高分子比冰晶石在300+kA电解槽新开槽上的应用.pdf

1 8 有色金属 冶炼部分2 0 0 8 年2 期 高分子比冰晶石在3 0 0k A 电解槽新开槽上的应用 陈聪 山西工程技术学院，太原0 3 0 0 0 9 摘要通过3 0 0k A 新开电解槽的生产实践，使用质量稳定的高分子比冰晶石有利于电解槽技术参数的 控制，可以改善电解稽的技术指标，降低原材料消耗和成本，并能为延长电解槽寿命奠定良好基础。 关键词高分子比冰晶石；电解槽；焙烧启动；槽寿命 中图分类号T F 8 2 1文献标识码A 文章编号1 0 0 7 - 二7 5 4 5 2 0 0 8 0 2 一0 0 1 8 0 3 T h eA p p l i c a t i o no fM a c r o m o l e c u l eC r y o l i t ei nt h eN e w R o a s to f3 0 0k AE l e c t r o l y z e r C H E NC o n g S h a n 越E n g i n e e r i n gV o c a t i o n a lC o l l e g e ，T a i y u a n ，S h a n x i0 3 0 0 0 9 ，C h i n a A b s t r a c t T h r o u g ht h ep l a n tp r a c t i c eo ft h en e wr o a s to f3 0 0k Ae l e c t r o l y t i cb a t h ，t h eu s eo fm a c r o m o l e c u l ec r y o l i t ec a nc o n t r o lt h e t e c h n i c a lp a r a m e t e ro ft h ee l e c t r o l y t i cb a t ha n di m p r o v ei t ，r e d u c et h ec o n s u m p t i o no fr a wm a t e r i a la n dc o s ta n dl a yf lg o o df o u n d a t i o nt op r o l o n gt h es e r v i c el i f eo ft h ee l e c t r o l y t i c b a t h ． K e y w o r d s M a c r o m o l e c u l ec r y o l i t e ；E l e c t r o l y z e r ；R o a s ts t a r t u p ；C e l ll i f e 冰晶石氧化铝熔盐电解法是当前工业化炼 铝的唯一方法，作为熔剂的冰晶石在短时间内无可 替代。长期以来，铝电解生产使用2 ．1 ～2 ．3 的普通 分子比冰晶石进行新开槽的焙烧启动。为保证新槽 焙烧能够达到足够的温度，在启动后能够建立高熔 点、规整的炉帮，需在电解槽装槽和启动时人工添加 大量的纯碱以提高电解质分子比，而过多纯碱的添 加容易造成碱局部集中，不利于炭素阴极的吸钠，对 电解槽阴极内衬产生不利影响；并且纯碱的添加将 进一步增大冰晶石的损失和工人的劳动强度，还会 带来安全危害和环境污染。因此，新开槽使用高分 子比冰晶石进行焙烧启动将是电解铝工业发展的一 个必然趋势。山西华圣铝业有限的S Y 3 0 0k A 电解 槽，系列设计年产能2 2 万吨，系列共有3 0 0k A 电解 槽2 7 6 台，于2 0 0 6 年3 月开始对全系列进行通电启 动。 作者简介陈聪 1 9 6 3 一 ，男．山西省原平市人，讲师 l 高分子比冰晶石的应用 该公司在2 0 0 6 年3 月3 0 0k A 电解槽系列焙烧 启动时，开始进行高分子比冰晶石的应用试验，在取 得初步成效的基础上，于5 月份在系列随后的启动 中又进行了扩大试验和推广。通过对多家高分子比 冰晶石的理化指标分析及使用效果对比，选择了焦 作多氟多化工有限责任公司生产的高分子比冰晶石 产品作为原料，其产品质量较为稳定。在电解槽上使 用效果较为理想。 2高分子比冰晶石的应用效果 至2 0 0 6 年9 月底，已使用高分子比冰晶石成功 启动了2 7 0 余台电解槽，取得了较为理想的效果。 2 ．1 装炉情况 选自不同启动阶段的5 台槽 1 3 0 、1 3 2 。、 4 3 0 8 、4 3 2 。、5 3 0 8 ，焦粒0 ．8t ；电解质每块2t ；氟 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年2 期 1 9 化钙5 3 0 。槽为1 ．2t ，其余的为1 ．0t ；纯碱5 3 0 。槽 为0 ．5t ，其余的为0 ．8t ；高分子比冰晶石5 3 0 2 槽 为6 ．5t ，4 3 0 和4 3 2 5 槽为6t ，1 3 0 5 和1 3 2 ‘槽为8t 。 2 ．2 电解槽焙烧情况 表1 表13 0 0k A 电解槽焙烧炉膛温度 T a b l e1 T e m p e r a t u r eo f3 0 0k Ae l e c t r o l y t i cb a t hb a k i n gb e d ／℃ 稽号广F F 犷百导塑等百可可一百了 由表1 可以看出，电解槽的升温速率比较均匀， 启动时炉膛温度超过9 5 0 ℃，说明电解槽焙烧效果 较好。 2 ．3 启动后主要技术参数 2 ．3 ．1 电解质分子比 表2 使用高分子比冰晶石，电解槽启动后前1 0 天分 子比均在2 ．8 以上，分子比变化平缓，很好地满足了 新启动槽对分子比的控制要求，有效避免了添加普 通冰晶石和大量纯碱造成的电解质分子比波动，为 电解槽建立高熔点、规整炉膛创造了有利的条件。 表23 0 0k A 电解槽启动后的分子比 T a b l e2M o l e c u l a rp r o p o r t i o nr e s u l t sa f t e rs t a r t u p 2 ．3 ．2 电解质温度 表3 表33 0 0k A 电解槽启动后电解质温度 T a b l e3 E l e c t r o l y t e st e m p e r a t u r ea f t e rs t a r t - u p ／℃ 由表3 可知，电解槽启动前2 天电解质温度不 石，电解质温度控制较好。 低于9 9 0 。C ，启动一周内不低于9 8 0 ℃，而且温度下 2 ．3 ．3 电解质水平 表4 降平缓，变化较小，说明新启动槽使用高分子比冰晶 表43 0 0k A 电解槽启动后电解质水平 T a b l e4 E l e c t r o l y t e sl e v e la f t e rs t a r t - u p／e m 天数 槽号r 1 r 百r 百F 1 一■■r 1 3 03 82 8 2 92 82 82 82 92 82 72 7 1 3 23 93 02 82 8 2 92 8 2 7 2 8 2 82 6 2 3 03 72 92 92 82 72 82 82 82 72 6 2 3 23 92 9 2 9 2 8 2 82 62 82 82 72 6 5 3 04 13 03 02 8 2 82 9 2 7 2 8Z 8 2 7 从表4 可看出，使用高分子比冰晶石，电解槽启 动后电解质收缩相对较慢，减少了冰晶石冷料的投 入量，有利于其他技术条件的保持。 2 ．3 ．4 炉底压降 电解槽启动后炉底比较干净，没有产生沉淀，炉 底压降在启动一周时低于3 0 0m V ，说明使用高分 子比冰晶石不会对炉底产生影响。 2 ．4 炉膛形成情况 万方数据 2 0 有色金属 冶炼部分 2 0 0 8 年2 期 电解槽效率的高低取决于电解槽是否具有一个 规整的炉膛；而建立一个规整的、稳定的电解槽炉膛 内型是电解曹启动及后期管理的重点。电解质分子 比控制的好坏直接影响电解槽是否能建立高熔点、 规整的炉膛内型。电解槽在采用高分子比冰晶石启 动后一周时炉膛规整，炉帮厚度平均2c n l ，说明使 用高分子比冰晶石启动电解槽有利于形成良好的炉 膛。 2 ．5 阴极吸钠 电解槽启动后，六个下料口火苗颜色基本一致。 无刺眼黄火苗，说明槽内温度均匀，阴极吸钠均匀， 避免了电解槽局部过热或过冷，解决了使用普通冰 晶石添加大量纯碱造成的碱局部集中、阴极吸钠不 均匀而影响槽寿命这一关键问题。 2 ．6 原铝质量 使用高分子比冰晶石启动电解槽可以减少物料 的总投入量，从而减少了杂质的带入量，缩短了原铝 恢复到含A l9 9 ．7 0 ％的时间。使用高分子比冰晶 石启动电解槽，原铝质量平均1 7 天达到含A l 9 9 ．7 0 ％。 3原料消耗 使用高分子比冰晶石启动新电解槽的冰晶石和 纯碱用量分别为3 0t 和0 ．8 ～1 ．5t ，而使用普通分 子比冰晶石启动新电解槽其数值分别为3 2t 和4 ．5 ～5 ．5t 。可见新启动电解槽使用高分子比冰晶石 可降低原材料消耗，从而降低生产成本。 4 高分子比冰晶石应用对电解槽寿命 影响的分析与探讨 在电解槽启动和运行前期，阴极内衬要吸收大 量的钠，特别是在使用石墨化程度较低的阴极碳块 时，阴极碳块和接缝中浸入钠之后生成碳一钠嵌合 物，增大了碳素晶格的距离，使碳块体积膨胀，组织 疏松，而且阴极吸钠造成的膨胀远大于碳块自身的 热膨胀，导致阴极向上隆起；而钠一电解质之间的各 种反应物晶体在碳极中的生长，将产生巨大的结晶 张力，在这种内应力超过碳块的形变能力时，阴极碳 块将发生断裂。 铝电解槽启动时使用高分子比冰晶石，解决了 使用普通冰晶石时需添加大量纯碱造成的钠局部集 中，阴极吸钠不均，钠膨胀应力集中，从而引起阴极 碳极膨胀不均、甚至发生阴极断裂这个关键问题，可 以为槽寿命的延长奠定良好的基础。 此外，电解槽在焙烧启动阶段使用高分子比冰 晶石，阴极内衬缝隙首先渗入的是高分子比、高熔点 的电解质熔体，在启动后电解温度降低期间，高初晶 点的电解质填充液逐渐凝固，有效地堵塞了铝液下 渗的通道，弥补了阴极内衬的缺陷，为延长槽寿命创 造了条件。 5结论 3 0 0E A 电解槽焙烧启动使用高分子比冰晶石， 能更好地满足电解工艺要求；阴极吸钠均匀，有利于 槽寿命的延长；不影响原铝质量，甚至还会使原铝品 位升高加快；对电解槽炉底压降不会产生影响；可以 减少物料消耗，降低工人劳动强度，改善环境，降低 生产成本。 参考文献 1 - 1 ] 邱竹贤．预焙槽炼铝E M 3 ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 李晓波，龚春雷，李佑津，等．高分子比冰晶石在铝电解 槽上的应用口] ．有色金属工业，2 0 0 3 6 5 7 5 8 ． 万方数据