500kA系列鋁電解槽二次焙燒啟動技術(shù)研究

Summary：隨著全國用能的緊張形勢，國家進(jìn)行宏觀調(diào)控，導(dǎo)致部分電解鋁企業(yè)產(chǎn)能受限停槽，其中一些新系列啟動槽面臨二次啟動問題。本文結(jié)合某企業(yè)500kA系列鋁電解槽二次啟動生產(chǎn)實(shí)踐從保護(hù)性扣槽、補(bǔ)槽、安全平穩(wěn)啟動等進(jìn)行全面綜合論述，提高二次焙燒啟動槽的成功率，延長電解槽壽命，降低大修費(fèi)用，有效降低生產(chǎn)成本。Keys：500kA;二次啟動；焦粒焙燒；大修成本前言某電解鋁企業(yè)自錯峰用電及執(zhí)行能耗雙控政策要求以來，截止10月份共計(jì)停槽123臺。2022年年初開始復(fù)產(chǎn)，通過采取保護(hù)性扣槽、優(yōu)化焙燒啟動方式、嚴(yán)格工藝管控等措施，僅用不到一個月時間就將前59臺電解槽全部啟動完成，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好。本文結(jié)合該企業(yè)500kA系列鋁電解槽二次啟動生產(chǎn)實(shí)踐從合理地清槽、補(bǔ)槽和焙燒啟動等進(jìn)行全面綜合論述，為同類型槽的二次啟動起到很好的借鑒作用。1清槽1.1回收物料（1）待電解槽陰極內(nèi)襯溫度基本降至常溫后，開始操作天車開口錯位拔極，導(dǎo)桿上標(biāo)注好剩余周期天數(shù)，做好殘極“結(jié)對子”使用工作。（2）清理槽內(nèi)疏松的電解質(zhì)塊、面殼塊進(jìn)行分類裝袋并做好標(biāo)注，要求直徑大小不超過30cm。1.2保護(hù)性扣槽（1）待疏松的物料清理完后，使用風(fēng)鎬、板鋤、簸箕等工具對槽內(nèi)物料進(jìn)行逐層清理，清爐底至陰極表面，中縫及陰極溝槽內(nèi)沉淀結(jié)殼應(yīng)清出槽。清理過程中注意不要破壞底部和側(cè)部碳塊及人造伸腿。（2）清理槽底鋁塊時，從角落位置處“起頭”摳出底鋁，視鋁塊大小情況進(jìn)行分割處理。（3）清理完物料后，利用刨磨機(jī)打磨陰極炭塊表面的碳化物，確保陰極表面干凈達(dá)90%以上，最大限度提升陰極導(dǎo)電性能，降低電解槽沖擊電壓及啟動后爐底壓降。1.3修補(bǔ)（1）用風(fēng)管吹凈，對各部位進(jìn)行全面檢查（有無裂紋、掉塊、沖蝕坑等），建立完整的單槽檔案，繪制爐底情況示意圖，記錄好爐底狀況，并附圖存檔，為二次啟動提供依據(jù)。（2）陰極裂紋采用石墨碎配合液態(tài)碳焦泥進(jìn)行修補(bǔ)，沖蝕坑及表面破損點(diǎn)用鎂砂、氟化鈣、水玻璃混合物填補(bǔ)，保證修補(bǔ)后陰極表面平整緊實(shí)；側(cè)部碳塊根據(jù)氧化情況，氧化輕微的地方使用石墨碎配合液態(tài)碳焦泥填充，再用氣動錘夯實(shí)，氧化較寬、較深的使用條狀碳塊拼接修補(bǔ)（提前量好修補(bǔ)點(diǎn)尺寸），間隙位置填入液態(tài)碳焦泥和石墨碎，將整個氧化位置填補(bǔ)飽滿、充實(shí)。2裝槽2.1鋪爐掛極

（1）掛極前，用風(fēng)管吹凈陰極表面。選用粒度3-6m的焦粒，稱重后用刮板均勻刮漏到陽極正投影區(qū)域。優(yōu)化焦粒與石墨的配比，角部4組陽極為8：2，其余中間陽極為9：1，厚度為20cm,提高焙燒效果。（2）掛極時，檢查陽極底掌是否平整，外觀有無缺陷，有則禁止使用，將陽極底掌清理干凈，垂直落到焦粒表面，保證陽極底掌與焦粒接觸面確保達(dá)到95%以上。2.2軟連接與分流器安裝（1）安裝前，要做好軟連接和分流器接觸面的清潔、打磨、校正工作。軟連接必須成“弧”型，保證軟連接的伸縮空間不低于8cm。安裝后，檢查壓接面壓接狀況，接觸面無縫隙，否則重新安裝。（2）注意分流器的分流量影響焙燒升溫梯度，該企業(yè)目前采用14組分流片進(jìn)行分流，每組由12片2900*20*2mm鐵片組成，大大增加了分流量，達(dá)到了較好分流效果。3

通電焙燒

電解槽焙燒是電解槽進(jìn)入啟動前的關(guān)鍵管理期。二次槽焙燒時間96h。焙燒期間管理的關(guān)鍵是溫度，要求升溫梯度均勻，陽極電流分布均勻，為確保電解槽焙燒達(dá)到要求，必須做好以下方面的管理：（1）分流器的拆除：通電后14h，確認(rèn)槽電壓低于2.8V，拆除第1組；第1組后每組間隔4h以上，且電壓低于2.8V；拆除順序?yàn)?、7、2、6、3、5、4分7次逐步拆除（拆除時可結(jié)合實(shí)際情況先將發(fā)紅嚴(yán)重的分流片拆除）。（2）通電后，重點(diǎn)監(jiān)測陰極鋼棒和陽極鋼爪溫度、陽極電流分布、軟連接、分流器，并做好記錄。（3）焙燒至48h，處理一遍中縫物料，補(bǔ)熱料避免空燒局部過熱；啟動前在A.B面極上各準(zhǔn)備2-3t電解質(zhì)，以便啟動產(chǎn)生電解質(zhì)，為后續(xù)二次啟動槽提供液體電解質(zhì)。4

啟動（1）確認(rèn)啟動條件，中縫貫通（中縫電解質(zhì)20-30cm），平均溫度達(dá)到930℃以上（整個啟動過程不高于985℃），執(zhí)行“三級”確認(rèn)機(jī)制拆除軟連接和夾緊小盒卡具，陽極升降機(jī)構(gòu)調(diào)試正常，實(shí)施啟動。（2）根據(jù)槽型準(zhǔn)備好充足的電解質(zhì)，一般先干法啟動兩臺，產(chǎn)生大量電解質(zhì)，然后灌入到后續(xù)二次啟動槽進(jìn)行濕法無效應(yīng)啟動。將準(zhǔn)備好的10-12t電解質(zhì)連續(xù)快速灌入電解槽，當(dāng)灌入的電解質(zhì)流到煙道端時，開始上抬陽極，邊灌邊抬電壓，要保證陽極浸入電解質(zhì)8～10cm。灌電解質(zhì)時，注意安排專人檢查槽周鋼棒窗口有無滲漏現(xiàn)象發(fā)生，監(jiān)測三鋼溫度。（3）無效應(yīng)啟動，灌完電解質(zhì)后，電壓控制在8V內(nèi)。把極上電解質(zhì)（或冰晶石）持續(xù)推入中縫熔化，側(cè)部物料應(yīng)自然熔化，嚴(yán)禁強(qiáng)行推入槽內(nèi)，隨著電解質(zhì)（或冰晶石）熔化，電壓會逐漸走低，調(diào)整電壓保持在7～8V。待邊部四周物料完全熔化，炭渣分離良好，將碳渣打撈干凈。（4）撈完炭渣后將極上預(yù)熱好的熱料扒到邊部，再從A、B面各添加適量大堿，開通定時下料（NB），組織人員稱氧化鋁下料，確認(rèn)下料量，以防漏料造成高溫，導(dǎo)致陰極內(nèi)襯受損。5

灌鋁啟動24小時后，開始分兩次灌鋁，總灌入30t，第一次在啟動24小時后，第二次在啟動48小時后，電壓控制在4.8—5v。目的是控制二次啟動槽溫度在965℃以內(nèi)，電解質(zhì)表面易結(jié)殼，便于快速收大邊，同時降低運(yùn)行風(fēng)險。收大邊時邊部留出散熱帶，并放上擋板，有利于邊部散熱形成爐幫。收完后蓋好槽罩，逐漸點(diǎn)降電壓至4.60V以下，此時開通RC控制、濃度控制、噪聲控制。6啟動后期管理啟動后期的管理是指對電解槽啟動后三個月內(nèi)的管理。電解槽啟動后期管理的核心目標(biāo)是快速建立規(guī)整穩(wěn)定的槽膛內(nèi)形，形成陡、直、硬、均勻的爐幫（13cm-18cm）。6.1電壓管理電解槽啟動初后期槽電壓具體下調(diào)幅度按階梯調(diào)整，如表1所示。表1啟動后期電壓調(diào)整表啟動初后期啟動后第2天啟動后第3天啟動后第4天啟動后第5天啟動后第6天啟動后第7-17天啟動后第18-28天設(shè)定電壓（v）4.64.354.254.24.184.0(每天降20mv）3.95（每天降10mv）降電壓過程中應(yīng)在電解槽穩(wěn)定性允許的條件下快速降電壓，設(shè)定電壓調(diào)整表可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。如果槽況異常，噪聲值偏大，應(yīng)減緩降電壓速度，待穩(wěn)定后再降電壓。6.2技術(shù)參數(shù)控制啟動后，前60天不添加氟化鋁，分子比保持3.0以上，以便更好地形成穩(wěn)固的高分子比爐幫，啟動第60天以后，爐幫均達(dá)到10cm以上，開始添加氟化鋁。如表2所示。表2啟動初后期分子比調(diào)整表啟動初后期啟動時啟動后第3天啟動后第10天～第30天啟動后第30天～第60天啟動第60天以后分子比≥3.0≥3.0≥3.0≥3.0按正常控制（2.4～2.6）7實(shí)施效果（1）通過采取保護(hù)性扣槽、優(yōu)化焙燒啟動方式、嚴(yán)格工藝管控等措施，2月份電解三、六工區(qū)59臺二次電解槽全部成功啟動，啟動成功率達(dá)到100%，降低了大修費(fèi)用，有效降低生產(chǎn)成本。（2）啟動后，電解槽運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)參數(shù)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，能較快進(jìn)入正常生產(chǎn)階段。啟動1個月后主要運(yùn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3啟動1個月后主要運(yùn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表工區(qū)槽溫（℃）平均電壓（V）分子比鋁水平（cm）電解質(zhì)水平（cm）噪聲值(mV)Si含量(%)Fe含量(%)爐底壓降（mv）爐幫厚度（cm）三工區(qū)9664.0463.1128.121.5160.0340.05727711六工區(qū)9674.0483.0827.221.2140.0360.06626910.58

結(jié)束語（1）采取保護(hù)性扣槽方式，針對側(cè)部炭塊存在不同程度的氧化，自主對側(cè)部進(jìn)行修補(bǔ)，有效解決了側(cè)部槽殼發(fā)紅的問題；（2）優(yōu)化石墨碎和焦粒配比，增強(qiáng)陰極導(dǎo)電性，增加分流片數(shù)量，加大分流量，有效降低了沖擊電壓和峰值電壓，減少啟動初期對陰極的沖擊；（3）嚴(yán)格執(zhí)行好刮筋板標(biāo)準(zhǔn)要求，（A面?zhèn)炔拷畎逑騼?nèi)收刮10cm，并內(nèi)置擋板，B面刮出筋板，留出散熱帶），加強(qiáng)側(cè)部散熱，鋁水平嚴(yán)格控制在30cm以內(nèi)，啟動后期持續(xù)利用高溫高分子比快速建立穩(wěn)固的爐幫；（4）槽溫隨著設(shè)定電壓的下調(diào)而逐漸降低，但降溫速度不能過快，啟動后第一個月不能低于960℃，進(jìn)入正常期后較正常槽偏低控制。降電壓過程中應(yīng)在電解槽穩(wěn)定性允許的條件下快速降電壓，整體呈階梯狀逐步下降；（5）啟動后期分子比不低于3.0控制，降幅過快添加工業(yè)純堿進(jìn)行提升，啟動第60天以后，爐幫均達(dá)到10cm以上，開始添加氟化鋁，分子比一個月內(nèi)逐步從3.0降到2.4～2.6；（6）三鋼溫度中方鋼溫度比較可控，爐底和槽殼溫度單點(diǎn)偏高。風(fēng)險點(diǎn)通過