200+kA预焙槽焙烧启动技改工程综述.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年3 期2 3 2 0 0k A 预焙槽焙烧启动技改工程综述 戴小平，丁心耿，陈蒲明 中国铝业青海分公司，青海大通8 1 0 1 0 8 摘要全面总结青海铝2 0 0k A 预焙槽焙烧启动的技术特点，对焙烧启动的主要控制技术进行了较详细 的分析，论述了采用焦粒焙烧、湿法效应启动、焙烧7 9h 、在四端进电的短路口斜立柱母线处采用四个分 流器分流、软连接技术的方法是可行。 关键词预焙铝电解槽；焦粒焙烧；启动；槽寿命 中圈分类号T F 8 2 1文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6 0 3 0 0 2 3 0 3 S u m m a r i z i n go nS t a r t u po f2 0 0k AP r e b a k i n gA l u m i n i u mE l e c t r o l y s i sC e l l D A IX i a o p i n g ，D I N GX i n - g e n ，C H E NP u m i n g C H A L C OQ i n g h a iB r a n c h ，Q i n g h a i ，D a t o n g8 1 0 1 0 8 ，C h i n a A b s t r a c t T h es t a r t u pf o r2 0 0k Ap r e - b a k i n ga l u m i n i u me l e c t r o l y s i sc e l lo ft e c h n i c a li n n o v a t i o np r o j e c ti nQ i n g h a i A l u m i n i u mC o r p o r a t i o ni sa n a l y z e di nd e t a i l ．T h ef o l l o w i n gp r o c e s si sp r o v e df e a s i b l eb yo u rp r a c t i c e c o k eg r a n u l eb a k i n g ，h u m i d ．e f f e c ts t a r t u p ，7 9hc o n s e c u t i v eb a k i n g ，d i s t r i b u t e db yf o u rc u r r e n td i s t r i b u t o r ，a n ds o f tc o n n e c t i n g ． K e y w o r d s P r e b a k i n ga l u m i n i u me l e c t r o l y s i sc e l l ；C o k eg r a n u l eb a k i n g ；S t a r t u p ；C e l ll i f e 中国铝业青海分公司铝电解“八五”技改工程是 在原属的第三电解分厂5 ．5 万t2 0 0k A 预焙槽的 基础上，续建年产量8 ．5 万t 电解铝项目，电解槽 槽型为S Y 2 0 0 ，原有电解槽1 0 8 台，新增电解槽1 6 0 台，这样使整个系列电解槽达到2 6 8 台，形成1 4 万t 电解系列，成为目前国内已投产的最大铝电解系列。 该工程于2 0 0 3 年1 2 月开始投产，由于受供电量的 影响，断断续续开槽，目前已投产1 0 8 台。本文对该 工程投产过程的实践以及经验和教训进行总结。 1 S Y 2 0 0 电解槽主要技术特点 S Y 2 0 0 电解槽具有合理的母线配置、最佳的磁 流体稳定性、良好的热平稳、合理的槽壳结构等特 点。其技术特点如下 1 采用3 0 0m m 窄加工面； 2 采用干式防渗材料； 3 采用大面四点的母线进电方式，四个立柱 作者简介戴小平 1 9 6 8 一 ，男，江苏省武进市人，高级工程师 母线电流为均等供电，每个立柱母线电流约为5 0 k A ； 4 阳极升降机构为螺旋丝杠起动机构； 5 打壳下料机构S Y 2 0 0 预焙槽为中间点式下 料，设计采用最新一代筒式定容 1 ．8k g 下料器。 电解槽主要结构参数电流强度2 0 0 k A 、阳极电 流密度0 ．7 2 15A ／c m 2 、阳极炭块15 0 0m m 6 6 0 m m 5 5 0m m 、2 8 组阳极、4 个阳极钢爪、槽壳外形 1 1 ．5 9 4m 4 ．7 9 0m 、阴极炭块32 5 0m m X5 1 5m m 4 5 0m m 、1 8 组阴极炭块、槽膛平面1 0 ．6m 3 ．7 8 m 、大面加工面3 0 0m m 、小面加工面4 2 0m m 、阳极 升降速度1 0 0m m ／m i n 、4 点下料点、集气效率 9 8 ％、阳极升降行程4 0 0m m 。 2焙烧启动技术方案的选择 2 ．1 焙烧方法的选择 近几年，国内外大型预焙槽焙烧大都采用焦粒 万方数据 2 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年3 期 焙烧法，焦粒焙烧是一种成熟的、正在大力推广的技 术，焦粒焙烧已成为了大型预焙槽焙烧方法的主 流【1 ] ，参照国内外对大型预焙阳极电解槽焙烧启动 经验，根据青海分公司1 6 0k A 预焙槽以及“五五”工 程2 0 0k A 预焙槽焦粒焙烧工艺的经验及实际情况， 决定对“八五”工程2 0 0k A 预焙阳极电解槽采用焦 粒焙烧法。 2 ．2 焦粒焙烧技术要点 关键是选择粒度较好的焦粒，尤其是焦粒铺设 与挂阳极质量、软连接和分流器的应用与拆除效果 等。 2 ．2 ．1 选择正确的铺焦挂极方法 铺焦挂极很重要，因为它直接决定了焙烧的效 果，铺设焦垫的厚度和阳极的质量的好坏直接决定 了焙烧时阳极电流分布的大小及槽内各部位温度是 否均匀等、焙烧时阳极是否出现脱极现象。 2 ．2 ．2 阳极母线与导杆之间采用软连接器进行连 接。 采用软连接可以保证阳极与焦粒始终良好的接 触，能够避免因电流不均造成的局部过热现象，还能 吸收焙烧过程中相关部位热变形的影响。安装前软 连接与阳极导杆及阳极大母线接触各部位应当清 扫、打磨干净，各部位螺栓必须紧固，以防止接触不 良发生打火现象。 2 ．2 ．3 分流器的选择 选择分流片作为分流器，分流片为尺寸为 20 0 0m m 2 0 0m i D _ 2m m 六片软钢带，分流采用 在四端进电的四个立柱上进行，将准备好的分流器 4 组储 ，一端压接在阳极大母线上，另一端压接 在进电立柱母线上，要求压接前对该部位要打磨干 净。分流器的分流量不是固定的，在通电初期槽电 压较高，分流器本身温度低，电阻率低，因而分流较 多。随着焙烧的进行，槽温升高，槽体电阻下降分流 器温度升高，其电阻率亦升高，此时焙烧槽的电流会 自动提升。其两头采用钢板，中间为软钢带。这样 就能保证了分流片的强度，分流量经计算初期为 5 0 ％～6 0 ％左右。 2 ．2 ．4 通电焙烧升电流梯度 为确保焙烧槽的焙烧温度均匀平稳上升，减少 对电解槽的热冲击。制定了如下的送电梯度送电 时间分别为0 、3 、5 、8r a i n 时，电流强度分别为8 0 、 1 2 0 、1 6 0 、2 0 0k A 。在送电时，冲击电压不得超过 6V ，否则必须立即降低电流强度。 2 ．2 ．5 分流器拆除 焙烧达到6h 后开始拆除分流器，四套分流器 同时拆除完毕。每拆除一套，拆除期间电压上升不 允许超过0 ．5V ，若电压急剧上升应停止拆除工作。 检查阳极电流分布，若有异常及时调整，电压稳定后 再继续拆除。拆除过程中防止打火，全部拆除后槽 电压不允许超过4 ．5V 。 2 ．2 ．6 ’焙烧时间与电压 根据青海分公司1 6 0k A 预焙槽7 2h 焦粒焙烧 启动的经验[ 2 1 ，并考虑焙烧启动期间根据供电平峰 谷的电价差，进行“避峰填谷”用电，确定晚上1 7 0 0 焙烧，凌晨启动，可以节约大量的电费支出，因此 2 0 0k A 预焙槽焙烧时间选择7 9h 。焙烧时间分别 为2 4 、4 8 、6 6 和7 9h 时的槽电压分别为3 ．4 、3 ．0 、 2 ．5 ～3 ．0 和2 ．5 ～3 ．0V 。 2 ．2 ．7 焙烧温度、电压与时间的变化情况 6 8 6 号槽焙烧温度、电压与时间的曲线图见图 1 ～2 。 焙烧时间／l l 图16 8 6 号檀焙烧温度与时间的曲线图 F i g ．1 C u r v eo fb a k i n gt e m p e r a t u r ea n dt i m e f o rN o ．6 8 6c e l l 之 兽 图26 8 6 号槽焙烧电压与时间的曲线图 F i g ．2 R e l a t i o nf o r mb e t w e e nt h eb a k i n g v o l t a g ea n dt i m eo fN o ．6 8 6 2 ．3 启动方法的选择 2 0 0k A 预焙槽在通电7 9h 后，电解槽内平均温 度达9 0 0 ℃以上，且槽内有一定数量的液体电解质， 此时已具备启动条件。通电7 3h 后拧紧卡具，拆除 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年3 期2 5 软连接。用溜槽分两次灌人液体电解质6 ～8t 进 行湿法效应启动。 3焙烧启动期间出现的问题 3 ．1 启动期间脱极现象 “八五”开槽我们安排一次通电1 0 台槽，即系列 两个车间各一次通电焙烧5 台槽，由于启动槽数多， 启动需要电解质达6 0 多吨，培养电解质的母槽有 6 0 多台之多，启动初期由于灌入电解质的量不足， 出现了5 6 8 4 和6 6 1 3 两台槽启动期间脱极2 块的 现象，主要原因就是灌入电解质量不足，抬电压过 快，造成了脱极。以后的启动注意到了此问题，启动 过程很顺利。 3 ．2 焙烧期间发生漏炉渗漏电解质 焙烧启动期间出现阴极钢窗渗漏电解质的现 象，以前也出现过。以前采用铝液焙烧法曾出现过 停槽小修的情况[ 3 I 。但尤其是“八五”工程后8 0 台 槽的前2 0 台电解槽，在两次通电焙烧期间渗漏电解 质有5 台，达到了2 5 ％，“八五”电解槽焙烧期间渗 漏电解质情况见表1 。我们采取了高压风强制冷 却，断开该阳极导杆与母线的连接、调整阳极电流分 布，以及摘除对应的阳极组等方法，通过以上处理以 及启动期间的跟踪监护，虽然使电解槽保持了正常 运行，但为以后电解槽的维护留下了隐患和缺陷，目 前这些电解槽运行良好。为防止渗漏现象的发生。 应在以下几个方面采取措施 1 严把电解槽筑炉材料、筑炉工艺质量关； 2 焙烧期间对电流过大的阳极要及时做好分 流工作，不至于电流过于集中，导致局部温度过高； 3 可采用焦粒和石墨碎混合料进行焙烧，避 免冲击电压过高； 4 选择底掌要平、阳极导杆要直的阳极挂到 焙烧槽上，防止阳极电流分布不均匀； 5 分流器循环使用3 次后，有的已氧化严重， 要及时更新； 6 软连接安装时压接面进行打磨处理。 表1 电解槽焙烧期间渗漏电解质情况表 T a b l e1 E l e c t r o l y t el e a k a g eo fc e l l d u r i n gt h eb a k i n gp e r i o d 4结论 “八五”工程2 0 0k A 预焙槽采用焦粒焙烧，湿法 效应启动，焙烧7 9h ，在四端进电的短路口斜立柱母 线处采用四个分流器分流、软连接技术是可行的。 为避免冲击电压过高，可采用焦粒和石墨碎混合料 进行焙烧。焙烧启动期间一定要形成高分子比的电 解质，分子比要不低于2 ．8 ，以形成良好牢固的高分 子比炉帮。系列一次通电焙烧1 0 台槽，并在焙烧启 动期间根据供电平峰谷的电价差，进行“避峰填谷” 用电，晚上1 7 0 0 焙烧，凌晨启动，节约了大量的电 费支出。 参考文献 [ 1 ] 赵无畏．现代预焙电解槽焦粒预热焙烧启动研究[ J ] ． 轻金属，2 0 0 3 2 3 4 ． [ 2 ] 戴小平．1 6 0k A 预焙檀7 2h 焦粒焙烧启动新技术[ A ] ． ／／中国有色金属学会第二届青年论坛学术会议论文集 [ C ] ，2 0 0 4 5 5 5 9 ． [ 3 ] 戴小平．预焙槽炉底破损的特征以及检测和维护[ J ] ． 轻金属，2 0 0 2 9 3 4 ． [ 4 ] 焦庆国．预焙铝电解槽焦粒焙烧启动方法探讨[ J ] ．铝 镁通讯，2 0 0 3 2 2 2 2 5 ． 万方数据