1、2009年第2期 滴斟技 铝电解生产中技术条件的管理 尹青华 (中国铝业青海分公司第三电解厂，青海大通810108) 摘要：本文以200kA预焙电解槽为例，探讨了铝电解生产中技术条件的管理。 关键词：槽电压；槽温；效应系数；两水平；铝电解 1 引言 铝电解槽技术条件主要包括槽电压、槽温、效应系 数、原铝质量、分子比、两水平等参数，在保证操作质量 的前提下，管理好这些技术条件，能够使电解槽在长期 稳定的状态下工作，并获得高电流效率和低能耗。 2槽电压的管理 槽电压是指电解槽维持正常生产所需的最低电 压，主要由电解槽的阳极压降、阴极压降、槽周围母 线压降、分解与极化压降、电解质压降以及效应分摊 压
2、降组成。各部分压降受槽型、设计配置、材料等因 素的影响，其值也各不同。表1为200kA电解槽电压设 计分摊表。 表1 200kA电解槽电压设计分摊表 表1中， “槽周围母线压降”在电解槽运行期间 基本不变，因为母线配置一定，母线本体压降一定， 各焊接点一经焊接完成后，此值基本不变。 “阳极压 降”随阳极的比电阻、磷铁一碳的接触情况而变，此 值在阳极质量较差时最高可达到500mV以上。 “阴极 压降”的大小除与炭块电阻、组装质量等有关外，炉 底沉淀和结壳也是影响其大小的重要因素。 “分解与 极化电压”在生产槽上只与氧化铝浓度有关。 “电解 质压降”变化范围较大，电解质成分、电解温度、极 距变化都
3、会使电解质压降变化，其中极距的变化影响 最大。“效应分摊压降”与效应系数、效应时的电压 高低和持续时间长短有关。 母线压降、阴极压降的初始值由设计、建材、安 装等方面保证，若能低于设计值更好。现场管理主要 对加工间隔的调整。 (4)抓好换极工作，防止换极时大量氧化铝进入 槽内，防止划线不准导致电压摆的发生。 (5)杜绝为了防止效应的发生一味地向槽子下 料。 (6)加工间隔的调整应考虑温度的高低和电压保 持的范围。 (7)炉底保持少量的稀沉淀可提高槽子的稳定 性。 (8)根据电解质成分变化及溶解AI 0，的能力来调 整加工间隔。 (9)常发生效应的槽子，要分析原因，不是每个 槽子都是因为下料量偏
4、少而导致效应发生，有些是电 解质溶解能力变差、传质能力变差而导致效应发生。 (10)要使电解槽在低氧化铝浓度下平稳运行， 560T 就要时时观察各种技术条件的变化，提前调整加工间 隔。 (11)加工间隔2小时必须调整一次，调整范围不 能过大。 5结语 铝电解是一项集精益化管理、设备水平、自动化 控制、电解铝工艺技术和生产管理技术于一体的综合 性生产新工艺，加工间隔只是众多影响因素之一，要 观察每个条件的变化，从而去规整这些条件，让其处 在最佳状态。加工间隔的调整也是未来计算机模糊控 制电解槽正常生产的重要手段。 参考文献： 【1】邱竹贤预焙槽炼铝(3版)【M】北京：冶金工业出版社，2005 【
5、2】邱竹贤铝冶金物理化学【MJ上海：上海科技技术出版社，1985 青海斟技 2009年第2期 着眼于随电解槽状态而变化的阴极压降、电解质压降 和效应分摊压降的控制。 在电流恒定的条件下，电压是调节电解槽能量平 衡最主要最容易实现的因素之一，因此，电压管理实 质是电解槽能量平衡的管理。 3电解温度的管理 31 过热度 在铝电解生产过程中，通常把电解质温度作为一 项非常重要的技术条件。现代大型预焙电解槽温度大 多是在950970oC之间，大约高出电解质初晶点10 20，由于 过热= 电解一 初晶，而t过热与电解槽 的加料方式有很大的关系，中间自动下料槽每次仅仅 加入少量氧化铝，吸收的热量较少，故f
6、过热值较 少，一般为510。 3_2电解质温度与电流效率的关系 温度对于电流效率的影响是温度升高则电流效率 降低。这主要是由于金属在熔盐中的溶解度随温度的 升高而增大所致；反之，则铝的溶解度损失减少，电 流效率随之提高。 Alcoa公司的Tarcy道了温度与电流效率的关系， 以每1 oC温度的改变来计算电流效率的改变值，其结 果是温度每降低l会提高电流效率02(平均值)。 这说明降低并严格控制适宜的电解温度是非常重要 的，一般情况下，适宜的电解温度是在电解质初晶温 度以上5l5 处。选用过热度小的电解质成分是提 高电流效率的一个重要条件。 电解槽平稳运行的关键是槽温的稳定。槽温升 高，则氧化铝
7、溶解速度提高，但过高的槽温影响电流 效率；槽温降低，则氧化铝溶解速度降低，但过低的 槽温易导致低温效应发生。通常在更换阳极之后，电 解质温度降低甚多，应依据每台槽的精确温度测量结 果，计算出电解槽组或全系列的温度平均值。 33阳极效应的管理 阳极效应是熔盐电解中的一种普遍现象。在铝电 解生产中，当阳极效应发生时，槽电压骤然升高到数 十伏，阳极与电解质接触的周边出现明亮的弧光放电 现象，此时的阳极与导电母线发生震动，系列电流发 生波动。阳极效应发生机理有润湿性学说、静电引力 学说、氟离子放电学说等，但都与电解质中氧化铝浓 度有关。由于阳极效应干扰了正常生产，耗费了大量 电能，所以必须控制它的发生
8、。 阳极效应的管理就是如何选定效应系数和控制持 续时间。切不可用效应来维持热平衡，效应只能对热 平衡起临时调节作用，热平衡的管理必须从槽电压、 铝水高度和极上保温料人手。 4原铝质量的管理 铝中杂质含量越高，其质量品级越低，相应销售 价格也越低，因此，铝的质量直接影响到工厂的经济 效益。要提高成品铝的质量，必须有高质量的原铝 液，因此，电解出高质量的原铝是提高成品铝质量的 关键。 原铝中杂质来源有多种途径，一是从原料如氧化 铝、炭阳极、氟化盐中带入；二是操作用的铁工具在 高温下熔化而进入铝液中；三是操作管理不当，引起 阳极钢爪或导电钢棒熔化而进入铝液中；四是炉底破 损，阴极钢棒熔化和筑炉材料中
9、的铁硅氧化物被铝还 原而使杂质进入铝液中。此外，厂房内卫生不好、厂 房关闭不严致风沙、尘土进入槽中，均会引起原铝质 量的下降。 41 提高原铝质量的措施 要提高原铝质量，首先要把好原料质量关，坚持 使用符合国家标准和行业标准的原材物料；其次要严 格操作管理，避免铁硅等杂质因操作失误而进入槽 内。在阳极更换和处理电解槽异静晴况时，铁制工具 不得在液体电解质或铝液中浸泡太久，发红变软后即 应更换，以免出现铁制工具熔化而污染原铝。提高阳 极更换质量，准确设置阳极位置，尽量避免因设置不 准而出现电流过载熔化钢爪，引起阳极脱落致铁水进 入槽中，并随时关注阳极行程情况，防止因阳极钢爪 掉块、脱落、裂纹而熔
10、化。 掌握好电解槽各项技术条件，尤其是电解质水 平，防止因电解质水平过高而浸泡即将更换的低阳极 钢爪，引起熔化。 42阳极钢爪保护炭环的应用 中铝青海分公司200kA预焙槽阳极炭块的消耗速 度是144cmd-1左右，阳极炭块的使用周期一般为 28d。如果阳极使用周期超过28d，电解质将会侵蚀阳 极钢爪，造成原铝质量下降，并给电解生产带来不利 影响。因此，采用一种用炭素材料做成的保护环对阳 极钢爪进行保护，可有效阻止电解质对钢爪的侵蚀， 能有效利用阳极的有效厚度。实践证明可带来一定的 经济效益和社会效益。 5两水平的管理 51铝水平的管理 QT57 2009年第2期 叠滴斟技 PV型轴向往塞泵自
11、动调节讥理及故障分析 赵飞。李清文 (1湖北煤炭地质物探测量队，湖北武汉430200；2广西南宁机电工程学校，广西南宁53001 1) 摘要：本文就PV型轴向柱塞泵可自动调节输出压力和流量的机理进行了细致的描述，并依据自动调节机理对一故 障实例的产生原因进行了分析，得出了排除此类故障的方法。 关键词：双阀负载传感调节器；调节机理；故障分析 1 前言 我公司部分设备的液压系统采用PARKER公司生 产的PV023R1K1T1NFT1型负载感应恒压变量柱塞泵 提供液压力。该泵带有压力和流量双重感应调节阀， 可对负载进行感应和反馈控制，能根据实际工况自动 调节输出压力和流量，使工作机构在不同的工况下
12、获 得与负载相匹配的稳定流量和压力。该泵如何对负载 进行感应和反馈控制，许多维修人员对其还不甚了 解，不清楚其调节系统的调节机理，因此很有必要对 该泵的调节机理进行详细的了解。 2 PV型柱塞泵的结构与工作原理 21 结构 图1为PV型轴向柱塞泵结构示意图。 图1 PV型柱塞泵的结构示意图 2-2工作原理 图2为轴向柱塞泵工作原理图。如图2所示，当传 动轴带动缸体旋转时，柱塞也一起转动。由于柱塞总 是压紧在斜盘上，且斜盘相对缸体是倾斜的，因此， 铝水平有调节槽温的作用，铝水平低，发热区接 近炉底，铝液散热少，则炉底散热不足，易引起槽温 升高；铝水平过高，传导槽内热量多，炉底冷，易形 成炉底结壳
13、。实践证明，200kA电解槽铝水平保持在 2022cm有利于槽况的稳定。 52电解质水平的管理 氧化铝的溶解能力随电解质水平的增大而增大， 高的电解质水平有利于氧化铝的溶解，但过高会导致 水平电流增多，造成炉帮上口空，降低电流的有效利 用率，并且易熔化阳极钢爪，造成钢爪的熔化损失及 原铝质量降低；电解质水平过低则不利于氧化铝的溶 解，容易造成炉底沉淀。在生产中发现，电解质水平 低的槽子，若不及时调整，氧化铝不能充分溶解，连 同电解质一起沉降于炉底，电解质水平越来越低，电 解槽热温度性变差，易产生病槽。为了提高氧化铝的 溶解能力，电解质水平一般保持在20 22em。 6分子比的管理 NaF和A1
14、F 分子数之比称之为冰晶石比，简称分 子比，它是重量比的2倍。电解槽自启动到正常生产， 电解质成分除分子比变化外，其他成分基本未变化， 58 Q 故调整电解质成分主要是调整分子比。氧化铝的溶解 性随分子比的升高而增大。分子比低，电解质发黏， 氧化铝溶解能力小；分子比高，电解质清亮，氧化铝 溶解能力大。但分子比偏高，电解质的初晶温度也随 之升高，即槽温升高，会降低电流效率；分子比偏 低，电解槽走“冷行程”，易结壳，造成针摆，二次反 应加剧，降低电流效率。合适、稳定的分子比对保持 合适的槽温、提高氧化铝溶解能力至关重要。 7结语 生产实践证明，电解槽的正常稳定生产是电解槽 高产、优质、低耗的保证，而维护正常生产则取决于 电解槽技术条件的平稳、适宜，各项操作质量良好， 否则，生产就不能正常维持。 参考文献： 1】田应甫大型预焙铝电解槽生产与实践【M】长沙：中南工业 大学出版社，1998 212戴小平，吴智明200kA预焙铝电解槽生产技术与实践【M】长 沙：中南工业大学出版社，2006 【3】中铝人现代大型预焙槽生产技术【M】沈阳：东北大学出版 社1995
