大型预焙铝电解槽生产知识课件.ppt

1、目 录绪 论 了解大型槽，认识大型槽 大型中间下料预焙槽的技术特点及管理思路第一章 铝的性质和用途 第二章 铝电解的基本理论知识第三章 铝电解所用物料及能源 第四章 大型预焙铝电解槽构造 第五章 铝电解槽的预热与启动 第六章 铝电解槽主要操作第七章 铝电解槽非正常期生产管理 第八章 铝电解槽正常生产管理第九章 铝电解生产的计算机控制第十章 病槽及防治第十一章 电解生产的电流效率第十二章 电解生产的电能消耗与能量平衡第十三章 铝电解生产中的常规测量第十四章 铝电解槽阴极破损及对策第十五章 铝电解烟气净化及原料输送一二请在这里输入您的主要叙述内容整体概述三请在这里输入您的主要叙述内容请在这里输入您

2、的主要叙述内容绪论：了解大型槽，认识大型槽（一）四代槽型：1、小预焙槽；2、自焙槽；3、中型边部加工预焙槽；4、大型预焙阳极铝电解槽。一、系列电流大 80kA 80160kA 200400kA（80）大型槽（500kA、600kA）1、输入热量多 Q=k I2Rt 强化散热意识 （结构设计、新材料应用、热场计算合理、重视铝水平管理）小槽怕冷，大槽怕热。2、磁场力大 F=BIL 减小磁力影响(优化母线配置、保持规整槽膛 减少水平电流、较高铝水平增加导体惯量 m.v）绪论：了解大型槽，认识大型槽（二）二、采用中心（中间）下料工艺 1、下料点少而集中 （4-6个点 一线排列）提高AO的溶解性、保持槽

3、底清洁；（沙状AO、质水平适当高、高流速区选下料点、低AO浓度工艺、勤加工，少下料、定期清理积料）2、边部不加工 （侧部热、炉帮易空）保持完好的炉帮。（加强侧部散热、适当加工边部）避免热冲击，减少热振荡；实现零效应管理。绪论：了解大型槽，认识大型槽（三）三、阳极使用多块预焙炭块（24 28 40 20*2 48)1、阳极周期性更换 底部不平 电流不匀；（科学安排换极表,提高换极精度,保持较高的质水平,）2、散热面增大（阳极高矮不等，增大散热面2530%，上部散热约占5055）重视壳面保温 1318cm 1cmAO=6090mv电能 河南铝工业（2006）序号单位产量（万吨）序号单位产量（万吨）

4、序号单位产量（万吨）1 1伊川40.840.88 8发祥7.37.31515鑫旺5.15.12 2万基25.825.89 9渑池7.17.11616郑铝4.14.13 3万方23.523.51010林州6.96.91717华鑫2.22.24 4神火20.620.61111登电6.16.11818禹州2.02.05 5豫联18.218.21212永安5.75.71919沁阳1.91.96 6商电12.712.71313淅川5.65.67 7天元9.49.41414龙祥5.55.5合计G935G935210.7210.72006：氧化铝520（37.9）：电解铝210（22.5）2007：氧化铝7

5、50（38.5）：电解铝306（24.4）我国电解铝发展状况高空发展，产能疯扩年 份电解铝产量（万吨）比上一年增加量（万吨）增加比例（）“八五”1995187“九五”19961903.01.601997217.927.914.681998243.525.611.75199926016.56.82000279.419.47.46“十五”2001337.157.620.622002451.111433.822003554.7103.622.972004668.9114.220.592005780.6111.716.70“十一五”2006935.8155.219.8820071255.9320.13

6、4.21（预计）20081540284.122.62客观认识我国铝工业的发展：我国铝产量占世界的比重二高一资产业 正视责任与义务第一章 铝的性质和用途 1.1 自然界的铝 铝是自然界分布极广，含量极丰富的金属元素，地壳总含量7.35%(8.2%)，第三位，占金属的三分之一，（氧 49.1%；硅 26.3%；四八位 是 Fe、Ca、Na、K、Mg 总占 98.04%其余86种仅占1.96%）性质极为活泼、无元素态单质金属铝（250多种矿物，硅酸盐族类,风化成为粘土）1746年Pott从明矾制取了纯的氧化铝，并被命名为Aluminia（氧化铝），这是由于它是从alum（明矾）中提取出来的。1807

7、1807年，英国H.H.达维试图用电解法从氧化铝中分析出金属，他将此种拟想中的金属称为AluminiumAluminium，此后铝即沿用此名。可提取铝的矿石：铝土矿、明矾石、霞石、蓝晶石等。1.2 金属基本分类 91天然元素 非金属18 金属73种 金属 非金属 O2 Cl2 N2 F2 B P Br I C 黑色金属 Fe Mn Cr 有色金属 轻金属 Al Mg Na K 重金属 Cu Pb Zn 稀有金属 Ta钽 La镧 Nb铌 Zr锆 贵金属 Au Ag Pt 半金属 Si Ge锗 Se硒 Te碲 铝 轻有色金属 1.3 铝的主要特性 第三周期3号主族元素(原子序号为13）,可离解3个

8、电子（3s2 3p1）而为正三价或 正 一价的离子；原子量26.9815427.0 密度 2.699 g/cm3 液态（660 ）2.30 g/cm3，熔点 659 ；沸点 2467 ；硬度为 3；导电系数 3637 10-41 cm-1(为银的36.1），导热系数 2.08 J/cm.s.,熔化热386.6J/g 液固收缩率6.6%，线膨胀系数 2.410-5/，电化当量 0.3356 g/A.h 铝储能银行（生命周期长；产、用异地；节能减排）万能金属 节能环保型，循环性经济主要性质与用途 比重轻 是 Cu的三分之一 航空、航天、交通 导电性优良 为同重铜的1.6倍 电力 良好的导热反光性

9、热交换、反光、炊具 延展性好、可机加性强 机械制造业 良好的防腐性、无毒 建材、装饰、食品包装 非磁性能 精密（航海）仪器 与氧有很大的亲和力，能夺取许多金属氧化物中的氧，将其还原成金属 脱氧剂 易于其他金属组成各种成分的合金 铸造业、汽车工业 再生利用率好 为产量的2025%成本仅5%广泛应用于：124产业：11391 电力、冶金、轻工、化工、航天、机械、建筑、食品 硬度低、弹性小、与铜有电化学腐蚀。第二章 铝电解基本理论知识 2.1 铝电解基本原理 2.1.2.1.1 1 炼铝业发展史 化学法：182518251888 18251888 1825年丹麦H.C.Oersted(H.C.Oer

10、sted(厄尔施泰）用钾汞齐还原(AlCl(AlCl3 3)法K K、NaNa（NaClNaCl.AlClAlCl3 3)、1865 1865 俄.别克托夫提出，德工厂应用MgMg还原冰晶石生产。化学法约生产200200吨。电解法：18541854年德.本生（Bunsen)Bunsen)法.德维尔（DevilleDeville）电解氯化铝氯化钠络盐 18671867发明发电机 18831883年美.布雷德利（Bradley)Bradley)提出了氧化铝溶于熔融冰晶石电解的方案 18861886年美.霍尔（Hall)Hall)和法.埃鲁特（Heroult)Heroult)同时申请了冰晶石-氧化铝

11、熔盐电解专利 霍尔（H-HH-H）电解法 18881888美匹兹堡两台610610 400 400 510 510，1.71.71.8kA 1.8kA，16v 16v 23kg/223kg/2，效率7979 年产8 88.5t8.5t，电耗约30000kwh/t30000kwh/t。2.1.2 基础理论回顾 物质组成与变化物理与化学变化；克原子、克分子、摩尔、化学当量、克当量；电流强度、电流密度、电阻、欧姆定律、分解电压、过电压、极 化电压、电极电位；1摩尔任何物质都含有6.02205l023个分子，这一常数称作 阿佛加德罗常数；两类导体、直线方程（y=ax+b)；溶液-溶质、溶剂、溶（熔）液

12、、浓度溶质量溶液量。物质状态三（七）态（相）（气、液、固、等离子、超固、反物质、辐射场）热传递（传导、对流、辐射）炭阳极的UFj=1.11.2v（惰性2.12.2v）;Uguo=0.50.6v;Ujh=1.7v部分金属离子电位排序与铝比较:负于铝的元素Mg Na Ca K Li 正于铝的元素Fe Si Zn Cu Mn 2.1.3 电解炼铝的基本工艺过程（霍尔电解法）铝土矿 氢氧化铝 氧化铝 电解铝（液铝）铝锭 基本原理的描述：固体氧化铝溶解在熔融冰晶石熔体中，当通入直流电后，在两极发生电化学反应，阳极上得到气态物质，阴极上得到液体铝。其过程为：溶解的氧化铝 铝液（阴极）气态物质（阳极：C+O

13、 O=CO=CO2 2和COCO）反应式：Al2O3（溶解）+1.5C 2Al（液态）+1.5CO2（气态）拜尔法 烧结、联合法 焙 烧 熔于冰晶石 直流电 高温铸 锭直 流 电（950）直流电电解铝生产流程简图 2.1.4 现代铝工业的发展与技术进步 1、电解质的化学性质：传统改良（低分之比、其他体系）；2、槽结构与工艺技术：氧化铝加料技术；窄加工面技术；单围栏槽壳技术；阳极整体提升技术；3、计算机控制技术的广泛应用高度自动化、机械化；4、改进了烟气净化和氧化铝输送技术达标排放；5、提高了阳极、阴极质量降耗（400kwh），延寿（3000d）；6、电磁场实现模拟计算：多点进电、非对称性母线配

14、置，大容量化。7、新材料的应用：高石墨质、全石墨化、可湿润阴极，碳化硅侧块，防渗料，2.2 铝电解质及其性质 冰晶石成分的表示：分子比 (中、俄）Na3AlF6=3NaF.AlF3 重量比 （北美、日本）过量（游离）AlFAlF3 3 (西欧)冰晶石的分子（摩尔）比 电解质（冰晶石）的分子比 重量比 2 37.5f/(100+1.5f)CR3 碱性电解质（冰晶石）CR=3 中性电解质（正冰晶石）CR3 酸性电解质（冰晶石）数氟化铝的分子（摩尔）数氟化钠的分子（摩尔）氟化铝的重量数（比）氟化钠的重量数（比）28442氟化铝的质量氟化钠的质量冰晶石为离子化合物，可离解为：Na+、AlF63、AlF

15、4、F 等。过量氟化铝与分之比 CR 37.5f/(100+1.5f)过量氟化铝 5 8 9.09%10 11 12.7 分 子 比 2.65 2.46 2.40 2.35 2.29 2.20类 型电解质组成 （）电解温度范 围/AlF3CaF2MgF2LiFAl2O3传统电解质37374 45 5965975 改良电解质244535233 945955低物质量比电解质814453945955Grjotheim的电解质分类 Na3AlF6:正冰晶石；Na5Al3F14:亚冰晶石；NaAlF4:单冰晶石。NaFNaFAlFAlF3 3二元系相图冰晶石液相L固相固液NaFNa3AlF6NaF+LN

16、a3AlF6+L生成亚冰晶石的包晶反应点固液沸点曲线固相固相 在 AlF3 的摩尔分数为 0.250.46时，电解质的初晶温度随着AlF3含量的增加而降低，但是AlF3的摩尔分数在0.250.33，即分子比为 3.02.0时，电解质初晶温度随AlF3的摩尔分数的变化率(斜率)相对较小，这意味着电解质分子比的变化对电解质的初晶温度变化的影响相对较小。而分子比在2.01.5 时，电解质初晶温度随分子比变化较大，意味着电解质分子比的微小变化将会使电解质初晶温度发生很大的改变，这对铝电解生产是极其不利；分子比在1.51.2时，电解质的分子比变化对初晶温度变化的影响较小，即电解质初晶温度的稳定性较好，低

17、温电解在理论上是可行的。2.2.1 初晶温度（开始结晶）=熔点 1010 工业电解质：冰晶石（2.32.4）+氧化铝（14%）+氟化镁（45%）+氟化钙（34%）930 添加剂影响：氟化铝 氟化钙 氟化镁 氟化锂 氧化铝 1%降温 2-3 3-4 5-6 8-10 4-5 电解质的成分不同，其初晶温度不同。电解温度初晶温度+过热度（10101515）较低为好 （1520）2.2.2 密 度:单位体积所含物质的质量 单位：g/cm3 9001000 d铝 =2.3g/cm3 d电解质=2.1g/cm3 相差约 10%d冰晶石=3.0350.83210-3 t(1000 2.221）g/cm3 温

18、度；成分。较低为好与铝有较大的密度差2.2.3导电度 物体导电能力的物理量。导电率、比电导-1.m-1 纯冰晶石电导率2.8 0.02（工业电解质2.132.22）/cm 影响因素：温度 氧化铝 电解质含炭 添加剂 增 增 0.6%10%LiF 增 k=2.76-5.00210-2+1.3211010-4-4 2 2 (为氧化铝浓度）越大越好 2.2.4粘 度 表示液体质点相对运动的阻力内摩擦力 单位：pa.s(mpa.s)纯冰晶石（熔）粘度2.810-3 pa.s 粘度过大-流动性差、气体难排、电阻大、氧化铝溶解 困难、炭渣难分离 粘度过小-加快氧化铝沉淀速度、铝易溶解，降低电流效率 影响因

19、素：温度 成分 氧化铝含量 高 CR 增 适中较小（3.010-3 pa.s）各种添加剂对冰晶石熔液电导率的影响 2.2.5表面性质 抵消 液体 表面质点（合力 0）收缩的能力表面张力 N/m-m.j/m2,与接触相性质有关 液-气间称表面张力 液-液间称界面张力 液-固间称 湿润能力，用湿润角衡量 90湿润不良 90湿润性好 湿润性阴极（铝好、电解质差）、阳极适当好、石墨差于炭（阴极）；湿润性与极化；界面张力铝与电解质界面张力大有利减少铝液溶解失。2.2.6挥发性 沸点以下液体分子逸出的程度（定温下蒸气压）在电解温度下电解质分子以气态逸出的现象为电解质的挥发性 挥发性与沸点有关损耗与污染 氟

20、化铝 氟化钠 氟化镁 氧化铝 1260 1700 2240 2980 几种添加剂对电解质性质的影响(p10)初晶温度 密 度 导电度 粘 度 表面性质 挥发性 AO溶解氟化铝 1降 减小 减小 减小 减小界面、表 增大 减小 约2 面张力，增湿润角 氟化钙 1降 增大 减小 增大 增大界面张力 降低 减小 约3 增大湿润角 氟化镁 1降 增大 减小 增大 增大界面张力 降低 减小 约5 增大湿润角 氟化锂 t降低明显 减小 明显提高 减小 影响微小 降低 明显减小 1降 约8 2.4两极反应 阳极主反应 副反应 O2-2e=O 2 Al（溶）+3 CO2=Al2O3+3CO C+2O=CO2

21、CO2+C=2CO 阴极主反应 Al3+3e=Al Na+e=Na 4Al（溶）+3C=Al4C3 总反应Al2O3+1.5C=2Al+1.5CO2 阳极气体中CO2、CO的含量比一般为70:3080:20 直流电耗：1300015000kwh/t.Al 氧化铝消耗：19201940（1889）kg/t.Al 炭阳极单耗：500550 kg/t.Al 氟化盐单耗：2030 kg/t.Al 均以原铝计 2.5 阳极效应 定义：阳极效应(简称效应)是熔盐电解过程中发生在阳极上的一种气膜放电的特殊现象。1、阳极效应发生时的外观现象：(1)火眼冒出的火苗颜色由蓝色变紫进而变黄；(2)电解质与阳极接触周

22、边有弧光放电，并伴有劈啪响声，阳极四周的电解质停止沸腾；(3).槽电压急剧升高到30伏左右，效应信号灯亮。发生阳极效应时 阳极气体二氧化碳降至20左右，一氧化碳升到60左右，另有20左右全氟化碳PFCs （CF4 520 C2F6 1)。先从局部，前奏诱发，再到全槽。2、阳极效应对生产的危害 1）浪费大量的电能；（300kA1000-1200kwh）；2）增加氟化盐的挥发损失,加大了物料消耗；3）效应多发频发，系列电流会降低，影响系列电流的稳定性；4）增大了环境污染（PFC=6500或9200CO2)；Na3AlF6+3/4C=Al+3/4CF4+3NaF Na3AlF6+3/4C+3/2CO

23、2=1/2Al2O3+3/4CF4+3NaF+3/2CO Na3AlF6+C=Al+1/2C2F6+3NaF 5）高热量提高了槽温，降低了电流效率；6)增加工人的劳动强度；阳极效应的危害是明显的，因此，低(零）效应管理技术已成为大型槽新的管理理念，先进铝电解槽阳极效应控制在0.03（0.08）以下。为降低电耗，减少污染，还应控制好效应持续时间（k较多时，则表明铝水吸出量偏多3132 例：300kA铝水平标准高度190mm，阳极标准下降量14.2mm/d，电流效率93.1。管理期三点测得铝水高度200 mm,五日前测得铝水有效值为196 mm，据回转计读数计算五日阳极实际下降72 mm。计算该槽

24、铝水高度有效值，并对照下表安排五日计划。5日出铝计划表 单位：kg 解：5日阳极标准下降量 k=14.2 5=71(mm)MTVV=2003+23196-(72-71)=67+130=197(mm)MTVV与基 准值之差197-190=+7mm 查表知：5日出铝量为11250kg，每日吸出量均为2250kg 答：(略)（p82优点）MTVV与基 准值之差5日总吸出量第一天第二天第三天第四天第五天 20+11mm 1205024502400240024002400 +10 -5mm 1125022502250225022502250 -6 -15mm 1040020502100205021002

25、1006.3.熄灭阳极效应(AEB)6.3.1几种非正常阳极效应及参考处理办法 1）暗淡效应：槽电压较低，1020伏。一般是槽温高，电解质不干净，极距过低。适当提高极距；适当加冰晶石降温；待炭渣分离捞出后熄灭或20v以上时正常熄灭。2）闪烁效应：槽压高且摆。一般是槽膛不规整、阳极长包，或槽温低、极距低、槽底有结壳。抬高极距，加冰晶石并提高槽温；扎空处槽帮，必要时加铝水；待槽压稳定、温度提高后熄灭。3）瞬时效应：刚发生即自动回去，并反复出现。一般是槽温低或两水平低，沉淀多，或系列降电流、停电恢复后抬高阳极，稳定电压，待提高温度后熄灭。6.3.2熄灭阳极效应的作业 熄灭阳极效应就是向槽中补充物料，

26、并驱赶阳极气泡（插木棒、通气、自动升降阳极），使阳极恢复正常工作。大型中心下料预焙槽，计算机兼有自动熄灭效应的程序，可通过效应加工、升降阳极的操作自动熄灭效应；人工熄灭效应是采用效应加工后向阳极下插入木棒，木棒插入高温电解质中产生气泡,赶走阳极底面上的滞气层,使阳极得到净化恢复正常工作。熄灭阳极效应的作业的质量控制点:控制效应持续时间 从效应发生到熄灭的时间间隔称为效应持续时间,即计算机检出时间、效应加工时间和熄灭操作的最少时间之和，一般在35分钟（进一步缩短）。准备充分；方法得当。(p56操作步骤)6.4 抬母线作业（RR）1抬母线作业 阳极导杆固定在电解槽阳极大母线上,随着阳极不断消耗,母

27、线位置不断下降,当母线接近上部结构中的密封盖（罩）板时，必须进行抬母线作业。两次作业之间的时间间隔称为抬母线周期。抬母线周期的长短与阳极消耗速度和母线有效行程有关。母线有效行程长，抬母线周期相应的就长些。T抬=S效（cm）hc（cm/d）？天 大型预备槽一般抬母线周期为15-20天。例：阳极母线总行程400 mm 上安全行程50mm，下安全行程到320（80）mm hc1.467 cm/d 计算 T抬=?解：S效=320-50=270(mm)=27cm T抬=27 1.467=18.4 18(天）答：该槽的抬母线周期为18天 2、抬母线应注意事项 抬母线过程中吊放框架要平稳，准确，不得进行其他

28、作业,同时应注意以下事项：1）抬母线过程来效应。此时铝导杆与母线接触面就会出现电弧火花从而灼伤导电接面或烧毁导杆，因此抬前必须查看报表或与计算机联系,不能在效应等待期间进行此作业,若抬时出现效应,必须停止操作，立即把效应熄灭后，再继续作业。2）带起阳极。由于铝导杆弯曲或拉紧丝杠过紧，导杆紧贴母线，将阳极或临时框架带起，造成被带阳极附近结壳下塌。必须立即停止操作，将带起阳极一端的拉紧丝杠调松，使阳极和临时夹具自动恢复原位，然后再行作业。3）阳极下沉。由于临时夹具未拧紧，当铝导杆的夹具松开时阳极脱落下沉。此时应停止操作，将下降的阳极复位，再拧紧临时夹具。4）铝导杆与铝母线接触处打火花。主要是铝导杆

29、与母线的间隙过大，此时只需加紧拉紧丝杆即可。5）松开卡具应在A、B面对角进行(两边同时操作),避兔提升机构偏斜。(p59操作过程)拾母线作业的质量控制点是：抬母线后阳极卡具的旋紧程度,若卡具不旋紧,此后会出现阳极下滑，为了能及时检查出阳极下滑和下滑的程度,抬前须在阳极导杆沿卡具下侧用彩色粉笔划线,抬后擦去先划的线而重新确认 -6.5 三点测量作业 三点测量是大型电解槽科学管理铝水平的一种有效方法（方法相同）。槽中铝平面形式：不是水平面；槽底不平 一端高、一端低的斜面一端进电；两端低、中间高的弧形隆起两端进电；多个峰谷或漩涡的凹凸面多点进电。加之大型槽槽膛面积大，若从某一点测量，会与实际情况相差

30、甚远。选择多个有代表性的点、进行定期测量，才真正反映铝水平高度。B大面每隔四分之一选点 160kA34、67、910；300kA双23、56、89；40组阳极 56、1011、1516。45度斜钎、插入炉底、上杆水平、计算平均、误差（2cm)重测某300槽磁场分布6.6扎边作业 扎边作业为非规范性操作 意义：对不能自然形成的槽帮可予大面积修补 对低氧化铝浓度给以补充 可降低槽温 _“三低一高”,一般要求：打击头成45度角，扎23遍；离阳极100mm，边扎边补充电解质块；适当抬电压；铝水平高的槽、冷槽忌扎；小头可适当提高频数。6.7捞炭渣作业 1、炭渣的危害：电解质中含炭会增加其粘度和电阻，使槽

31、子趋热。槽中不同部位的炭渣其危害各有不同：中缝：过厚的炭渣隔离了氧化铝的加入与溶解，易引起突发效应；侧部加工面：炭渣易使部分电流旁路，使电流效率下降。电解质表面炭渣多，易引起两极短路，出现阳极效应电压低下、电压波动、局部过热的病征；角部：阳极底掌下聚集炭渣过多，易造成阳极长包，槽子发热。一般捞取炭渣应在阳极效应发生后和在角部换极时进行；2、捞炭渣作业规程：1）打开出铝口，将电解质块捞出堆放在阳极结壳上，用捞勺从里向外掏几下，炭渣就会不断的漂出，用捞勺及时捞出倒入渣箱内。2）阳极效应发生后电解质沸腾激烈，炭渣与电解质分离良好，此时应及时捞取炭渣。3）更换角部极时，侧部聚集在阳极下的炭渣不断漂出，

32、此时应及时捞取炭渣。4）炭渣捞到渣箱中，统一送到指定的位置，不得随意堆放。6.8 短路口作业6.9 停槽作业 第七章 铝电解槽非正常期生产管理 树立分类管理电解槽的思想：新开槽、正常槽、老龄槽、破损槽；电解槽从启动结束到正常生产,需要一定的过渡时期。在这期间，电解槽将继续预热，使槽体建立起热量平衡，它从启动初时的高槽温、高槽电压、高电解质水平，高分子比以及高效应系数，逐渐达到具有足够高度的电解质液和铝液水平，并调整NB达到物料平衡，全面建立起合理的技术条件，使电解生产转入正常生产。非正常期一般需要23个月。其间的主要任务是:建立稳固、规整的槽膛内型;逐步调整技术条件使其达到正常生产的指标。它是

33、铝电解槽能否顺利转入正常、高效生产的关键阶段。新开槽的技术控制主要是：通过电压、槽温管理来熔化电解质 保持足够的液体电解质的量，使边部扎糊良好焦化。那种电解槽启动后电解质水平严重收缩，或短期内烧红槽壳钢板的情况，既不利于电解槽转入正常生产，也将会使槽侧部内衬受到严重破坏，缩短槽寿命。非正常期启动初期（2天）启动后期（23月）7.1铝电解槽启动初期管理 从灌电解质、抬电压至阳极正常工作到第一次出铝为启动初期。初期槽子的特点：槽体，特别是底部炭块仍处于较冷状态（900），热平衡未形成；槽衬焙烧不彻底，需继续焙烧；电解质数量不足，要继续熔化物料；槽中大量的炭粒未捞出；电解质成分未稳定。宜通过高槽温、

34、高槽电压、高效应系数、高质水平、高分子比进一步建立热平衡。管理 重点：电 压 85v 分子比 2.907.2启动后期管理 电解槽启动后1224小时即可灌铝，灌铝后第二天即可出铝，此时电解槽即进入启动后期。管理目标：这期间电解槽虽然技木条件变化不甚激烈,但电解槽的运行却发生着质的变化：一是各项技术条件慢慢演变到正常生产的控制范围；二是 电解槽沿四周逐步形成规整坚固的（槽帮结壳）槽膛内型。当这些变化完成之后,电解槽即进入了正常运行阶段。管理重点是围绕“变化”进行，时间约3个月。管理的主要任务：各项技术条件达到正常生产范围；使电解槽建立起稳固、规整的槽膛内型。7.2.1技术条件的控制 启动后期的管理

35、主要有：槽电压、电解质成分、电解质水平、铝水平与效应系数管理等。1)电压管理（散热大，吸热多）电解槽从启动经过初期阶段,槽电压已从7一8V下降到5.5一4.8V.但正常生产槽的工作电压只有4.10v左右,因此必须在启动后的非正常期内逐渐将电压缓慢降到基准值。启动后一周槽电压可降到4.3v，每天约降0.1v以后每1015天约降0.1v，一个月后降到4.154.18v，三个月降到正常范围。间接控制槽温 2)电解质分子比的 控制：对于新启动槽,电解质的分子比要求较高,第一周应在2.9以上，第一个月内亦应保持在2.8以上,以使电解槽能够以高分子比结晶形成坚固的槽帮,保证进入正常生产期后具有稳定规整的槽

36、膛内型。另外新启动槽阴极内衬会以较快速度吸收含钠盐(NaF),为满足内衬的吸收钠,也需要在启动初期保持较高分子比。某厂非正常期槽电压和分子比的管理时间4h46h 612h 1218h24h48h72h96h电压(v)89786.5766.55.54.84.74.6分子比2.90以上时间5天6天7天第二周 第三周第四周电压(v)4.54.44.34.254.24.154.18分子比2.90以上2.852.802.70 某200kA200kA槽系列启动初期技术参数 第一个月 第二个月 第三个月设定电压/v 4.24.3 4.154.25 4.104.20分之比 2.83.0 2.72.8 2.62

37、.8槽温/9801000 965985 960975铝水平/cm 1315 1416 1517质水平/cm 2630 2226 2022下料间隔 按80效率 按88效率 按90效率效应间隔/h 1321 2124 3648调整分子比计算 使用重量比计算公式（p7778）QAlF3=P（K1-K2）/K2（1+K1）QNaF=P（K2-K1）/（1+K1）使用分子比计算公式 QAlF3=2P（K1-K2）/K2（2+K1）QNaF=P（K2-K1）/（2+K1）上式中：p 槽中液体纯冰晶石的质量 K1、K2 分别为调整前后分子（重量）比 例1、某160kA槽约10000kg 电解质 成分:CaF

38、2 4.9%Al2O3 3.1%分子比2.5（1.25）要调到2.4（1.20）加AlF3?解：P冰晶石部分=10000kg(1-4.9%-3.1%)=9200kg QAlF3=P（K1-K2）K2（1+K1）=9200(1.25-1.20)/1.20(1.25-1.20)/1.20(1+1.25)(1+1.25)=170.37(kg)170.37(kg)QAlF3=2P（K1-K2）K2（2+K1）=2 9200（2.5-2.4）/2.4（2+2.5）=170.37(kg)答：（略）例2 2、某新启动槽 熔体总重1 12 2吨 成分CaF2 5%Al2O3 2.8%分子比2.70(1.35)

39、2.80(1.40)求加Na2CO3?解：3Na2CO3+2Na3AlF6=Al2O3+12NaF+3CO2 3 106 12106 124242 x 1 x 1 X=318X=318 504=0.631 504=0.631 转换系数 P=1 12 2000000 (1-5%-2.8%)=11064(kg)(kg)QNaF=p(K2-K1）(1+K1)=1106411064(1.401.40-1.351.35)(1 1+1.351.35)235.4235.4(kg)(kg)QNa2co3 =235.4235.4kg kg 0.631=0.631=148.54148.54kgkg 答：该槽电解质

40、分子比由2.702.70提升到2.802.80需加纯碱148.54148.54kgkg *3)电解质水平控制:新槽启动后,电解质水平要求较高,目的是通过足量的液体电解质储蓄较多的热量,有利于电解温度的保持和槽衬吸收及炉帮结壳的需要。电解质水平第一周宜保持在280300mm,第二周保持在240270mm,为保证较好的原铝质量第三至第四周降到220240mm,第四周以后逐渐保持在200220mm.电解质高度的控制主要是通过控制槽电压来控制槽内热量输入及冰晶石添加量。电解槽启动后随着槽电压的降低,槽内热收入减少,电解质温度下降,电解质便沿着四周槽壁结晶成固体,从而使电解质水平逐渐下降。4)铝水平控制

41、:新槽启动1224小时可分两次或一次灌入铝水,因此时槽膛较大，铝水高度（防止槽温下降过快较低）一般控制在150170mm。之后由于槽电压逐渐降低,槽帮逐渐形成，槽膛容积逐渐变小,铝水高度会增加,因此,应根据槽膛形成情况适当控制出铝量(150mm)。启动后,三周内炉膛变化较大,无法通过三点测量一次决定5天吸出量,故须每天在出铝前进行出铝端一点测量而确定出铝量（要考虑效率因素）。5)效应系数控制：由于新启动槽前几周无电解质结壳建立起的炉膛保温，其内外温差大，散热量较大,而且前期内衬吸热,电解槽热支出较大,再加上电解质分子比高,其初晶温度高,虽然前期有较高电压维持热收入,但炉底仍然容易出现过冷现象,

42、致使电解质在炉底析出而形成炉底结壳。一旦出现此种情况很容易导致形成畸形炉膛,严重影响电解槽转入正常生产，另外会使阴极内衬出现裂纹、爆层、起坑等危害,导致电解槽早期破损。因此,新启动槽前期必须保持足够的炉底温度，适当增大效应系数,通过效应产生的高热量使炉底沉淀及时熔化掉,保持炉底干净。启动后一月内，效应系数一般15天内为1.01.2次/槽日，1545天内为1.0次/槽日，45天以后逐渐到正常控制。7.2.2 槽膛内型的建立 电解槽转入正常生产的重要标志：一是各项技术条件达到正常生产的范围，二是沿槽四周内壁建立起规整稳定的槽膛内型。槽膛内型是指由槽内四周侧壁表面沉积的一层由冰晶石和刚玉组成的结壳，

43、形成一个椭圆形的结壳槽膛。它是热、电的绝缘体，能够阻止电流从侧壁通过、阻止热量向四周散失，并把槽底的液体铝挤到槽中央部位，使铝液镜面收缩，有利于提高电流效率。电解槽生产中常见有三种不同的槽膛内型：（1）冷槽槽膛（p70图7.4a）冷槽膛，边部伸腿长而肥大，有的延伸到阳极之下,致使炉底冷而引起沉淀、电解质温度低而发粘、氧化铝溶解性能变差，时间长了炉底便长成硬壳，使电解槽上部返热而熔化槽帮，形成畸形槽膛并引发病槽难以管理。(2)热槽槽膛（p70图7-4b）热槽膛的边部伸腿薄而短,甚至无边部伸腿，铝液、电解质液摊得很开,直接与边部内衬接触。这种槽一是铝损失量增大；二是易出现边部漏电，产生水平电流，大

44、幅度降低电流效率；三是容易烧穿边部,引起侧部漏槽。(3)正常槽膛（图7-4c）正常槽的边部伸腿均匀分布在侧部四周,铝液被挤在槽中央部位,电流从阳极到阴极成垂直通过。具有这种槽膛内型的电解槽技术条件稳定,电解槽容易管理,电流效率很高。因此,在新槽炉膛建立过程中,必须避免形成过冷或热槽炉膛。启动初期一旦形成畸形槽膛，以后纠正就十分困难 如何认识正常槽的炉膛内型 炉膛内型是由电解温度、槽体的散热和保温条件所决定的。正常条件下要求阳极正投影下不能有伸腿，侧块、人造伸腿上有一定厚度结壳（炉帮）。炉膛内型一般指：伸腿情况、炉帮情况和沉淀情况。伸腿情况炉底保温、侧部散热；炉帮情况电解温度（过热度）、侧部散热

45、；沉淀情况炉底保温、铝水平、质水平、NB、电解温度、AO物性。规整的炉膛内型是铝电解槽稳定、高效运行的先决条件。第八章、铝电解槽正常生产管理 经过23个月非正常期技术条件的调整，槽膛已经形成，其他技术参数已调到预期范围，槽子即进入正常生产期。但槽子的技术参数是动态变化的，它会受到生产过程、操作失调、外界条件等因素的影响，要保持相对的稳定，需要靠物料及能量不断有效的调整才能实现，这种调整、把握就是生产管理的主题，因此：槽子平稳运行是我们管理的主体；做好生产槽的调整管理是槽子平稳运行的必要条件。8.1铝电解槽正常生产的特征 1、火苗呈淡紫兰色或淡兰色，从火眼喷射有力，槽温930950,电解质颜色红

46、黄适中；2、槽压稳定（4.004.15v）无超过100mv的摆动；3、阳极周围电解质沸腾均匀，炭渣分离好；4、分之比、两水平稳定、合理，用铁钎插入槽内取出，电解质与铝液界限清晰、分明；5、槽面上有完整结壳，结壳疏松好打；6、侧部槽帮形成良好，槽底沉淀和结壳稀少，槽膛内型规整；7、阳极不氧化、不长包、不掉块。火苗与槽况及电流效率的关系 火 苗 颜 色 喷射状态 电流效率（%）槽 况 黄色 无力或有力 79-84 浓黄有力为热行程 黄兰色 无力 84-86 时冒时回为压槽 蓝白色 无力 79-83 冷行程兰、淡兰、紫罗兰、有力 88-94 正常行程淡紫、兰黄预焙槽正常生产主要技术条件电流强度 工作

47、电压 分子比 槽 温 电解质水平与额定值（v）（）（cm）正负差4.004.15 2.32.4930-950 20-22 0.5kA 铝水平 效应系数 AO浓度 CaF2浓度 MgF2浓度（cm）（次/槽.日）（%）（%）（%）1820 0.050.11719（冬）（0.30.5）1.53.5 3-4 4-58.28.2正常生产的技术管理 维持中间下料预焙槽高效稳定运行的根本就是通过技术管理做到热量平衡和物料平衡，而影响热量平衡和物料平衡的技术参数主要有：影响热量平衡：电压、效应、铝水平、保温料;影响物料平衡：NB、加工、效应等待.其中最有代表性的为RC TAP NB。现于分述：8.2.1 电

48、压管理 现代大型槽的电压管理 一般由计算机按照设定电压及应用程序自动执行。V=IL/s+b=aL+b 电压管理是电解槽能量平衡的主要管理，其实质是增、减极距的槽电阻管理“过热度”调节的主要手段。电压分类 VBASE目标电压，是目标管理争取达到的计划目标值；VNOM设定电压，又称公称电压，是根据槽况定出的电压值，它是计算机执行AC的依据。VNET工作电压，亦称净电压，是不含AE的槽电压，一般 RC良好的，工作电压比设定电压低2030mv时。VACT全电压，是工作电压、效应分摊电压的和。VAE=2060mv，所以：VACT VNET VAE设定电压的影响与调整B区C区 A区 设定电压偏高，AE少发

49、 C区 设定电压偏低，AE多发 B区 设定电压合适，无异常 和AE超时 VACT VNET VAE 设定电压 槽况、效应 管理良好的槽子，在电压时间图上VACT和VNET应保持大致不变（2060mv)的距离，既不分道扬镳，也不合二为一。两条曲线的靠拢与分离都属于设定电压不当所引起。A区电压时间VACT VNET合二为一分道扬镳区保持大致不变区工作电压的组成VNET=V阳+V极化+V电解质+V阴+V周母 V阳=330350mv，炭块、导杆钢爪、焊接、组装、卡具压接；V极化=1700mv，霍尔法基本不变；V电解质=14701500mv，成分、过热度、极距；V阴=350380mv，与槽龄、阴极材料、

50、组装有关，短期不变；V周母=180200mv，设计建成后不变。=4.004.13v V V平=V V阳+V+V质+V+V极化+V+V阴+V+V周母+V VAE+V+V公用母 V VAE=0.00.020200.00.060v60v 6024.(tVVKNET）效 例：某系列，槽平均工作电压4.10v，平均效应系数0.3次/槽日，平均效应电压29.0v,效应持续时间5分钟，其全电压多少？解：V VAE=0.0260.026（v)v)VACT VNET VAE 4.10+0.026=4.126v 答：（略）6024.(tVVKNET）效6024510.40.29(3.0）（3）设定电压的调整 （p