大型預(yù)焙鋁電解槽二次啟動探討?

　　山西華圣鋁業(yè)有限公司電解鋁工程采用的是沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的SY300KA電解槽，系列設(shè)計(jì)年產(chǎn)能22萬噸。公司共有300KA電解槽276臺，分6個區(qū)，每區(qū)46臺槽。其中2003年11月24日曾對1、4區(qū)電解槽6臺電解槽通電焙燒，至同年12月31日系列停電，期間電解槽沒有啟動，后又于2004年10月16日開始對1、4區(qū)第二次通電投產(chǎn)，92臺電解槽全部啟動，后因氧化鋁和電力問題于11月30日全部停槽。

　　這批電解槽要進(jìn)行二次焙燒啟動所面臨的現(xiàn)狀是：92臺啟動后停運(yùn)的電解槽，其中有61臺槽陽極坐入鋁液中，31臺槽停槽時陽極拉起、鋁液基本抽干；92臺電解槽每臺槽陽極上部覆蓋有20余噸冰晶石保溫料；多數(shù)電解槽各部位絕緣不良，槽上部機(jī)構(gòu)和其他附屬設(shè)備存在較多問題。

　　針對這比電解槽的實(shí)際情況，我們制定了合理的清槽、補(bǔ)槽和焙燒啟動方案。在總體思路上把握以成功啟動為前提，以安全節(jié)能環(huán)保為原則，結(jié)合其放置時間長，且大部分槽有20噸固體鋁的情況，采取保護(hù)性清爐、低成本補(bǔ)槽，低電壓焦粒焙燒啟動法和低效應(yīng)、低氧化鋁濃度控制策略。

　　清理電解槽

　　在確定清槽方案時，以保護(hù)陰極及上部結(jié)構(gòu)為原則，采用核心技術(shù)將鋁塊分割后取出，并采取陰極表面防氧化措施保護(hù)陰極。主要考慮了以下幾點(diǎn)：

　　1、由于停槽加冰晶石覆蓋料時，陽極上有一定量的氧化鋁，因此在清理極上料時，要將冰晶石與氧化鋁盡量分開盛裝，以備將來物料更好的利用。

　　2、在清理槽膛四周的結(jié)殼時，要避免碰傷側(cè)部碳塊。

　　3、槽膛內(nèi)的鋁塊是一個大整體，厚度在10cm以上，重量達(dá)10余噸，而鋁塊的邊部緊貼電解槽側(cè)部，清理時各種工具很難施展，因此在清理時一定要謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁碰壞側(cè)部、拉傷陰極碳塊。

　　修補(bǔ)電解槽

　　電解槽覆蓋料、結(jié)殼、陽極和鋁塊被清出后，電解槽側(cè)部和陰極部分破損比較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在：人造伸腿斷裂、起層、滲鋁嚴(yán)重；側(cè)部碳塊斷裂、被浸蝕氧化、掉塊；陰極碳塊風(fēng)化、斷裂、起層、掉塊；陰極碳塊間縫開裂、滲鋁等。鑒于以上情況的普遍存在，為保證電解槽的順利啟動，電解槽在清槽后必須經(jīng)過修補(bǔ)才能進(jìn)行投產(chǎn)。

　　在確定修補(bǔ)方案時，主要以阻止形成鋁液通道為原則，采用熱搗糊扎固需修補(bǔ)的炭間縫及人造伸腿，扎固時糊料溫度控制在90℃－120℃、陰極表面溫度加熱到80℃-100℃，側(cè)塊基本不更換。針對電解槽不同的破損情況，我們采取了針對性的修補(bǔ)方法：

　　1、針對人造伸腿出現(xiàn)裂縫、起層、剝落、滲鋁的現(xiàn)象，要求對人造伸腿清除掉2-4層并重新進(jìn)行扎固。

　　2、針對陰極碳塊間縫開裂、滲鋁的現(xiàn)象，要求將碳塊間的糊料挖開10cm，滲鋁部位最多20cm，重新進(jìn)行扎固。

　　3、對陰極碳塊起層、掉塊的地方，要經(jīng)過清理后用糊料進(jìn)行填補(bǔ)扎固。

　　4、對陰極碳塊本體所有可見縫隙，要求從縫隙處鑿開1cm-2cm左右寬，用糊料進(jìn)行填補(bǔ)。

　　5、對于有裂縫的側(cè)塊，要求用砂輪片將縫隙擴(kuò)大，然后用糊料填抹修補(bǔ)。

　　電解槽的二次焙燒啟動

　　1、焙燒啟動方法的選擇。考慮到本批二次啟動槽運(yùn)行時間短，爐底表面比較平整，我們采用焦粒焙燒法，可以在灌入鋁液之前用高分子比電解質(zhì)液體堵塞因焙燒形成的裂縫及通道。啟動時采取低電壓、低陽極效應(yīng)系數(shù)，高分子比環(huán)保性啟動方法，達(dá)到保護(hù)陰極、延長槽壽命、減少環(huán)境污染的目的。為了防止對槽邊部和角部強(qiáng)烈的熱沖擊，造成槽邊部和角部出現(xiàn)裂縫，采用濕法無效應(yīng)啟動。焙燒時間我們確定為96小時。二次焙燒送電很關(guān)鍵，電流上升梯度我們以120KA 、180KA、240KA、300KA為基準(zhǔn)，電流送至240KA測量電流分布，確認(rèn)無異常且沖擊電壓不大于5V后，再送下一個級別，停送電時間控制在30分鐘內(nèi)。

　　2、裝爐操作及軟連接的安裝。由于電解槽啟動后要求電解質(zhì)分子比在2.8以上，如果裝槽時使用普通的酸性冰晶石，就需要投入大量的純堿來提高分子比，因此裝爐時選用高分子比冰晶石，從而使純堿的使用量大大減少。并在裝爐時加入一定量的氟化鎂來保護(hù)伸腿。為了加強(qiáng)電電解槽焙燒時槽中間的熱對流，使焙燒溫度分布均勻，防止中縫陰極表面氧化，同時啟動前槽內(nèi)有少量的液體電解質(zhì)，我們采取中空裝爐法。通電前在陽極導(dǎo)桿與陽極大母線之間安裝軟帶連接母線。軟連接與陽極導(dǎo)桿及陽極大母線接觸的各部位安裝前要打磨、清洗干凈，各部位螺栓緊固好，確保軟連接有足夠的彎度，以防止接觸不良發(fā)生打火現(xiàn)象或焙燒時陽極上升把軟連接母線拉斷。

　　3、安裝的拆除分流器。由于1、4區(qū)電解槽陰極不平整度和焦粒厚度增加，電解槽通電時的沖擊電壓將上升，對電解槽的熱沖擊加劇。為了減小這種不利，我們采取在原分流器的基礎(chǔ)上加焊分流片的方法，來增加分流量，原電解槽分流器為5套/槽，每套分2組，每組8片，即在每組8片的基礎(chǔ)上加焊1到9片。送全電流6小時后電壓在3V以下先拆除第一組分流器和第五組分流器，12小時后拆除剩余分流器，若電壓急劇上升應(yīng)停止拆除工作，電壓穩(wěn)定后再繼續(xù)拆除。

　　4、 啟動及啟動后期管理。焙燒96小時以后，確認(rèn)具備啟動條件時，可進(jìn)行電解槽啟動；啟動前必須同時具備下列條件：

　　（1）中縫冰晶石大部分化開，溫度高于900℃。

　　（2）槽四周局部開始融化，TAP端及DE端溫度在750℃以上。

　　（3）中縫液體電解質(zhì)不小于15cm。電解槽啟動灌鋁后24小時內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制從4.8V均勻降至4.5V以下；48小時內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制均勻降至4.3V以下；72小時內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制均勻降至4.2V以下；96小時內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制均勻降至4.18V以下；120小時電壓保持4.16V以下進(jìn)入后期管理。電解槽啟動初期，氧化鋁的添加是定時自動加工，半個月以后，自動轉(zhuǎn)入模糊控制加料即正常生產(chǎn)加料。因此，啟動初期的NB加工間隔為110-130秒，伴隨槽溫等工藝技術(shù)條件的正常，逐漸縮短N(yùn)B間隔。在電解槽二次啟動初期，修補(bǔ)后的人造伸腿等邊部扎糊還未充分焦化，為了使邊部扎糊良好焦化燒結(jié)為一體、防止修補(bǔ)后的扎糊層分層剝離，要求邊部溫度上升不宜太快。電解槽啟動初期，灌鋁后槽溫下降較多，邊部物料熔化減慢，同時液體電解質(zhì)在邊部不斷凝固，形成可逆過程。在此過程中控制好各項(xiàng)工藝技術(shù)條件，減緩邊部電解質(zhì)的熔化，使邊部升溫緩慢，得以使邊部扎糊良好焦化，不至造成人造伸腿扎糊層分層剝離和側(cè)炭早期裂紋、破損、且有助于形成規(guī)整的爐膛內(nèi)型。

　　5、實(shí)施效果。目前這批電解槽已啟動7個多月，運(yùn)行狀況良好，技術(shù)條件穩(wěn)定，槽電壓穩(wěn)定在4.12V，效應(yīng)系數(shù)達(dá)0.3次/槽日以下，電流效率達(dá)93%，和其它正常槽沒有差距。

　　6、結(jié)語。通過保護(hù)性低成本的清槽和補(bǔ)槽工作，選擇低電壓環(huán)保性的焙燒啟動方法，以及在啟動后期低氧化鋁濃度和低效應(yīng)的管理措施，不但節(jié)約了50%的焙燒啟動電量，而且解決了300KA大型預(yù)焙槽側(cè)部用75mm厚的碳化硅大面積發(fā)紅的技術(shù)難題，大大減少了啟動期間的環(huán)境污染和工人的勞動強(qiáng)度，啟動后各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了很好的啟動效果，節(jié)約焙燒啟動耗電量10萬度/槽；鋁液質(zhì)量達(dá)到AL99.70以上平均時間為16槽日；在全國同行業(yè)大面積二次啟動電解槽史上可以說是一個奇跡，為我國鋁行業(yè)大型預(yù)焙槽二次啟動探索出了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價值。