鋁電解范文

導語：如何才能寫好一篇鋁電解，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：鋁電解 技術 生產效率

中圖分類號：TF821 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0103-01

我國的鋁電解技術始于上世紀50年代，鋁電解技術發展到現在已經有了相當大的進步。我國的鋁電解行業逐步完善企業，許多鋁電解企業也紛紛發展壯大。而鋁電解技術并非可以輕而易舉的掌握，一旦在電解過程中，技術出現失誤那么就會引起很多的問題，輕則影響生產工序，重則降低了產品質量，甚至還有可能給企業信譽和口碑造成嚴重影響，可見掌握鋁電解技術并合理使用對企業有著至關重要的作用。

1 鋁電解生產基本情況

目前，我國許多工業產品制造涉及到鋁產品的電解技術。而電解鋁的主要來源是由一些氧化鋁制造公司的氧化鋁貯運系統通過轉運的方式運至5000 t中間貯槽的，這些電解鋁的原材料首先是要通過計量的，計量后才能由帶式輸送機直接輸送電解車間三個日用新鮮氧化鋁貯槽內以便使用，二系列電解生產過程中所使用的氧化鋁都是由一系列新鮮氧化鋁貯槽下部濃相輸送系統輸送至二系列日用新鮮氧化鋁貯槽。新鮮氧化鋁經電解煙氣凈化系統后成為載氟氧化鋁，由氣力提升機送入載氟氧化鋁貯槽，再由超濃相輸送系統送至每臺電解槽的料箱內。

2 鋁電解生產各技術選擇

在現代鋁電解工業領域，一般所使用的陽極組，許多都是供給都是來自于陽極組裝車間。生產過程中不可避免的會出現殘極，也就是從電解槽換下的殘極，這些殘極往往需要送到陽極組裝及殘極處理車間進行相應的處理。相應的處理通常包括對殘極組進行電解質清理同時還有殘極壓脫機及磷鐵環壓脫機處理。處理后的殘極炭塊還可以做為原材料進行使用，這種原材料通常是返回到陽極生產車間重復使用；首先對鋁導桿按工藝要求進行處理后，然后與新陽極重新組裝成陽極組使用。生產過程中從殘極上清理下來的電解質也是可以重復利用的，其工序如下：首先經殘極處理車間的電解質破碎工段對其進行破碎，緊接著由汽車槽車送至兩個電解廠房間的電解質貯槽，通過風動溜槽送到電解多功能機組工具小車料箱內，這樣處理后的材料由多功能機組加入到電解槽殼面上作為換極時的覆蓋料。在鋁電解加工過程中所使用的直流電能，均是來自距離比較近的整流所，這種直流電也要通過相應的連接母線才能導入串聯的電解槽。在電解車間生產出來的液態原鋁產品，并不能隨便處理，需要通過相應的措施才行，主要是由壓縮空氣造成的負壓吸入真空出鋁抬包，這之后就可以送往鑄造車間進行加工。在鋁電解技術產生到至今，技術通常采用以下形式：電解質體系未變但分子比有所調整，嘗試添加添加劑；槽型有自焙和預焙兩種。電流（或單槽生產率）逐步加大，目前最大至500 ka；槽電壓下行（曾上行），最低低至3.75 V（陽極開槽、陰極異形、三場控制等）；電流密度逐步升高，正向1 A/cm2逼近；電流密度逐步升高，最高達到12000 kWh/TAI，陽極效應系數逐步降低，最低低于0.01，當量CO2排放顯著降低；槽壽命、磁場控制水平、機械化、自動化程度大幅度改進

2.1 電解槽的選擇

電解車間的鋁電解槽可以說是電解鋁廠生產中的核心設備，因為鋁電解槽的技術水平在很大程度上就可以代表鋁廠的技術水平。近年來伴隨著電解槽容量的不斷增大，電流所產生的磁場會對槽內熔體的流動及波動產生較為劇烈的影響，這樣就造成了槽內電熱狀況變的較為復雜。因此，采用科學、合理、得到的數學模型來研究熱、電、流體力學，進而分析電解槽的穩定性能，如果電解槽采取得當，那么就能夠很好的保障電解的技術指標。

電解多功能機組在電解車間諸多設備中的地位和不可忽視。原因在于電解生產的基本操作除電解槽打殼加料、效應加工等外，剩下的工藝操作均需要電解多功能機協助。所以，選取質量可靠數量合理及功能完備的電解多功能機組非常關鍵。因為它可以保證電解鋁生產的正常進行，進而提高工作效率，降低工人勞動強度，改善工作環境，減少工程投資。

另外，工作人員要經常檢查電解槽襯里的情況，發現襯里有起鼓滲漏等情況時，應及時修補，以防電解槽被腐蝕，突然發生電解液流失事故。在正常生產情況下，每天電解液蒸發和帶出的量基本上是一致的。若發現電解液損失較多時，就應該檢查是否電解槽泄漏，應及時修理。平時，還應經常注意觀察電解槽側和電解槽焊口處有有無溶液析出。當發現有結晶時，即表明此處襯里或電解槽處有針孔，應進行修理。

2.2 母線設計方案

電解車間的電解槽周圍，由于母線及內部的電流會在熔體中產生磁感應，這種磁感應強度不穩定，它會與熔體中的電流會相互作用以產生電磁力，也就是這種電磁力才能導致了熔體的流動、鋁液隆起以及鋁液、電解質界面的波動等諸多問題。過快的熔體流動會嚴重沖刷爐幫甚至危害側部炭塊。而界面的變形以及波動都可以加劇電解質中溶解鋁與陽極底部二氧化碳的反應，降低了電流的利用效率，同時，又導致了電解槽極距的不穩定，即電解槽生產的不穩定。當前很多企業普遍把滿足磁流體穩定性的要求作為評判電解槽母線設計優劣的最重要的標準；也就是我們通常所說的母線的設計，這不僅僅是計算磁感應強度的問題，而是要進一步研究在電磁力作用下熔體的穩定性，從而保證電解槽的穩定生產。依據磁流體穩定性來分析和優化設計母線配置，除了能提供良好的生產穩定性之外，還必須滿足以下相應的經濟學和安全性的要求。

2.3 鑄造、陽極組裝及殘極處理技術

鑄造車間通常情況下具備橋式起重機、鋁保持爐、鑄造機組等鋁電解設備。因為我國國產鋁錠連續鑄造機組技術水平有限，因此在產能上較低，同時也影響著鑄錠質量，所以我國國外鋁錠連續鑄造機組如果作為微型企業的生產設備還尚可，基本可以滿足其工作性質的需要，但是如果應用到大型鋁廠，那么就可能因為產能、質量、機械故障等問題無法滿足企業的需要。因此，我國的大型鋁廠主要進口國外的鋁錠連續鑄造機組。鋁錠連續鑄造機組作為一個組合式設備，如果一臺機械發生故障，那么就會導致整個鋁錠連續鑄造機組無法進行生產使用，即所謂的“牽一發而動全身”。所以我國必須要從國外引進先進的鋁錠連續鑄造機組，同時生產車間要有備用的鋁錠連續鑄造機，作為應急設備。

通過以上的研究分析，通過對電解技術的合理選取將大大提高鋁電解的生產過程，大大減少產品的原材料的浪費、大大提高企業的影響水平、大大提高企業的綜合實力。

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1.由于預焙塊質量的不合格造成氧化從而產生碳渣。預焙碳塊是由石油焦、瀝青焦、瀝青通過破碎、煅燒、配料、混捏等工序燒制而成，如果采用的原材料及工藝不合乎要求就會產出不合格的碳塊。如：耐壓強度低、空隙度大、雜質大等，從而導致陽極的氧化和碳粒在陽極表面的脫落進入電解質中形成碳渣，有時會形成掉塊和裂縫，在電解質的沖蝕和洗刷下，形成碳渣。由于碳塊質量而引起的碳渣是生產中碳渣形成的主要原因。

2.二次反應生成游離的固態碳。鋁電解過程中的二次反應，不僅降低電流效率，而且還帶來另一方面的不利的影響，即溶解在電解質溶液中的鋁將陽極氣體中的CO2和CO還原C，在電解質溶液中形成細微的游離態碳渣。

其反應有兩種：

第一種反應為，在電解質的溶液中溶解的鋁與CO2反應生成CO，而CO又與AL反應生成C，即：

2AL（溶解）＋2CO2=AL2O3＋3CO（1）

2AL（溶解）＋3CO=AL2O3＋3C（2）

第二種反應為，電解質中的鋁直接將CO2還原成C，

3AL（溶解）＋3CO2=2AL2O3＋3C（3）

在上述兩種反應中反應（3）對于在鋁電解質中生成碳渣的作用，比反應（2）的作用要大，但這兩種反應所產生的碳渣，不是電解質溶液中產生碳渣的主要原因。

3.陰極碳素內襯的沖蝕剝落

在鋁電解過程中，陰極碳素內襯的剝落和碎裂是鋁電解溶液中產生碳渣的又一來源。鋁電解槽啟動后由于鈉的滲透，電解質溶液和鋁液的侵蝕和沖刷，陰極碳素內襯不久就會產生剝落，鈉的對陰極碳塊的滲入，是引起剝落的主要原因，鈉的滲入使碳塊內部產生應力，導致碳塊體積膨脹，并變得疏松多孔，從而剝落形成碳渣。

二、碳渣對電解過程的危害

1.鋁電解溶液中的碳渣，導致電解質的電阻增大，其結果造成電解質電壓降的升高，增加鋁電解生產的電能消耗。據具有關專業人士報道，當鋁電解質溶液中的碳渣含量達到1%（重量）時，電解質導電率約降低11%，由此可見碳渣對電解質的導電率的不利影響是極為顯著的，碳渣的顆粒越小，對降低電解質的導電率的作用越大。

2.鋁電解質溶液中的碳渣導致熱槽產生，當電解質中的碳渣積累到一定濃度時，由于比電阻的增大，必定造成電介質電壓降升高，從而使電解槽兩極間的電能收入額外增加，對于槽工作電壓和其它技術條件擺布正常的電解槽來說，兩極間由于電解質溶液含碳，導致其電壓升高而增加的這部分電能收入不為電解過程所必須；其唯一的消耗途徑是轉化為熱量釋放出來，結果引起電解質溶液過熱，槽溫上升，產生熱槽，這樣對電解生產是極為不利的，不但造成電能的無謂消耗，同時會使電解槽的陰極受到損壞，影響槽壽命，此外在處理熱槽時，還消耗大量的氟化鹽，故其危害作用是非常巨大的。

3.鋁電解溶液中的碳渣造成電流損失，當鋁電解質溶液表面漂浮有大量碳渣時，碳渣將與碳素陽極和陰極組成電流通路，部分電流會直接通過碳渣進入陰極或側部，而不能參與電解反應，形成側部漏電，嚴重時會造成側部漏爐。

三、減少碳渣的途徑

1.采用高品質的預焙碳塊。在前面關于碳渣的來源中已討論，由于碳塊質量的不合格造成碳粒脫落是產生碳渣的主要原因，在生產中使用質量不合格的碳塊，無疑為碳渣的產生創造了有利的條件，因此采用高質量的預焙塊是減少電解質溶液中碳渣的至關重要的措施。不但減少了碳渣的產生，從而穩定了生產，減少了工人的勞動強度，提高了電流效率，降低能耗，對于電解鋁廠來說，在預焙塊進廠之前就要進行嚴格的質量檢測手段，保證陽極碳塊的質量。

2.選用優質的陰極碳塊。與陽極碳素材料一樣，陰極碳塊的質量優劣對碳塊的剝落程度有影響，在砌筑電解槽陰極時采用優質陰極側部碳塊和底部碳塊能較有效地承受和抵抗鋁電解質溶液和鋁液的侵蝕和沖刷，從而減少碳塊的剝落，減少碳渣的產生。

3.在電解過程中選用低溫操作。由于鋁的二次反應也是產生碳渣的一個原因，所以在電解生產過程中就要減少二次反應的發生。在生產操作中要保持低電壓，低氧化鋁濃度，低分子比，低溫度高極距，從而保證電解生產在較低的穩定的溫度下進行，提高了電流效率，減少了鋁的二次反應損失，從而減少了碳渣的生成。

四、結論

電解生產中只有選用優質的碳素材料，同時提高操作質量，盡可能減少碳渣的產生，才能取得良好的經濟技術指標。

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【關鍵詞】鋁電解槽;改造途徑;破損原因

0.引言

現代鋁電解槽改造從哪些方面著手，早期破損槽中存在的設計、施工質量、焙燒啟動等問題，可以給改造的過程指引一個方向，這一直是我們關注的重點。所以要認真探索電解槽改造途徑，進而有效實現延長槽壽命達到節能減排，增加效益的目的。

1.鋁電解槽現狀

二十世紀八十年代，因為國家提出的“優先發展鋁”方針，使我國的電解鋁工業得到了迅猛的發展。2000年，全國電解鋁廠約130家，相當于世界其它所有國家的電解鋁廠數量。2007年，我國電解鋁產量已達到1318萬噸，居世界首位，同時，電解鋁技術取得了很大的突破。在大型預焙陽極電解槽的設計、制造和生產技術等領域有了自身的大型鋁電解技術體系，目前300KA至400KA以上的鋁電解槽技術已經成熟，達到國際先進水平，得到了普遍的應用。

大型鋁電解槽投入生產，緊隨而來的是而關于電解槽壽命問題，在160KA電解槽時期，整體槽壽命就比國外電解槽壽命短，如今該難題尚且存在。鋁電解生產中，影響鋁電解槽壽命的原因無非就是以下幾點：即結構設計，槽內襯材料，筑爐和施工質量的問題，也有焙燒啟動的方式、方法問題，更有電解槽早期管理和工藝要求問題。上述各個環節以及在此過程中的優劣，都會對槽壽命造成重大影響。多年前，我國電解鋁廠從國外引進了鋁電解槽焦粒焙燒干法啟動技術，將落后的鋁液焙燒技術取代了。雖然焦粒焙燒并不是我國的知識產權技術，但是對于我國的電解鋁廠而言應該算得上是技術上的進步。此外，應用鋁電解槽焙燒技術，槽壽命并無顯著提高。最早使用焦粒焙燒技術的是白銀鋁廠，而電解槽的壽命海上徘徊在1500天左右。這樣不難看出，就目前國內電解鋁廠而言，單單用焦粒焙燒干法來啟動的方式，想達到提高鋁電解槽的壽命的要求是不太現實的。另一方面也證實提高電解槽壽命是一個長期的、復雜的工程。而不光是在石墨化和半石墨化的陰極炭塊、硼化鈦陰極涂層等技術使用上思考。這些方法對電解槽的壽命改善有好處，但并不是根本措施。

綜上所述，我國鋁電解槽在大型化的過程中如果需要進行改造，提高設備使用年限和生產效率，就應該從槽的結構設計，內襯材料，筑爐和施工質量，焙燒啟動的方式、方法以及啟動后早期管理和工藝要求等各個方面上去研究、去改進、去提高。

2.電解槽改造途徑

2.1石墨化陰極的應用

陰極炭塊是鋁電解槽陰極結構的主要組成部分，在鋁電解生產中起著陰極導電體的作用。其質量直接影響著電解槽的使用壽命和電能消耗，因此國際鋁業界十分重視高質量陰極炭塊的應用。這些年，國內也參考和學習國外經驗和技術，在陰極碳塊方面加大了投入，科研上有了實質性的進展，取得了一定的成效，縮小了與國外的差距。陰極碳塊電阻率的高低，決定了爐底壓降的多少；陰極結構的差異，也直接影響運行中槽況的穩定，總之，陰極狀況能直接反映電解槽的電耗水平。研究和開發節能、長壽型陰極碳塊的意義是很明顯的。

全石墨化陰極良好的導電性、導熱性、抗腐蝕性、抗熱沖擊、抗震性，該類電解槽具有以下優點：

(1)抗熱震性好，鈉膨脹或電解膨脹率很小，故熱沖擊和鈉侵蝕不構成主要威脅。

(2)利用全石墨化陰極可大幅度強化電流，提高產能和延長槽壽命。河南萬基鋁業二分廠15萬噸電解槽采用全石墨化陰極后電流從300kA逐步強化至335kA，2007年完成鋁錠產量18.36萬噸，增加產值3.3萬噸，節約投資約2億元以上。

(3)電解槽在使用石墨化陰極之后，可以強化電流，提高電流效率，達到增產節能的目的，電解槽運行也更穩定，而且這種效果隨電解槽槽型越大越明顯。而且全石墨化炭塊的性能均勻，早期局部破損率低。

2.2優化工藝控制，改善槽平衡

電解鋁行業，通過控制好電解槽的熱平衡和物料平衡，取得好的技術經濟指標和電解槽性能，才能達到理想的效益。電解槽的熱平衡是通過凋整電解槽的極距、能量輸入來實現的。而電解槽的物料平衡是通過對氧化鋁和AlF3的合理加料制度來實現,當然物料平衡以及熱平衡直接是相互配合，相互關聯的?？刂齐娊獠畚锪掀胶夥€定(AlF3和Al2O3加料成份穩定)以及熱平衡穩定(溫度的穩定)是能夠通過電解質初晶溫度以及過熱度的工藝控制來實現。除了濃度控制以及Al2O3加料的軟件以外，現今已使用能夠穩定地控制電解槽電解質分子比、電解溫度的計算機控制軟件。該軟件監控著初晶溫度下限、初晶溫度上限和過熱度。當然也可以分為初晶溫度下限，初晶溫度上限，電解溫度下限，電解溫度上限和過熱度。而最終的目的是達到電解質成份的穩定和電解溫度的穩定。電解槽熱平衡和物料平衡狀態的穩定對電解槽壽命是一個很好的幫助，也是我們尋求改造的一個途徑。

3.改造過程中電解槽內襯破損分析

廣西來賓銀海鋁業有限責任公司330KA系列鋁電解槽雖然才建成投產4年左右的時間，在電解槽技改之路上已取得了很大的成績。其鑲嵌式異型陰極電解槽的異型陽極發明、大型異形陰極鋁電解槽焙燒啟動方法應用和鋁電解陽極極上料自動加料裝置等都取得了國家專利。當然創新的過程中，電解槽內襯方面還是存在許多問題的，諸如以下幾點：

3.1自行設計并投入使用的異型側部碳塊（原側部和伸腿結構上進行整合），在使用過程中缺乏完善的配套管理工藝

參考電解槽內襯熱平衡設計的基本原則，初期電解槽要求在側部能迅速形成一定厚度和形狀的凝固電解質保護層，因為迄今沒有任何材料能長時間經受電解質和鋁的聯合腐蝕，都必須借助于凝固電解質層(即槽幫)的保護。而來鋁異型側塊，相較老工藝側塊而言，其一采用普通碳素材質，比起氮碳化硅復合塊就存在材質上的劣勢；在內襯應力方面，整體側塊槽因其結構更加緊湊，少了周圍糊伸腿的緩沖，熱膨脹和鈉滲透所引起的膨脹更容易產生，進而導致早期漏爐和大修槽陰極隆起的現象較多。其二，工藝操作和管理上需進一步的總結和完善，這樣才能減少側塊被侵蝕斷裂的情況發生。

3.2異型陰極的使用和改造

異型陰極的廣泛使用，其可以規整電流，高材質炭塊的腐蝕速率明顯比較低，同一技術條件下使用壽命長。但是在使用異型陰極的時候，要全面考慮整槽結構和設計，考慮多項平衡原理。

4.結束語

通過創新改造，延長鋁電解槽壽命可獲得顯著的經濟效益和環保效益，近年來鋁行業對槽壽命一直有著這樣的說法，即2000天以上可以接受，3000天以上是基本要求，6000天以上是奮斗目標。本文對過對電解槽現狀，引出電解槽改造途徑，同時也在改造過程中的破損情況進行分析，希望能對業界同仁有所幫助。

【參考文獻】

［1］賈新武，李劼，脫鵬.李賀松鋁電解槽陰陽極熱力分析仿真研究[J].金屬材料與冶金工程,2011,(2).

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【關鍵詞】鋁電解槽；壽命；影響因素

中圖分類號：P618.45 文獻標識碼：A 文章編號：

前言

文章詳細的介紹了影響鋁電解槽壽命的因素，通過對這些因素進行分析，并結合自身實踐經驗和相關理論知識，提出了延長鋁電解槽壽命的方法與措施。

二、影響鋁電解槽壽命的因素

1.電解槽缺電

由于電力供應不足或限電和系列發生重大設備事故(如機組供電系統)等意外事故原因造成鋁電解槽缺電現象的發生，導致電解槽被迫停槽，形成陰極炭塊產生細小裂紋、扎固糊收縮產生裂紋等早期破損的現象。

2.陰極炭塊質量

陰極炭塊是槽內襯砌筑材料中最關鍵的材料，它的破損系數對槽壽命起決定性作用，而破損系數本身隨電流密度和溫度而變化。陰極炭塊產生水平裂紋和垂直裂紋是電解槽早期破損的主要原因，特別是有水平裂紋的炭塊，其負擔的電流份額會明顯減少。一般來說，石墨化程度高的炭塊生成裂紋的可能性較小，石墨化程度低的炭塊生成裂紋的可能性較大；如果加之停槽以后槽內襯降溫速度過快，也會加劇槽內襯陰極炭塊破損。因此，選用三側部炭塊質量在鋁電解槽上使用不同石墨化指數的側部炭塊，對側部的侵蝕也不同，高石墨的側部炭塊具有抗鈉侵蝕強，導熱性大等優點。在電解槽生產初期，由于具有高導熱性，使槽內熱量容易散出，易快速形成爐幫，保護側部炭塊；反之，會造成槽生產初期無爐幫，電解質侵蝕側部炭塊造成側部漏爐。再有側部炭塊在生產過程中，由于成型、焙燒、加工等影響，會造成側部炭塊局部麻面，顯氣孔率大，體積密度降低，也會加快電解質的侵蝕速度，造成側部的早期破損。

3.焙燒和啟動對電解槽壽命的影響

電解槽壽命其實就是電解槽內襯的壽命，保證電解槽炭素內襯沒有缺陷，是延長電解槽壽命的關鍵，但是要保證炭素內襯沒有缺陷是非常困難的。相關資料和生產實踐表明電解槽炭素內襯的缺陷大多是在電解槽焙燒啟動和運行初期形成的。這些缺陷的存在和發展，如裂紋的進一步擴展，各種孔洞的加深等，很容易形成一個滲漏通道，使高溫合金液和電解質滲漏至槽底，侵蝕保溫層，造成槽底上抬，或侵蝕陽極鋼棒，造成漏爐或其他事故，最終導致電解槽被迫停槽大修。當電解槽內襯材料選定后，電解槽的焙燒質量是影響電解槽壽命的關鍵因素。實驗表明，使用大致相同的槽內襯而槽壽命不同的原因，電解槽焙燒的不均勻性可能是一個主要因素。電解槽焙燒良好的標準是：以足能避免陽極材料產生熱應力的低速度把炭素材料加熱到電解槽的操作溫度；使陽極表面加熱的溫度梯度最小，以避免在表面上產生熱應力；保證全部生糊區的瀝青的熱解速度，以使焙燒糊具有最佳特性。無論是熱法焙燒還是烘干法焙燒，都不能對電解槽側部內襯材料進行很好的焙燒，所以對電解槽側部的焙燒實際是在啟動時進行，因此啟動對電解槽壽命也有一定的影響。

4.筑爐施工質量

筑爐施工人員對槽底保溫結構不夠重視，在施工過程中粗制濫造，保溫磚鋪設不緊密，氧化鋁層厚度不夠，致使槽內襯等溫線下移，保溫材料的性能被破壞，槽底部保溫效果變差。陰極炭塊組裝質量不好會造成焙燒時陰極電流分布不勻或容易發生陰極鋼棒過熱與紅棒現象。筑爐隱蔽工程施工者責任心不強，使滲透到陰極炭塊底部的電解質、鋁液形成通道，一方面保溫材料受侵蝕，熱傳導增加；另一方面在鋼棒表面形成鐵鋁酸，最終從陰極棒孔漏出。扎糊縫是電解槽的薄弱部位，施工質量不好，特別是周圍糊分層、立縫毛邊、交叉點不密實、過扎等，都對槽內襯早期破損產生較大的影響。

5.生產管理

當前面的各種條件確定后，槽壽命的長短直接由正常生產時的管理所決定，如果管理到位，對內襯在焙燒啟動時所產生的某些缺陷起到彌補作用，可延長槽壽命，相反有可能會使內襯缺陷擴展，對槽壽命不利。正常生產時的管理一方面應建立規整的爐膛，規整的爐幫可以保護電解槽內襯不受高溫電解質的腐蝕，還可以提高電流效率。另一方面要保護好石墨料室，石墨料室是精鋁槽操作最頻繁和最易壞的部分，在一定程度上也可以說石墨料室的壽命決定了電解槽的壽命。

三、延長鋁電解槽壽命的方法與措施

1.優化電解槽陰極內襯材料

（一）碳化硅一氮化硅復合材料的使用

碳化硅一氮化硅復合材料絕緣內襯，人們也稱其為氮化硅結合的碳化硅絕緣內襯。它具有良好的機械強度、抗高溫電解質腐蝕性能和較高的高溫電阻率，能滿足鋁電解槽對高溫電解下側壁材料的特性要求。，碳化硅一氮化硅復合材料在綜合性能上具有很大的優越性。不但抗氧化能力、抗腐蝕能力好，而且在具有較高電阻率的同時，還具備較好的導熱能力，有利于電解槽的側部散熱，較好的形成爐幫，保護電解槽槽內襯，延長槽壽命，同時對鋁液鏡面收縮，減少鋁的溶解損失，提高電流效率。

（二）采用全石墨質、石墨化陰極炭塊

與傳統陰極炭塊相比，全石墨質、石墨化陰極炭塊具有較好的理化性能，它的抗熱沖擊、抗鈉蝕、低電阻等性質，有利于降低爐底壓降，提高電解槽壽命。全石墨質、石墨化炭塊在表現出其優良性質的同時，也存在線膨脹及鈉膨脹率大于其它類型陰極炭塊的特性。因此在設計電解槽時，在傳統陰極電解槽的基礎上，適當增加陰極炭塊長度用來收縮邊部搗固糊的寬度，減少焙燒啟動時邊部搗固糊的收縮量，預防早期漏爐的發生。

(三)提高筑爐施工質量

良好的設計和優質的材料，只有通過精心的施工才能保證電解槽在啟動后長期高效的運行。

提高筑爐施工質量首先要端正施工人員的思想，要有高度的責任心。其次要有高超的操作技能，施工過程中必須嚴格按操作規程施工，要嚴把質量關，做好質量監督，把好關鍵工序的質量控制點。在陰極炭塊組裝和整體扎固時，要控制好糊料和炭塊以及鋼棒的加熱溫度，溫度控制必須在90℃—110℃之間，糊料的壓縮比要達到1.8:1，陰極炭塊組裝后壓降要達到25mv以下。內襯側部砌筑要做到灰漿飽滿，側部立縫＜2mm，臥縫要＜2mm。

3.加強換極、出鋁等操作質量

浮料的處理：殘極開縫前將浮料扒至殘極上，等換極完畢結殼后添加破碎塊，再將扒出的浮料加到新極上。需要強調的是扒浮料操作必須完全扒干凈后，方可進行砸縫作業。加強換極處爐底的處理：必須掌握每臺電解槽換極處爐底情況并進行處理，認真測量換極處兩水平。

4.改進加料方式：由于破碎塊的粒度大小不同，因此要求在換極加料時，粒度較小的破碎塊堵住新極中縫和表面，防止漏料，造成新的沉淀；粒度較大的破碎塊加在大面上，有利于大面散熱，形成爐幫。加強異常情況的處理：若電解槽某一點出現大堆料時，先關閉打殼下料系統，將下料點的料全部扒出，然后結合電解槽歷史曲線進行控制下料，同時必須及時處理爐底。

5.陽極效應的控制

將陽極效應等待時間從480h調至720h．效應持續時間嚴格控制在l80s之內，效應電壓控制在25V以下，減少陽極效應對電解槽陰極、爐幫的熱沖擊，延長槽壽命。

結束語

鋁電解槽壽命問題深深的影響著我國鋁電解工業的發展，加強發展力度，提高鋁電解生產工藝，提高鋁電解槽的使用壽命，是目前鋁電解行業中亟待解決的問題。

參考文獻：

[1]程然．鋁電解槽的設計和焙燒啟動對槽壽命的影響.第四屆鋁電解專業委員會2001年年會暨學術交流會論文集．2001．

[2]沈澤方．鋁電解[M]．全國有色輕金屬冶煉統計信息學會.2003(2)．

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關鍵字：鋁冶金；煙氣凈化，工藝技術

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一、我國電解技術的現狀

近年來,隨著國民經濟高速發展,我國電解鋁工業發展迅猛,鋁產能與產量不斷地增長,電解鋁技術也有著快速的發展,概括來說,我國電解鋁技術從80年代初期算起至今,經歷了兩次“飛躍”,第一次“飛躍”是在80年代初引進“日輕”160 kA中間下料預焙槽技術,第二次“飛躍”是上世紀末,沈陽、貴陽兩個鋁鎂設計研究院在吸收、消化引進的160 kA中間下料預焙槽技術的基礎上,通過使用先進的大型電解槽物理場模擬軟件,獨立開發了具有自主知識產權的190/200 kA、230/240 kA、280 kA、300 kA、320 kA和350 kA等大型先進的預焙陽極鋁電解槽,并且應用于國內外的新建及改造的工程中,其各項技術指標,電流效率、直流電耗等得到了大幅的提高。但是,由于設計、施工、材料、控制管理等方方面面的原因,我國的電解鋁技術與國外一流的電解鋁技術還有一定的差距,達不到世界領先的技術水平。我國現有的最大槽型－350 kA電解槽技術與國外的電解槽技術仍存在一定的差距(見下表),處于相對落后狀態,中國鋁業公司要開拓國際市場、參與國際市場的競爭,必須占領電解槽技術的制高點。因此,發展高效、節能的大容量電解槽(400 kA)技術勢在必行。

二、電解工藝簡介

電解鋁生產采用熔鹽電解法。鋁電解生產所需的原材料為氧化鋁和氟化鹽,電解所需的直流電由整流所供給。溶解在電解質中的氧化鋁在直流電的作用下,還原出金屬鋁。生產電解鋁的直接設備稱作為電解槽。電解槽主要由碳素材料為主體的陽極和陰極組成。

電解生產所需的氧化鋁主要由火車或汽車運入廠內，在氧化鋁及氟化鹽倉庫拆袋后通過濃相輸送管道送入位于電解車間兩廠房中間的新鮮及載氟氧化鋁雙層貯槽的新鮮氧化鋁倉內。新鮮氧化鋁進入電解煙氣凈化系統吸附煙氣中氟化物后成為載氟氧化鋁，由氣力提升機送入雙層貯槽的載氟氧化鋁倉中，載氟氧化鋁由超濃相輸送系統送至每臺電解槽的料箱中。氟化鋁在氧化鋁及氟化鹽倉庫內拆袋后裝入專用氟化鋁加料車，加料車返回電解車間將氟化鋁加入每臺電解槽的氟化鋁料箱內，參與電解質分子比的調整，按需向槽內添加。冰晶石由電解工根據工藝要求直接加到電解質中。

鋁電解生產用的陽極組，由陽極組裝車間供給。生產過程中從電解槽換下的殘極送往陽極組裝及殘極處理車間處理。殘極組經電解質清理、壓脫殘極、壓脫磷鐵環處理，鋁導桿按工藝要求處理后與新陽極重新組裝成陽極組。殘極上清理下來的電解質經破碎工段破碎后裝入汽車槽罐車，送至兩個電解廠房間的電解質高位貯倉，通過風動溜槽送到電解多功能機組料箱內，由多功能機組加入到電解槽殼面上作為換極時的覆蓋料。

鋁電解生產用的直流電能，由毗鄰的整流所，通過連接母線導入串聯的電解槽。

電解槽產出的液態原鋁，通過由壓縮空氣造成的負壓吸入真空出鋁抬包，送往鑄造車間和臨近的鋁板錠加工廠。在鑄造車間，將鋁液注入鋁混合爐，并按產品的品種及牌號的要求，進行合理調配、精煉、扒渣和靜置；通過鑄造機組，澆鑄成重熔用鋁錠。鑄造成品經質量檢驗、打捆、稱重后由叉車送入成品堆場。

為檢查原材料的成份及產品質量，由專門為電解鋁生產服務的化驗室完成。

三、電解生產具體配置方案

3.1電解車間

電解車間由兩棟互相平行的兩層樓房組成,廠房為二層樓結構,充分考慮檢修、散熱和通風換氣及廠地運輸等因素,以方便生產操作和改善勞動條件。電解配置有相應的凈化系統、新鮮及載氟氧化鋁雙層貯槽,配有一套超濃相輸送系統。電解車間配有通道連接,供出鋁、新舊陽極的運輸及其它物料、設備等運輸用。

電解車間安裝400KA電解槽。為完成車間內打殼、加料和更換陽極等工作,每棟廠房安裝電解多功能機組若干。

3.2 鑄造車間

鑄造車間選用固定式鋁混合爐及連續鑄造機組，。廠房內設雙鉤橋式起重機若干，用于抬包的吊運； 5t橋式起重機若干，用于鑄造機組的檢修；同時還設有供計量鋁液的汽車衡2臺，供鋁錠計量的，3t地中衡2臺,并配叉車、扒渣車及其它鑄造工具。

3.3 電解煙氣凈化

采用干法凈化技術,即使用電解用Al2O3吸附煙氣中的HF等大氣污染物來完成對煙氣的凈化。方案配置相應的電解煙氣凈化系統,分別配置在電解廠房之間的空地用于處理400 kA電解槽散發的煙氣。

電解槽產生的煙氣由排煙管道吸引到布袋除塵器,布袋除塵器采用菱形反吹風清灰袋式除塵器。除塵器與反應器聯接緊湊,即保證了氧化鋁吸附氟反應時間,又節省了配置占地面積。

3.4 氧化鋁及氟化鹽儲運系統

氧化鋁來料為袋裝料，入廠后運送至氧化鋁倉庫，車間內設拆袋下料平臺，將袋裝氧化鋁在車間內拆袋后，通過濃相輸送將氧化鋁送入電解車間的氧化鋁雙層貯槽的新鮮倉內；電解車間新鮮及載氟氧化鋁雙層貯槽至電解槽槽上料箱間的載氟氧化鋁輸送采用超濃相輸送系統；氟化鋁在氟化鹽倉庫拆袋后，裝入專用的氟化鹽加料車，加料車返回電解車間，利用可伸縮的加料管，直接將氟化鋁加入電解槽料箱中；電解質高位料倉天車加料系統。

3.5陽極組裝及殘極處理車間

陽極組裝及殘極處理車間采用固定、機械化的陽極組裝車間,部分工作站采用進口設備。

車間的任務是為電解車間制備新陽極組,即將電解槽上卸下的殘極運至本車間,經裝站掛到積放式懸掛輸送機(以下簡稱懸鏈)上,由懸鏈吊運殘極依次通過電解質清理、殘極拋丸、殘極壓脫、磷鐵環壓脫、導桿矯直、鋼爪矯直、鋼爪清理、涂石墨、石墨烘干、導桿清刷、澆鑄磷鐵等流水作業站,組裝出新的陽極組。經殘極清理站清理下的電解質由破碎系統破碎至10 mm以下,經天車加料系統返回電解槽使用。殘極壓脫機壓下的殘極炭塊返回陽極廠重新生產新陽極塊。鋼爪上的磷鐵環壓脫后再經清理滾筒清理后返回中頻爐使用。

3.6電解槽大修車間

車間是由陰極組裝工段及碳塊庫組成。

主要負責陰極鋼棒表面清洗、底糊料的加熱、電解槽陰極碳塊組的組裝和貯存。主要設備有鋼棒清洗裝置、底糊加熱鍋、梁式起重機、風動工具、陰極組裝用的鋼棒加熱器和各種電焊機等。

四、結語

綜上所述我國鋁冶金技術總體水平目前已達到了國際先進水平。但是生產技術與國際先進水平仍然存在差距，如何從整體上提高我國鋁冶金生產技術水平，達到大幅度的節能降耗、降低成本和進一步有效降低環境污染的目的，以實現我國鋁工業的可持續發展，仍然是中國冶金工作者的努力方向。

參考文獻

篇6

關鍵詞:質量通病,PDCA循環,“米”字焊縫,技術攻關

一、工程簡介

四川廣元廣興續建工程是由貴陽鋁鎂設計研究院設計,其200KA預焙陽極鋁電解槽屬國內中型號的預焙電解槽,是在綜合貴陽院186KA槽及國內新開發的大型預焙槽成功經驗的基礎上設計的。鋼槽殼采用小船型結構。200KA預焙陽極鋁電解槽由搖籃式鋼槽殼、行架立柱、陽極提升機構、密封罩、小盒夾具等部件組成,其中搖籃式鋼槽殼是本課題研究的主要對象。

鋼結構焊接材料選用依據施工圖,檢驗執行國標GB5117-85,

鋼結構焊接接頭依據施工圖規定和國標GB985-80、GB986-80

焊縫檢驗執行國標GB3323-82、Q/ZB74-78。

二、選題理由

1、 鋁電解槽為全焊鋼結構件,焊接應力大,其制作大部分采用CO2氣體保護焊,由于我們對CO2氣體保護焊的使用方法不熟練,操作不當,工人的技術水平低,焊縫外觀成型差,氣孔、咬邊、裂紋、焊瘤等缺陷普遍存在,為實現廣興續建工程電解槽制安創優質工程目標,必須確保焊接質量。

2、 根據廣興續建工程實際情況,48臺槽只有4個月的制安時間,為保質量工期,必須對關鍵工序、薄弱環節進行重點攻關,加強管理,完善現場施工質量保證體系。

三、目標

1、修正工藝,攻克技術難關,把焊接規范嚴格控制在工藝范圍內,確保焊接質量,創優質工程。

2、制安質量達優質,保證實現雙百率,即:合格率100%,優質率100%。

四、現狀分析

1、在施工準備階段,對以往工程施工中的焊接質量通病進行分析,主要是焊接電流過大,造成焊接區過熱,結晶粗大,產生脆化,造成質量隱患,且焊縫外觀成型差,咬邊、氣孔、加渣、裂紋、焊瘤等現象普遍存在,對以上問題,制定了施工工序質量保證系統圖(和提高焊接質量系統圖。深入工程施工,跟蹤檢查,組對合格率100%,焊縫外觀檢查合格率100%。

2、針對質量通病,又進行了因果圖分析,通過對因果圖的分析,討論認為影響焊縫外觀質量的主要因素是:

A:焊接電流過大

B:操作者技術水平低,責任心不強

C:工藝參數不當

D:氣體保護效果不好

通過分析,針對主要影響因素,制定對策表(表1),如下:

序號 問 題 對 策

1 焊接電流大 根據工人技術水平,通過試驗,優選最佳電流

2 操作者技技術水平低責任心不強 開展技能培訓和技術交流,加強思想政治工作,提高工人質量意識

3 工藝參數不當 通過焊接試驗和工藝評定,優選最佳工藝參數

4 氣體保護效果不好 采取防風措施,焊前清理干凈,氣流15-20升

表 1

3、對策實施

(1)將CO2氣保焊平角焊的焊接電流分別取150~180A,200~240A,260~280A,300~350A,350~400A五個范圍,由8人依次操作,對焊縫外觀進行檢查比較,200~240A電流效果最佳。

(2)根據工藝試驗并參照有關規范標準編制《焊接作業指導書》。

4、實施效果

對電解槽端側板焊縫外觀進行檢查(均為平角焊縫),共檢查150點,一次合格率82%,對焊縫缺陷進行調查統計,見表2,

序號 名 稱 數 量 百 分 比 % 累計百分比 %

1 焊瘤 11 40.7 40.7

2 咬邊 8 29.6 70.3

3 氣孔 5 18.5 88.8

4 裂紋 1 3.7 92.5

5 焊肉不夠 2 7.4 100

N

27 100

表2

通過PDCA循環,焊接質量有了明顯的提高,一次檢查合格率達到了82%,在焊接中還存在焊瘤、咬邊等缺陷,未達到預定目標。

五、第二次循環

通過對第一次循環中遺留下的問題進行調查研究,分析原因,根據缺陷調查表畫出返工缺陷排列圖,用方法展開系統圖分析主要因素和次要因素,并制定對策,見(表3)

1、實施:

(1)召開焊接操作討論會,分析對策,開展思想教育,加強工人思想覺悟,進行認真全面的技術交底,分析質量隱患造成的質量事故和嚴重后果,樹立大家的質量金牌意識。

(2)加強技術操作交流,進行操作培訓。

項 目 產 生 原 因 要因 對 策

焊 瘤 焊槍傾角不對 電流大 焊速慢 切割熔渣未清理干凈 組對間隙大 1、專人講課糾正不正確焊接角度,各種位置焊接角度和運弧手法 。畢業論文,質量通病。 2、嚴格控制切割余量和收縮余量,編制制作工藝指導書,提高組對質量。 3、焊前仔細清理坡口及邊緣,設防風棚。 4、加強質量監督,提高工人質量意識,嚴格按工藝施工,禁止大電流焊接。

咬 邊 電壓大 焊絲擺動不到位 組對間隙大 施焊位置不到

氣 孔 焊前清理不徹底 環境風大 焊槍傾角不對 送氣管泄露

裂 紋 組對間隙大 強行組對 弧坑未填滿

注: 主要因素次要因素

表3

(3)編制《電解槽制作作業指導書》,嚴格控制組對間隙。

(4)加強質量跟蹤檢查,專人負責。

(5)重要焊縫由專人焊接,并打焊工鋼印。

(6)在焊接現場懸掛焊縫外觀檢查對照圖。

(7)獎優罰劣,完善現場施工質量保證體系。

2、效果:

(1)通過以上對策的具體實施和加強管理,對返工焊縫進行全檢,均達到設計要求和施工規范標準;另對樣槽制作組對進行檢查。見表4。

表4 組對 檢 查 調 查 表

序 號 名 稱 檢 查 點 合格點 合格率%

1 坡 口 40 40 100

2 鈍 邊 40 40 100

3 間 隙 40 40 100

4 錯 邊 40 40 100

N 合 計 160 160 100

通過表4看到組對一次合格率100%,達到優質。

(2)通過對制作的20臺電解槽零部件的焊接質量進行全面跟蹤檢查,共檢測數據1240個,超差數據89,一次檢查合格率達92.82%。

(3)通過兩次PDCA循環,達到預定目標,整體制作能力達到一個新水平,工人素質有了明顯的提高,并試做成功電解槽組對一次成型工藝和一套槽殼組焊工藝,為廣 興續建工程創優質提供保證。

六、第三次循環

1、通過兩次PDCA循環,焊接質量有了明顯提高,但為保證工程制安施工優良,總結了前段時間的工作,對第二次循環中不合格點缺陷類型進行統計,如下表5。

序號 名 稱 數 量 百 分 比 % 累計百分比 %

1 咬邊 41 46.07 46.07

2 焊瘤 28 31.46 77.53

3 焊縫尺寸不夠 17 19.10 96.63

4 表面裂紋 3 3.37 100

N

89 100

表5

2、通過對上表進行分析討論,造成以上缺陷的主要原因是職工的質量意識不高,一味追求速度,個別人采用大電流快速焊,而技術又不熟練,造成咬邊、焊瘤、焊縫尺寸小,裂紋主要是收弧時弧坑未填滿,冷卻時產生弧坑裂紋。

3、針對以上原因,制定對策如下:

(1)開展思想教育提高工人思想意識;

(2)嚴格控制大電流焊接,一經查出,采取嚴厲的經濟處罰;

(3)自制角焊縫尺寸檢驗樣板,焊工每人一把,每日的工作量完成后,先進行自檢,然后通知質檢員,驗收合格后方可下班。

4、效果

(1)通過對策實施和加強質量控制,質量意識深入人心,經公司質檢和檢驗評定,合格率達到了100%;

(2)工人的積極性調動起來,工作效率明顯提高,由原來的6人焊(兩個端側板/工作日)減少到5人。

七、關鍵部位和技術攻關

1、搖籃架重要焊縫攻關

根據以往施工經驗和回訪調查,搖籃架“米”字焊縫處為重要受力焊縫,搖籃架開裂主要發生在這個部位.通過對搖籃架焊縫開裂進行了因果圖分析。

2、對策實施

該工程電解槽鋼槽殼采用小船型結構,在搖籃架角部增加了兩塊三角丁字板,結構剛性比老式直槽好,通過對因果圖分析,工藝和管理是引起開裂的主要因素,為保證搖籃架的焊接質量,避免質量事故的發生,采取了以下措施:

(1)重新編制搖籃架焊接工藝;

(2)搖籃架重要焊縫處由專人焊接,并打焊工鋼印;

(3)加大檢查力度,自檢與專檢相結合;

(4)施工前進行全面細致的技術交底;

3、技術攻關

搖籃架的焊接,在以往施工中全部采用CO2氣體保護焊,熔深淺,且易產生“虛焊”,大電流焊接造成的“致命”缺陷比較多,為此我們擬對搖籃架“米”字焊縫處采用手弧焊,焊接層間用氣鏟和磨光機清理干凈,專人焊接。

(1)焊接工藝試驗

用同一臺焊機采用不同的電流值讓試板在自由狀態下,由多人分別施焊,試驗結果如表6,

序號 電流(A) 電壓(V) 外觀檢查 切片觀察 壓彎試驗 備注

1 A 180 20 變形小,焊縫成型美觀 完全熔合,無夾渣、氣孔、裂紋 600壓彎無撕裂 每塊試板取3樣本切片觀察,3點橫向壓彎

B 250 27 變形較大,焊縫成型一般 完全熔合,有氣孔、裂紋傾向 600壓彎輕微撕裂

C 300 32 變形大,焊縫表面不光滑,咬邊 熔合,局部氣孔,熔合區微裂紋 600壓彎嚴重撕裂

2 A 180 20 變形小,焊縫成型優良 完全熔合,無夾渣、氣孔、裂紋 600壓彎無撕裂 每塊試板取3樣本切片觀察,3點橫向壓彎

B 250 27 變形較大,焊縫成型一般,焊瘤 完全熔合,有氣孔、裂紋傾向 600壓彎輕微撕裂

C 300 32 變形大,焊縫表面不光滑,咬邊表面縱向裂紋 熔合,局部氣孔,熔合區微裂紋 600壓彎嚴重撕裂

表6

根據實驗結果,并 參考電流經驗公式I=Kd(《焊接工藝人員手冊》P39,)及焊接電流對氣孔的影響和焊接電流對焊縫金屬化學成分的影響(《焊接數據資料手冊》機械工業出版社),并經多人實際操作,優選最佳工藝參數,制定焊接工藝。

(2)焊接坡口設計

搖籃架“米”字焊縫結構如圖—5所示,其中焊縫1、2、3、4、5為主受力焊縫,裂紋擴展如上圖,件A和焊縫1接觸的地方預留減應力孔,既可減小應力集中,又可防止裂紋由焊縫4或5擴展至焊縫1,絕對不允許焊上該孔。工字鋼插口用氧—乙炔切割,特別注意不能傷及工字鋼腹板。畢業論文,質量通病。畢業論文,質量通病。

由圖—6(帶坡口的角焊縫強度與坡口深度的關系圖)(熔接工學,佐藤邦彥等著,理工學社,1979)可見,當P(坡口深度)>K(焊腳)且P>14mm時,角焊縫的強度明顯提高,因此焊縫1采用單邊450“V”坡口,背面氣刨清根并開出坡口,既能保證焊透,又可提高焊縫強度,使搖籃架當三角筋板因開裂而失去加固作用時仍具有一定的剛性。畢業論文,質量通病。畢業論文,質量通病。

4、實施

按以上設計經反復試驗,優選最佳工藝,制定搖籃架“米”字焊縫。畢業論文,質量通病。

篇7

關鍵詞：鋁電解 工藝 技術管理

中圖分類號：O646.51 文獻標識碼：A 文章編號：

鋁水平過高或過低對電解過程都有影響。鋁水平過高，散熱量增大，會使槽底發冷，沉淀增多或結殼，電解質水平降低。鋁液水平過低，陽極浸入電解質過深，使電解質溫度上升，槽四周結殼熔化，槽底沉淀或結殼熔化，爐膛擴大，電解質水平升高，陽極氣體排出困難。鋁水平過低時，鋁液穩定性差，最易出現槽電壓擺動，造成電流效率下降。為此，無論電解質水平和鋁液水平都應適時調整，才能有較高的電流效率。

1、鋁電解的生產關鍵技術

鋁電解生產過程是一個非線性、多變量、強耦合的系統，隨著電解槽信息化的不斷深入，大量重要的鋁電解生產數據得以積累，如何進一步有效利用鋁電解生產數據資源，將數據資源轉化為知識資源，將工藝技術人員、生產管理人員從日常報表中解脫出來，讓數據指導電解生產，從數據中發現決策知識，實時分析電解槽生產狀態，及時找到病槽發生的原因，是當前鋁電解生產急需解決的問題之一。

不同的槽型及同一槽型每臺槽，都有其最合適的電解質水平和鋁水平，同時也與其他技術參數和操作制度有著密切聯系。電解質水平高時，電解槽有較大的熱穩定性，電解溫度波動小，增大了陽極和電解質的接觸面積，能使槽電壓減小。但電解質水平過高時，則使陽極浸入電解質過多，陽極氣體不易排除，造成電流效率下降、陽極底掌消耗不均或長包。電解質水平低時，電解槽的熱穩定性差，氧化鋁的溶解性差，易產生沉淀，效應增多；溫度過低時，易出現電解質表面過熱或出現病槽，造成電流效率下降。

2、鋁電解存在的技術不足

(1)技術水平參差不齊、生產指標相差懸殊。不同的槽型由于采用電流等級以及工藝技術的差異，導致電解生產技術指標存在較大的差別。即使對于大型預焙鋁電解槽，由于開發時間短，同時在生產領域的深層次開發明顯不足，致使實際運行指標與國際先進水平差距較大。

(2)缺乏對陰極破損機理與規律掌控基礎上的技術開發和提高槽壽命的技術措施的研究。電解槽難以達到設計壽命，早期破損率高。影響我國大型槽壽命因素除了陰極炭素材料質量原因外，電解槽的設計、筑爐材料、筑爐質量、焙燒啟動、正常生產操作及生產管理等均存在問題。其原因是我國尚缺乏對鋁電解槽破損(常稱為陰極破損)機理與規律的深入掌握以及在此基礎上的“精細設計”技術開發和提高槽壽命的綜合技術措施研究。隨著電解槽容量的不斷擴大，槽壽命問題就更加突出。

(3)缺乏先進的工藝技術和生產實踐經驗。由于我國300kA以上級的特大型預焙鋁電解槽投入工業應用的時間短，實踐經驗不足，因此在電解槽前期通電焙燒啟動、后期維護生產管理等方面又不能完全照搬以前在大型預焙槽上的相關經驗(這些經驗也有很大局限性)；焙燒啟動過程中電流分布不均，焙燒啟動過程中的能耗高；投入運行后電解槽的物理場(電場、磁場、流場)容易波動，熱平衡的維持較困難；陽極效應發生后熄滅困難，且由于電解槽的慣性大，一旦出現槽況波動或槽況異?，F象，很難快速恢復正常。

(4)工藝技術裝備落后，污染嚴重。一些企業為了滿足國家環保產業政策的要求，對原有的側插自焙鋁電解槽進行預焙化技術改造，但其技術仍是國家限制的100kA以下的小型預焙化生產技術，有的雖然進行了濕法改干法的煙氣凈化技術，但未對供料系統進行濃相輸送改造，有的根本沒有進行煙氣凈化系統改造，電解生產密閉性差。生產環境、生活環境污染嚴重，而且氧化鋁、氟化鹽等原材料的消耗非常高，企業效益低，有的舉步維艱，隨時面臨淘汰的危險。

3、槽控軟件與鋁電解技術配置結合升級

目前高溫在線監測材料太昂貴，無法實現工業性應用，但往往懂電解工藝的人不懂控制建模，熟練建?？刂频娜擞植荒芡耆珔⑼腹に嚰夹g配置，兩者的脫節使得槽控軟件的升級變得困難。近幾年，國內某些鋁廠聯合設計院也加強了槽控軟件結合技術優化配置的研究，如國內的近幾年研究出的雙平衡控制軟件、三度尋優控制軟件技術等正是基于理解并把握電解工藝技術條件的基礎上，結合適當提高設定電壓、提高電流效率這一技術理論思路上，進一步研發出的槽控軟件，該軟件在物料平衡的基礎上引入能量平衡概念，實現過熱度、氧化鋁濃度的最佳配置。一定程度上提高了電流效率，降低了直流電耗。

根據現代大型預焙陽極電解槽設計理念和經國際通用大型計算軟件優化設計的電解槽物理場，結合地坑式廠房通風模擬結果，槽內襯半石墨質陰極碳塊在國內首次采用了高斜面人造伸腿，生產槽槽爐幫規整、厚、結實，槽內襯使用壽命已超過1400天。采用24組新型預焙陽極，并將碳塊錐形平臺減肥、拔高，增加碳塊有效高度，延長碳塊使用周期，減少了殘極量，降低了陽極消耗，陽極毛耗為480Kg/t.Al，降低了14.2%。將傳統設計的整流柜、空壓機、鑄錠設備的循環水冷卻塔系統的各個子系統集為一體，取代冷卻塔、水泵、循環池等設備，用外觀景觀效果好，設備投資及維修費用低的新的冷卻系統代替，該系統就是利用廠區地形，通過管道自流匯總，將需冷卻的熱水通過管道流入小溪、湖泊，并根據需要，因地制宜地設置一些瀑布、噴泉、水車等景觀設施，在此過程中通過水的自然蒸發散熱使水溫降低，循環水經過過濾池過濾后，用泵提升至需要冷卻水的設備繼續使用，既達到冷卻降溫效果，又美化了環境，還節省能源。在鋁電解控制系統的基礎上，全廠建成集鋁電解生產監控，鋁廠供電系統自動監控，生產辦公、調度查詢為一體的綜合網絡，并和因特網聯網，使生產、職能、主管能夠一步化，交互式管理得到完善，生產辦公全部通過網絡，擺脫時間和地域的限制，實現了協同工作與知識管理，實現了無紙化和遠程辦公。

因此，要正確分析我國大型預焙鋁電解槽生產技術與國外存在的差距，才能從整體上提高我國電解鋁生產技術水平，達到大幅度節能降耗，進一步有效降低環境污染，實現電解鋁工業的可持續發展，對我國電解鋁工業技術水平全面達到國際先進水平具有十分重要意義。

參考文獻：

篇8

關鍵詞:電解鋁；煙氣煙氣凈化系統；集氣效率；干法凈化

Abstract: the aluminum electrolysis is a complex process, can produce many pollution gases in the preparation process of aluminum, the aluminum process were described simply, and then illustrates the process of aluminum electrolysis flue gas purification technology, and then puts forward several factors that influence the efficiency of gas collecting aluminum electrolysis flue gas purification system, finally to improve the gas collection efficiency and puts forward some suggestions and improvement measures, the system of production is of great help to the aluminum electrolysis flue gas purification.Keywords: electrolytic aluminum; flue gas purification system; collection efficiency; dry cleaning

中圖分類號：TM535+.1文獻標識碼：A

1 前言

在現代社會，鋁制品在家庭和社會中的應用越來越多，但是了解制鋁過程的人是不多的，真正了解制鋁詳細工藝的人更是少之又少。電解鋁是一種消耗能源眾多、對環境污染大的重要產業，鋁電解煙氣凈化中污染物的回收效率直接與鋁電解煙氣凈化集氣效率相關，要想使鋁電解過程中產生的污染物變少，必須提高凈化系統的集氣效率,這就必須全面考慮從多方面改善。

2 鋁電解煙氣凈化工藝流程

濕法凈化和干法凈化是鋁電解煙氣凈化的兩種主要方法，更具以往的生產經驗和教訓,一般選擇干法凈化技術，因為這種方法不僅生產工藝容易控制、生產環節少、作業環境條件好、工藝操作簡單，并且最終具有良好的凈化效果，對環境污染程度低。根據新的環境法律要求，濕法凈化回收系統已不符合現在的環境要求，在當今社會已經顯得落后，國內外現在使用濕法凈化工藝的均已進行改造。按照嚴格定義，所謂干法凈化就是用一種物質將污染氣體中的有害氣體吸附過來的方法，前提條件是這種物體必須是固體，技術人員將這種具有吸附作用的物質叫做吸附劑，煙氣中被吸附出來的氣體稱為吸附質。具體來說，干法凈化就是利用鋁產生的三氧化二鋁將產生的煙氣中的氟化氫等污染物吸附出來的過程，在這個過程中，三氧化二鋁做的是吸附劑，氟化氫是吸附質，并生最終將生成的三氟化鋁運回電解槽再次利用,這樣可以實現對鋁電解煙氣中的相關污染物的回收再利用, 通過這一步驟，也可以降低對氟化鹽的消耗。這個化學反應是在一定溫度下反映的，反應中同時還生成了對環境無害的水。

就通風方式來說，鋁電解煙氣凈化系統的通風方式是比較復雜的，這個過程需要將局部通風和全面通風進行適當的結合，這樣可以更好地對鋁電解中產生的污染物進行有效控制。利用電解槽來收集生產過程中的有害氣體，然后將這些氣體導入干法凈化系統，技術人員把這些氣體稱為一次集氣。具體的干法凈化系統工藝流程如下:在主排煙風機的推動下，通過導管將電解槽收集的氣體導入主煙管，在其內部這些污染氣體與三氧化二鋁發生化學反應，在這個反應中將產生的污染氣體中的氟化氫氣體轉化為固態的三氟化鋁，最后經過分離過程將這些固體產物分離出來，然后通過相關管道將這些固體產物輸送到電解鋁反應槽中使用，經分離后的凈化氣體直接排放到大氣中；對于那些通過集氣罩縫隙進入的少量的煙氣，最終經過多重因素的作用也排放到大氣中，對環境造成了一定程度的污染，從始至終這些氣體沒有經過干法凈化集氣系統處理，這些氣體是對環境有害的我們稱其為無組織排放氣體。從整個生產工藝來看,首次對這些廢棄的集中效率（簡稱集氣效率）是決定鋁電解煙氣中污染氣體凈化回收的根本因素，如果集氣效率越高，那么無組織排放的污染氣體就會更少，因此，集氣效率決定著整個凈化系統的凈化效率。

3 鋁電解煙氣系統集氣效率的影響因素及其控制

通俗的來講，所謂鋁電解煙氣凈化系統的集氣效率是指所凈化的氣體占電解過程中產生的煙氣總量的百分數,因此，有多種因素影響著集氣效率，主要包括以下幾點：

3.1 鋁電解槽槽型對集氣效率的影響

電解槽的形狀是多式多樣的，不同的電解槽有著不同形狀和加工工藝，并且密閉程度也有很大差異，因此最終的集氣效率也就明顯不同。中間下料預焙槽是最好的，這種槽的集氣罩為平板圓弧式，密閉性十分良好，并且具有加入原料時不用打開集氣罩的優點，采用這種電解槽時集氣效率高達98%以上；而上插棒槽電解槽，為裙式集氣罩所，集氣效率明顯不高一般在70%左右；旁插槽是介于上面兩種之間的另一種電解槽，其主要采用的是槽罩或槽簾來進行密閉，集氣效率一般不超過90%；邊部加工預焙槽又是一種不同的電解槽，這種槽雖然密閉性十分良好，但是由于需要多次打開和關閉罩子，從而導致了集氣效率只能達到80%～90%； 由上面對比可知，中間下料預焙槽是最為優良的，這種槽不僅密封性能好，而且且加工起來方便十分，更為重要的是具有很高的集氣效率，在目前的生產中應用最多，國內外采用其它型號的廠家都通過不同的方法將其改進為中間下料預焙槽。

3.2 鋁電解煙氣凈化系統布局對集氣效率的影響

合理的布局對一個企業的生產至關重要，因為這直接決定著生產工的復雜程度和生產效率的高低。鋁電解生產也一樣，布局方式直接影響著鋁電解煙氣凈化系統的集氣效率，因此，必須對其合理的布局，最為重要的是管道布局方式必須合理，因為管道布局不僅影響最終管道的長度，而且還決定著阻力系數，這些直接決定著生產中管道的壓力損失,在相同的風壓下，如果電解槽集氣罩內的負壓越大，那么漏氣量也就越小，集氣效率同時也就越高；選擇一個合適的主排煙風機，這樣可以確保負壓滿足。

3.3 生產運行控制對集氣效率的影響

首先，電解槽支煙管調節閥門開啟的角度直接影響著集氣效率。在鋁電解煙氣凈化過程中通常采用的通風方式為集中機械式，在這種通風方式下所有生產設備和原件都處在管道系統的負壓區，這嚴重影響了生產運行控制，在初期的設計過程中雖然采取了一定的措施管徑調節和阻力平衡計算，但是所有的電解槽集氣罩的支煙管的直徑都是相同的，并且在管道內部受到氣體摩擦阻力和管道的局部阻力的影響，使得負壓逐步減小，更為重要的是電解槽集氣罩排煙量是通過支煙管的相關調節閥門的調節來作用的，在正常的生產運營中，這些閥門具有十分重要的作用，如果閥門開啟過大或過小，則會出現很多不利，直接使集氣效率降低。其次，影響集氣效率的重要因素之一是鋁電解煙氣凈化系統的密封性能，因此，在實際操作和管理中應該重點管理，提高現場操作人員的操作水平。

4 提高鋁電解煙氣凈化系統集氣效率的途徑

4.1 選擇合理的設計和合適的設備

設計是否優良，對任何生產企業都十分重要。鋁電解也不例外，必須選擇一分優秀的設計，另外結合具體設計和實際情況應該選擇合理的設備，例如在選擇電解槽時應該選擇像中間下料預焙槽這樣效率明顯高，并且應該選用密閉性最好的電解槽設計；在管道方面的相關設計時應該最大限度的縮短主煙管長度,這樣不僅可以降低系統的摩擦阻力，而且還節約出大量的管線。

4.2 加強管理水平

同樣的一臺機器一個熟練工和一個新工人生產出來的設備相差很大，并且單位時間內生產的產品數目也有很大差異。因此，必須采取措施提高生產操作人員的操作水平、操作質量,應加強對工人的培訓和知道，確保每一次都能使集氣罩蓋板蓋放嚴密、爐門關閉嚴密,這樣可以極大地提高集氣罩自身的密閉性，對提高集氣效率有很大幫助。

4.3 合理調節電解槽支煙管調節閥門的開啟角度。

不同的閥門在不同階段有著不同的開啟角度，這樣才能使集氣效率最大。在實際生產中，要根據實際情況合理調節好各種閥門的角度,在調節過程中要保證所有電解槽集氣罩內負壓均衡。

4 結束語

任何一個成功的企業，都有其自己獨特的一套人力資源管理模式，人力資源管理是企業管理的核心，因為這不僅決定著生產效率和利益，更是直接影響著企業是否能長遠發展。鋁電解工業也不例外，不僅要從技術上和工藝上有所創新，更要從人力資源管理上抓起，配備一套優秀的領導班子，加強對員工操作技培訓，提高員工素質，只有這樣才能開創鋁電解集氣效率的新篇章。

參考文獻

[1] 郝吉明,馬廣大,等.大氣污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,1989.

[2] 胡傳鼎.通風除塵設備設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2003.

篇9

關鍵詞：電解車間；防雷接地；絕緣

1 鋁電解廠房防雷接地系統的現狀

某大工業電解鋁廠，電解產能均在150kt/a，單棟電解廠房外形尺寸為1000mX27mx18m(長x寬x高)，電解廠房為鋼結構廠房。防雷設計安裝三類防雷等級設置，廠房所處位置為西北干旱地區，接地電阻較大。為滿足防雷及配電系統的接地要求，電解鋁車間防雷配置如下：

屋面防雷利用電解金屬屋面彩鋼板，鋼板厚度大于2.0mm,滿足防雷設計規范的要求，引下線利用鋼結構柱，所有屋面板均與鋼結構柱緊密相連，接地裝置利用混泥土基礎內的鋼筋作為自然接地體，為滿足接地電阻的要求，所有基礎鋼筋均用-25x4鍍鋅扁鋼沿基礎外緣1m連接，施工完成后實測接地電阻小于4Ω。電解廠部布置如圖一

2 鋁電解廠房的絕緣要求

鋁電解采用電解技術進行生產，電解槽采用絕緣安裝，按照相關規范，在電解槽的操作區內不能將大地電位引入，凡與電解槽有直接連接的工藝管道均需與接地系統做絕緣處理，所有電解槽的上部用電設備的配電均采用隔離變壓器供電。

3 電解車間天車灼傷事故現象及情況介紹

1#廠房124#電解槽1#天車正在出鋁，2#廠房408#電解槽處5#天車正將吸鋁管插入電解槽準備出鋁，此時發生天車起弧事故。

經檢查1#天車吊鉤上有2處直徑約6mm的灼傷痕跡，吊鉤的升降部分及旋轉部分均有多處灼傷點。408#槽和124#槽及其門型架的絕緣全部擊穿；408#槽的煙管絕緣擊穿。

1#、2#、5#、6#天車為進口NEL天車。該4臺車運行在靠整流所側，承受正負直流電壓約800～900V。

該電解系列2005年投產，在2005年至2010年之間運行正常，2010年發生過1次同樣現象的事故,事故槽涉及408#槽和6#天車。

4 事故分析

正常情況下兩棟電解廠房內電解槽之間的電壓回路見圖二。

當兩棟廠房內兩臺電解槽同時出鋁時，正負母線間電壓回路為：124#槽負極――1#天車――1#廠房建筑物鋼立柱――大地接地線――2#廠房建筑物鋼立柱――5#天車――408#槽正極，在電壓回路中兩臺天車分別承受約50%的正負極之間的電壓，由于天車已作多級絕緣，故能安全產生。

正常生產時，電壓回路一為：124#電解槽――大地接地線――408#電解槽，在電壓回路中，兩臺電解槽分別承受約50%的正負極之間的電壓，由于電解槽已作絕緣，故能安全產生。

正常生產時，電壓回路二為：124#電解槽――124#電解槽煙管――大地接地線――408#電解槽煙管――408#電解槽，在電壓回路中，由于電解槽煙管已作絕緣，故能安全產生。

事故時當1棟廠房內靠近整流所側的124#槽天車正在出鋁，如果408#槽絕緣損壞或絕緣降低，電壓回路為：正極――408#槽――大地――1#廠房建筑物鋼立柱――1#天車――124#電解槽――負極，1#天車直接與124#槽內鋁水接觸，故承受約900V電壓，若天車絕緣降低，絕緣將被擊穿，天車被灼傷，而124#槽的煙管與1#天車并聯，由于未直接與鋁水接觸，回路電阻大于1#天車，故煙管被保護。

如果408#槽絕緣損壞或絕緣降低，電壓回路二為：，正極――408#槽――408#槽煙管――2#廠房建筑物鋼立柱――大地――1#廠房建筑物鋼立柱――1#天車――124#電解槽――負極，由于1#天車擊穿，煙管承受較高電壓使煙管的絕緣擊穿；由于5#天車與408#槽煙管為并聯，5#天車的有多級絕緣，其電阻較煙管大，故煙管被擊穿，5#天車被保護。

經以上分析，筆者認為：

（1）1#天車的絕緣已降低，需檢查絕緣；

（2）408#電解槽絕緣也有問題，存在絕緣薄弱的位置，致使2次事故均與該槽有關。

5 結合事故現象防雷接地系統的改進措施

從事故現象看，是由于電解槽及設備的絕緣下降造成的事故，但是由于兩棟廠房間的接地扁鋼是也是讓高電壓穿越兩棟廠房的原因。

鋁電解廠房環境差、多塵、有瀝青煙氣和腐蝕性氣體，項目投產的前期由于設備的絕緣能滿足要求，故能安全生產，經個多年的運行，設備絕緣下降，產生事故的幾率會大大提高，爭對上述故障，可采取以下措施來解決上述問題。

（1）為避免因防雷接地系統造成的直流高電壓引入接地的機械設備的故障，應將防雷接地與配電系統接地網完全分開，并將1廠房，2廠房的防雷接地網獨立，這樣即使在設備絕緣遭到破壞，由于絕緣破壞的電解槽間電壓較低，對設備的傷害可大大降低。

對新建項目，應采用獨立避雷接地系統，若為鋼廠房，不宜將整個廠房聯為一個接地的整體，尤其避免在電解槽的操作面將接地系統引入，并采取適當的絕緣措施，以保證操作面的安全。

（2）對現有設備加強檢修，并加裝絕緣監測裝置，當車間內設備絕緣下降時及時發出信號，及時安排檢修，避免事故的發生。

參考文獻；

1《有色金屬冶煉廠電力設計規范》YS5002-96

2《工業與民用配電設計手冊》中國電力出版社 第三版

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【關鍵詞】：電子秤；阻容 ； 設計；降低；故障

Abstract: This paper combine with electrolysis multi-function overhead traveling crane operation, analyzes the cause of the failure of the multi-function overhead traveling crane electronic scale, according to the actual situation, proposed solution to the problem.Key words: electronic scales; RC; design; reduced; failure

中圖分類號：文獻標識碼： A文章編號：2095-2104（2012）01-0020-02

一、概述

電解多功能天車是機、電、液、氣一體化的大型鋁電解專用機組。要完成預焙陽極鋁電解出鋁及計量作業。目前，鋁電解多功能天車電源采用三相四線制引入, 供電電壓為3×(380V±10%)、頻率50±0.5Hz?？紤]變頻器易產生諧波干擾等問題,在大車上設電源隔離干式變壓器，電機采用屏蔽型電纜，電子秤采用重慶大學PTM系列電子秤。

二、存在問題

由于電解強磁場，大電流的原因，造成電解多功能天車在運行過程中，容易因電磁干擾，發生雜波及尖峰電流燒損電子秤主電路板電氣原件，使電子秤發生故障。

三、原因分析

電解廠鋁電解多功能天車電子秤在設計安裝時考慮三相電源易產生諧波干擾等問題,在大車上設電源隔離干式變壓器，而非線形負荷產生的諧波電流注入電網，使變壓器低壓側諧波電壓升高，低壓側負荷由于諧波干擾而影響正常工作，另一方面諧波電壓又通過供電變壓器傳遞到高壓側干擾其它用戶。在三相回路中，諧波電流是零序電流，零序電流在中性線中是相互疊加的。零序諧波電流主要是由三相四線制非線性設備產生的，使供電系統中的中性線電流很大。當中性線上有較大的諧波電流時，中性導線的阻抗在諧波下能產生大的中性線電壓降，此中性線電壓降以共模干擾形式干擾各種微電子系統的正常工作，使控制設備和精密儀器工作不可靠，故障率高。因而這種方法不能有效的降低電子秤的故障率。同時，由于廠家在設計多功能天車時，未能采取合理的安裝技術，使得多功能天車容易發生各部位之間的絕緣破損，造成將直流電（電解槽用直流電為330kA）竄入多功能天車各部位，產生交直流短路現象，燒損電子秤主電路板電氣原件，使電子秤發生故障。

四、解決問題的方案

為了解決這些影響電子秤正常工作的問題，就要消除電路中存在的電磁諧波，及交流電路中的直流成分，結果現場調研及多次試驗，除解決多功能天車絕緣部位存在的問題，確保電解多功能天車絕緣良好的情況下，為了徹底解決電子秤故障率高的問題，設計了阻容吸收器這種裝置，將其加在電子秤交流輸入側，增大整流阻抗使整流重疊角增大，減小高次諧波電流。同時有效過濾電路中的直流成分，從而降低電子秤的故障率，提高天車運行的可靠性和穩定性，保證了正常生產，可最大限度地減少設備備件費用。

阻容吸收器是對真空開關開斷產生的操作過電壓，專用的保護設備（又稱RC保護器）。它是將高壓電容器和專用無感線性電阻串聯后接入電網的一種吸收過電壓的有效電源保護元件。

1、阻容吸收器的濾波原理

2、RC低通濾波電路之輸出訊號振幅與頻率的關系

3、接入電子秤的RC低通濾波電路

根據幅頻、相頻特性公式：

分析可知，當f（頻率）很小時，A(f)=1，信號不衰減的通過；當f很大時， A(f)=0，信號完全被阻擋，不能通過，滿足濾波要求。

五、效果評價

由于本方法只需在電子秤交流輸入側安裝阻容吸收器，實現起來簡單方便，即便三相電源因其他因素影響而產生高次諧波電流，也不會使電子秤產生較高的故障率，從而保證鋁電解多功能天車的正常生產，填充了鋁電解多功能天車原始設計工藝上的缺陷，使得鋁電解多功能天車的運行更加趨于穩定，所以該發明使用效果良好。

目前，在青海黃河水電再生鋁業有限公司電解廠鋁電解多功能天車機組上應用一年多以來，電子秤的故障率得到明顯下降，電子秤的故障率由原來的7.56%降低到現在的1.31%，年節約了成本約60萬余元，同時該裝置可推廣到其他設備保護中，起到良好的經濟效益。

作者簡介：滿朝元 男生于1969.4