盐单耗升高 ，炭阳极毛耗降低 ，原铝产量降低 ；在方案二条件下试验槽平均槽电压降低 ，原铝液可比交流电耗降低 ，氟化盐单耗降低第 期 杨 珅，等：铝电解槽生产技术条件与工艺技术应用研究 表 三种工艺优化方案下电解槽经济指标对比方案技术经济指标单位方案实施前方案实施后前后对比平均平均平均槽电压原铝液可比交流电耗 方案一氟化盐单耗 炭阳极毛耗 原铝产量平均平均平均槽电压原铝液可比交流电耗 方案二氟化盐单耗 炭阳极毛耗 原铝产量平均平均平均槽电压原铝液可比交流电耗 方案三氟化盐单耗 炭阳极毛耗 原铝产量 ，炭阳极毛耗降低 ，原铝产量升高 ；在方案三条件下试验平均槽电压升高，原铝液可比交流电耗升高 ，氟化盐单耗升高 ，炭阳极毛耗降低 ；原铝产量升高 。综上所述，结合电解槽运行曲线和日常管控情况对比分析，方案一条件下电解槽曲线运行良好，但是炉帮有退的迹象，增大了高龄槽的安全风险，并且经济指标上有所退步；采取方案三时电解槽炉底出现不同程度的沉淀，且指标上退步明显，从长远考虑可能会造成指标下滑，电解槽管理困难；综合经济指标、长期平稳，确定方案二为最优方案，目前已经进行推广试验。方案试验过程中存在的问题及解决思路 试验过程中，最大的难题是电解槽槽温的保持。根据曹大力等人从实验及理论上分析了锂盐在铝电解中的影响，得出锂盐可以达到降低初晶温度、提高电流效率的效果。另外生产过程中也发现电解槽中电解质体系锂盐含量偏低会影响氧化铝溶解度，进而对电解槽的平稳及指标优化产生很大影响，最终影响试验的正常开展。为了将槽温维持在技术方案中的槽温区间内，某电解铝厂通过对所使用的氧化铝中 含量进行检测分析，选取锂盐含量相对低的氧化铝作为原料进行使用，进而调整了电解槽电解质成分，避免了电解质体系中锂盐含量的富集，使得 系列电解槽电解质中 由 降低至，降幅，初晶温度升高 。最终使电解槽槽温稳定在 的区间内，既保证了氧化铝的溶解性，又避免炉底恶化及炉帮形成较差，从而有助于试验的正常开展。结语提出高锂盐电解质体系下的低分子比生产工艺，较好的形成炉帮，减少铝液对侧部的腐蚀，不但能够延长电解槽寿命，且具有良好的经济技术指标。系列电解槽采取工艺方案二调价下，电解槽运行平稳，各项经济技术指标均得到了提升，在原有基础上试验槽平均槽电压降低 ，原铝液可比交流电耗降低 ，氟化盐单耗降低 ，炭阳极毛耗降低 ，原铝产量升高 。参考文献：李 坤，张建宇，孙啸飞，等铝电解槽综合节能技术的开发与应用云南冶金，（）：曹大力，邱竹贤，王吉坤，等锂盐在铝电解中的作用材料导报，（）：收稿日期：作者简介：杨 珅（），男，汉族，宁夏回族自治区固原市人，工程师，本科。主要从事铝电解技术管理与研究应用工作。甘 肃 冶 金 第 卷