新型阴极钢棒结构铝电解槽生产实践.docx

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新型阴极钢棒结构铝电解槽生产实践
杨丹丹
（中电投宁夏青铜峡能源铝业集团青铝股份有限公司，宁夏青铜峡751603）
摘要：以375kA系列新型阴极钢棒结构铝电解槽为实践对象，通过低电压低分子比工艺控制模式，探索合适的工艺控制条件，在强化过程控制能力的基础上实现了电解槽低耗高效安全稳定运行。
关键词：新型阴极钢棒结构铝电解槽技术；工艺控制技术；节能降耗
Productionpracticeofnewcathodesteelbarstructureforaluminiumelectrolysis
YangDan-Dan
(ChinaPowerInvestmentCorporationNingXiaQTXEnergy-ALgroupco.,LTD.,QingTongXia751603,NingXia)
Abstract:IntBytaking375kAnewstructureofaluminiumelectrolyticcellcathodesteelbarasapracticeobject，theauthortrytoexploretheprobableprocesscontrolconditionsthroughtheexplorationoflowvoltagelowmolecularratioprocesscontrolmodel.Andfinallyrealizesthestableoperationofelectrolyzerofhighefficiencyandlowconsumptionsafetybasedonstrengtheningtheprocesscontrolability.
Keywords:Newcathodesteelbarstructureofaluminumelectrolyticcelltechnology;Processcontroltechnology;energysaving
1前言
铝冶金工业的能耗和污染问题，使其发展长期受到能源和环保政策的制约。电解铝工业节能减排技术一直成为国内外铝行业技术工作者的重点主攻目标和行业发展趋势，对我国实现节能减排目标、促进国民经济可持续发展意义和作用重大。尤其是在世界金融危机、能源危机、经济形势和环保政策的多重压力下，电解铝行业面临着严峻的考验。特别是近年来为了铝电解降低电耗低成本控制模式，各大研究机构或设计院在降低阴极的水平电流和改进熔体流场在阴极材质与结构等方面进行了潜心地研究和工业试验，为节能型大型电解槽发展提供了新的基础研究和工业技术支撑[1]，同时也促进了各铝业公司为追求良好的经济技术指标，降低生产成本所采取的工艺控制理念地深入转变。本文阐述了某厂375kA系列新型阴极钢棒结构铝电解槽在低电压低分子比工艺控制模式下的生产实践。
2新型阴极钢棒结构铝电解槽设计基本概况
目前铝电解槽的阳极电流通过铝液层传递到阴极，同时铝电解槽周围母线的电流在内衬熔体区也形成一了个磁场，铝液中的水平电流和垂直磁场相互共同作用产生电磁力，从而推动铝液的波动，波动越大，铝电解槽极距保持就较高。新型阴极钢棒结构铝电解槽通过改变阴极钢棒的结构及与阴极炭块的组合形式[2]（如图1所示），减少水平电流以减小槽内铝液流体的流动和波动性，提高电解槽的有效极距，提高了电解槽的稳定性，也减少了对阴极炭块的冲刷，提高了阴极使用寿命。计算模拟的结果表明[3]，铝液层中的水平电流减少20％（如图2所示），电解槽内铝液流速与铝液界面的变形得到明显改善，从而达到大幅降低槽电压，提高电流效率的目的。为保持低电压控制模式下，电解槽槽内衬内保温设计和槽壳都得到了进一步的优化，以保证电解槽能量平衡提高能量的利用率。

图1.电解槽阴极炭块设计

图2.电解槽水平电流对比
3电解槽焙烧启动
由于新型阴极钢棒结构铝电解槽阴极结构表面未作改变，电解槽的焙烧方式依旧采取具有熟练经验、升温梯度可控的焦粉焙烧方式。为了充分发挥焦粒焙烧法的优势，尽可能避免其缺点，技术团队考虑电解槽内保温的特性采用了96h焙烧时间，介质选择电阻率为150-180μΩ粒度控制在2mm-5mm的电煅石油焦，通过严守电解槽焙烧启动规程，强化铺焦粉、挂极、软连接安装、装炉等各个环节操作质量的监督，专人负责-专人检查。电解槽焙烧升温梯度受控（如图3所示），焙烧效果良好。由于电解槽内衬保温性能增强的特性，电解槽启动均采用湿法无效应启动，启动过程中不仅有效的对炉膛进行了二次预热，同时也避免了高温对阴极炉膛的热冲击，为后续电解槽技术条件低电压优化运行提供了坚实的基础。

图3.电解槽焙烧升温曲线
4电解槽低电压低分子比工艺控制
电解槽启动24小时后，一次灌入12t铝水，铝水平达到16cm时开始出铝。为