如何建立可靠爐幫的探討

朱鵬飛

【摘 要】本文闡述了建立爐幫的重要性，并提出了建立爐幫的方法。

【關(guān)鍵詞】電解槽；爐幫

0.引言

自中間加料電解槽投產(chǎn)以來(lái)，特別是近幾年我國(guó)350KA以上電解系列進(jìn)入迅速發(fā)展的新階段后，電解槽爐幫形成困難的問(wèn)題表現(xiàn)得越來(lái)越突出，相當(dāng)部分槽齡超過(guò)2年后，散熱孔發(fā)紅，局部側(cè)部碳?jí)K或碳化硅磚被電解質(zhì)腐蝕、沖刷得幾乎不剩而漏爐，嚴(yán)重影響槽壽命的延長(zhǎng)和生產(chǎn)的穩(wěn)定。近兩年投產(chǎn)的300KA及350KA大型預(yù)培槽都采用碳化硅復(fù)合氮化硅側(cè)塊，以強(qiáng)化散熱，但爐幫形成仍然很不理想。部分槽運(yùn)行不到一年，側(cè)磚已全部腐蝕完，不得不小修換上新的復(fù)合側(cè)塊。如何使電解槽自然形成堅(jiān)固的爐幫，阻擋對(duì)側(cè)塊的沖刷和腐蝕，是擺在設(shè)計(jì)、材料制造及電解生產(chǎn)人員面前的迫切任務(wù)。

1.設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題

（1）電解車間窗戶布置應(yīng)盡量在主風(fēng)向，以強(qiáng)化電解槽側(cè)部散熱，屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)要便于空氣的對(duì)流。

（2）電解槽出鋁端及煙道端應(yīng)設(shè)計(jì)風(fēng)格板，以使電解槽小面散熱狀況得以改善。

（3）側(cè)部使用碳化硅磚有利于槽內(nèi)過(guò)剩熱量的散發(fā)，但使用厚度75mm、90mm或碳化硅復(fù)合普通碳?jí)K，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。就目前生產(chǎn)狀況來(lái)看，采用90mm的碳化硅復(fù)合氮化硅材料似乎為最優(yōu)選擇，粘結(jié)了普通碳?jí)K的碳化硅散熱性能大大降低，不利于形成爐幫，而75mm原碳化硅磚盡管散熱最優(yōu)，但爐幫形成不好時(shí)，使用壽命也較短。

（4）電解槽設(shè)計(jì)要設(shè)法降低水平電流分量，才能利于爐幫的形成。要使水平電流有效降低，最有效的辦法就是降低爐底壓降、在選擇陰極材料時(shí)使用半石墨化碳?jí)K，半石墨化陰極碳?jí)K電阻率是半石墨質(zhì)碳?jí)K的一半。也就是說(shuō)使用半石墨化碳?jí)K后爐底壓降可由目前的350-450mv降低到250-350mv，為降低電耗提供很大的空間。盡管半石墨碳?jí)K的價(jià)格是半石墨質(zhì)碳?jí)K的3-4倍，但因電耗降低成本在一年左右即可收回，而使用半石墨化碳?jí)K使槽壽命延長(zhǎng)將給企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

（5）大型槽爐膛長(zhǎng)度增加了，下料點(diǎn)數(shù)應(yīng)相應(yīng)增加，才利于槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度均勻，采用6點(diǎn)下料會(huì)使下料點(diǎn)處形成少量沉淀甚至結(jié)殼，而邊部因電解質(zhì)用氧化鋁濃度低而溶解爐幫。

2.生產(chǎn)管理中需注意的事項(xiàng)

（1）焙燒中要使每個(gè)陽(yáng)極的電流分布盡量一致。啟動(dòng)前電解槽各部溫度達(dá)到800℃以上。這樣才能達(dá)到焙燒人造伸腿的目的。

（2）啟動(dòng)后，不要撬動(dòng)電解槽4個(gè)加工面上的電解質(zhì)墻，緩緩提高溫度，進(jìn)一步焙燒人造伸腿，電解槽啟動(dòng)后，視槽內(nèi)物料熔化和槽溫情況，在啟動(dòng)后24小時(shí)灌鋁，灌鋁后水平要達(dá)到13-15cm以使人造促腿處溫度下降，為附著電解質(zhì)創(chuàng)造條件。

（3）啟動(dòng)后的三個(gè)月是形成爐幫的關(guān)鍵階段，灌鋁1-3個(gè)月內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)條件按下表保持：

1）電解質(zhì)水平：灌鋁后30-35cm，一周后26-30cm，二周后24-26cm，三周后22-24cm，四周后達(dá)到20-22cm。

2）鋁水平：灌鋁后13-15cm，一個(gè)月內(nèi)11-19cm，2個(gè)月19-21cm，3個(gè)月22-25cm。

3）下料間隔：灌鋁加保溫料后控料2小時(shí)，電壓4.5v內(nèi)半自動(dòng)控制，下料間隔80秒，2天后全自動(dòng)控制，下料間隔70秒，3天后下料間隔65秒。

4）效應(yīng)系數(shù)：一周內(nèi)1.0次/槽.日，2周-3個(gè)月0.5次/槽.日常0.2-0.3次/槽.日。

5）分子比：第一周2.85-3.00，第二周2.8-2.7，第三周至一個(gè)月2.7-2.6.第二個(gè)月2.6-2.5，第三個(gè)月正常2.35-2.45。

6）槽電壓：灌鋁后5V，8小時(shí)后降至4.6—16小時(shí)后降至4.5—4.7V，24小時(shí)降至4.5V，滿3天降至4.2V，滿5天降至4.12V，滿15天降至3.99V，滿20天降至3.94V，滿28天降至3.85V。

7）電解溫度：一周內(nèi)970-980℃，一周至一個(gè)月965-975℃，一個(gè)月至2個(gè)月960-970℃，兩個(gè)月以上950-960℃。

（4）爐幫形成的好壞與爐底的狀況直接相關(guān)。為了保持爐底的相對(duì)干凈，使陰極電流布均勻，槽內(nèi)水平電流最小應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1）電解槽控制軟件要可靠，能有效地將電解質(zhì)中氧化鋁濃度控制在1.5-3%范圍。

2）盡量減少非計(jì)算機(jī)控制而進(jìn)入槽中的氧化鋁量，主要為：換極時(shí)盡量控制氧化鋁進(jìn)入槽中，撈塊要徹底，加強(qiáng)管理避免下料點(diǎn)處形成大堆料；控制好超濃相輸送系統(tǒng)風(fēng)壓，防止回風(fēng)管大量漏料；不提倡邊部加工，換極時(shí)打開(kāi)殼面能將極拔出即可；維護(hù)好打殼下料裝置，使其正常工作。

3）保持槽內(nèi)足夠的電解質(zhì)量，并使其成份合理，增加電解質(zhì)中氟化鈣，氟化鎂含量，降低分子比能有效降低電解質(zhì)初晶溫度，有利于電流效率的提高，但也使電解質(zhì)對(duì)氧化鋁的溶解度降低，容易在爐底形成大量沉淀和結(jié)殼。從而造成爐幫發(fā)紅，350KA電解槽爐膛內(nèi)陽(yáng)極填充率高，相對(duì)于180KA、200KA電解槽來(lái)度，電解質(zhì)量增加不多，而單位時(shí)間進(jìn)入槽內(nèi)的氧化鋁量卻大大增加了，因此必須提高電解質(zhì)對(duì)氧化鋁的溶解度，即分子比不可過(guò)低，鈣鎂鹽含量不可過(guò)高（我公司要求分子比控制在2.35-2.45）。

4）爐幫形成的關(guān)鍵在于保持電解質(zhì)較低的過(guò)熱度，并長(zhǎng)期穩(wěn)定。槽電壓及鋁水平對(duì)電解質(zhì)過(guò)熱度的影響最大。將槽工作電壓按極距3.8-4.2cm的范圍內(nèi)設(shè)定不會(huì)影響電流效率，過(guò)高的工作電壓使槽溫上升、爐幫發(fā)紅。鋁水平對(duì)電解質(zhì)過(guò)熱度也有一定影響，鋁水平越高，電解槽側(cè)部散熱量越大，爐幫形成越好，但過(guò)高的鋁水平使?fàn)t底變冷，易于形成爐底結(jié)殼。350KA電解槽陽(yáng)極、陰極電流密度較高，鋁水平的保持應(yīng)略高些，一般保持在20-25cm為佳。保溫料厚度、電解質(zhì)中碳渣多少等都會(huì)影響電解質(zhì)過(guò)熱度。最好將電解質(zhì)過(guò)熱度控制在8-12℃，但過(guò)低的過(guò)熱度，易出現(xiàn)冷槽，難以長(zhǎng)期穩(wěn)定。

5）電解槽的效應(yīng)系數(shù)越低越利于爐幫的穩(wěn)定。國(guó)外先進(jìn)鋁廠將效應(yīng)系數(shù)控制到0.01次/槽.日，說(shuō)明其電解槽熱場(chǎng)設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)達(dá)到了很高的水平。

青海鋁業(yè)200KA電解槽取消了效應(yīng)等待，效應(yīng)系數(shù)達(dá)到了0.12次/槽.日，由于黃河鑫業(yè)350KA電解槽大多數(shù)槽效應(yīng)滯后說(shuō)明電解質(zhì)中氧化鋁濃度相對(duì)偏高，目前還具備進(jìn)一步降低效應(yīng)系數(shù)的條件。

3.結(jié)論

大型鋁電解槽形成穩(wěn)定堅(jiān)固的爐幫，對(duì)提高電流效率、延長(zhǎng)槽壽命具有十分重要的意義，需設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理人員共同努力才能達(dá)到目的。眼下，我國(guó)大型電解槽數(shù)量越來(lái)越多，但經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)離發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的距離，尤其是槽壽命的延長(zhǎng)任重而道遠(yuǎn)。 [科]

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