綜合節(jié)能技術(shù)在240kA鋁電解槽上的應(yīng)用

張國(guó)保 周海祥

摘 要：本文針對(duì)240kA鋁電解槽當(dāng)中的綜合節(jié)能技術(shù)進(jìn)行討論，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用加以了解，并對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：綜合節(jié)能技術(shù)；240kA鋁電解槽；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TF821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0291-01

當(dāng)前階段，由于電解鋁行業(yè)的高能耗特點(diǎn)，很多企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中都無法對(duì)自身的經(jīng)濟(jì)效益加以保證，雖然通過對(duì)一些節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，獲得了較為顯著的效果，但卻無法保證電能的效率，這在一定程度上推動(dòng)了綜合節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，不僅能夠減少企業(yè)生產(chǎn)的能耗問題，還能使其經(jīng)濟(jì)效益得到有效的提升，對(duì)電解鋁行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，因此，對(duì)240kA鋁電解槽當(dāng)中的綜合節(jié)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行深入的研究是很有必要的。

1 淺析新型內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

1.1 分段高導(dǎo)電陰極鋼棒

近幾年當(dāng)中，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?yàn)榱藢?duì)電解槽運(yùn)行的穩(wěn)定性進(jìn)行提升，從陰極鋼棒入手進(jìn)行的諸多研究，主要是通過改變其結(jié)構(gòu)或配置使鋁液當(dāng)中的水平電流有效降低，這也實(shí)現(xiàn)了異型陰極鋼棒的有效開發(fā)，某公司利用特種合金進(jìn)行鋼棒制作，實(shí)現(xiàn)了分段高導(dǎo)電陰極鋼棒的生產(chǎn)，通過材質(zhì)導(dǎo)電性的調(diào)整，使鋁液水平電流得到了有效的控制，并且通過電解槽爐底電流分布、電阻以及陰極和材質(zhì)接觸性能的調(diào)整，使低電壓生產(chǎn)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，有效降低了電解槽當(dāng)中的直流電耗。

按照鋼棒長(zhǎng)度方向進(jìn)行分割縫的設(shè)置，并保證分割段為上厚下薄狀態(tài)，隨著陰極棒自身高度與厚度的提升，相關(guān)研究人員決定在保證陰極炭塊組裝質(zhì)量和使用壽命的同時(shí)，將其厚度從450mm增加到480mm，并調(diào)整燕尾槽部分的寬度，以中心線為基礎(chǔ)，將其寬度由90mm擴(kuò)大到95mm。

需要使用絕緣糊對(duì)分段高導(dǎo)電陰極鋼棒上的分割縫進(jìn)行填充，并采用石墨粉來連接陰極炭塊和鋼棒，而鋼棒與鋼棒之間的連接則需要借助冷搗糊來實(shí)現(xiàn)，使用冷搗糊將未進(jìn)行分割的鋼棒端頭連接起來，而分割部分則需要使用冷搗糊對(duì)側(cè)面的上半部進(jìn)行連接。與此同時(shí)，還要在不同溫度的情況下，對(duì)爐底壓降以及鋁液水平電流展開仿真計(jì)算，通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在溫度為800℃的情況下，傳統(tǒng)陰極鋼棒的爐底壓降及平均水平電流為350mV和0.635A/cm2，而同樣條件下，分段高導(dǎo)電陰極鋼棒的各項(xiàng)指標(biāo)分別是290mV和0.550A/cm2，兩者的壓降相差60mV，水平電流相差0.085A/cm2，同時(shí)也提升了電解槽自身的穩(wěn)定性[1]。

1.2 電解槽保溫技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電解鋁行業(yè)的低壓生產(chǎn)工藝也得到了快速的革新，使得電解槽當(dāng)中的電壓逐漸降低，但也使電解槽出現(xiàn)了能量失衡的問題，降低了氧化鋁的溶解度，并在爐底部分出現(xiàn)了結(jié)殼和沉淀的問題，使電解槽的運(yùn)行穩(wěn)定性受到了影響，對(duì)低電壓生產(chǎn)工藝的深入研究和應(yīng)用造成了一定的阻礙，為了推動(dòng)此類工藝的研究與深化，電解鋁行業(yè)開始對(duì)分段高導(dǎo)電陰極鋼棒技術(shù)加以應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，使上述問題得到了有效的解決。

按照從上到下的順序，具體可以將底部?jī)?nèi)襯結(jié)構(gòu)分為硅酸鈣板一層，厚度為65mm；蛭石保溫磚兩層，厚度為65mm，蛭石防滲磚兩層，厚度為42mm，使用氧化鋁對(duì)其縫隙進(jìn)行填充；干式防滲料一層，厚度為69mm，前四層結(jié)構(gòu)都需要采用干砌的方式進(jìn)行處理，而最頂層部分的蛭石防滲磚則需要使用濕砌的方式處理。在此過程中，硅酸鈣板、蛭石防滲磚以及蛭石保溫磚之間的縫隙都需要應(yīng)用蛭石防滲磚粉加以填充。

內(nèi)襯側(cè)面結(jié)構(gòu)需要使用厚度為6mm的納米板進(jìn)行處理，而保溫納米板則需要設(shè)置在斜面以上的部分。

側(cè)下部位的斜面需要對(duì)兩種保溫材料加以應(yīng)用，分別是硅酸鈣板80mm和陶瓷纖維板20mm。

通過對(duì)保溫槽和一般電解槽的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)使用內(nèi)保溫的槽鋼棒溫度相對(duì)較低，同時(shí)爐幫溫度也得到了明顯的降低，爐底部分的溫度從原有的147℃下降到了82℃，這也說明通過內(nèi)襯保溫結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化，大大提升了電解槽的保溫性能[2]。

1.3 冷搗糊技術(shù)

在常溫狀態(tài)下，冷搗糊具有明顯的糊料特性，揮發(fā)率相對(duì)較低，用其施工能夠保證施工環(huán)境的整潔性，可以使施工人員的工作強(qiáng)度大大降低，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)的搗實(shí)性較好，常溫下不會(huì)出現(xiàn)太大的溫度波動(dòng)，焙燒收縮率不高，改善了糊料漲縮的問題。

1.4 30%的石墨陰極炭塊

抗鈉性好、抗侵蝕性強(qiáng)以及導(dǎo)電率高是石墨陰極炭塊最大的優(yōu)點(diǎn)，常用的石墨陰極炭塊有兩種，分別是30%石墨與50%石墨，從該行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用來看，50%石墨在爐底早期階段能夠很好的降低壓降，但卻會(huì)對(duì)爐底造成較大的影響，同時(shí)還會(huì)使水平電流被加大，使電解槽出現(xiàn)電壓偏高的現(xiàn)象，因此，要對(duì)30%的石墨進(jìn)行選擇和應(yīng)用[3]。

2 預(yù)焙陽(yáng)極外觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)方面，相關(guān)研究人員也做出了以下研究：①將炭陽(yáng)極當(dāng)中的無用部分去掉，使陽(yáng)極損耗被降低；②對(duì)炭塊底部進(jìn)行改進(jìn)，使電解期間的陽(yáng)極氣體能夠有效排除，防止此類氣體形成氣膜，影響槽電壓；③對(duì)陽(yáng)極高度進(jìn)行調(diào)整，并將換極周期延長(zhǎng)；降低換極造成的負(fù)面影響；④在低電壓生產(chǎn)工藝當(dāng)中，陽(yáng)極保溫料具有較高的作用，對(duì)其進(jìn)行有效的堆積，能夠使陽(yáng)極得到有效的覆蓋和保護(hù)。

出于對(duì)以上幾點(diǎn)內(nèi)容的考慮，電解鋁行業(yè)先后針對(duì)陽(yáng)極進(jìn)行了倒角、開槽以及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新等處理，使預(yù)焙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)得到了全面的優(yōu)化[4]。

而在240kA鋁電解槽當(dāng)中實(shí)施綜合節(jié)能技術(shù)，不僅能夠降低平均電壓、直流電消耗以及陽(yáng)極毛消耗，同時(shí)還能提升電流效率，具有非常顯著的節(jié)能效果。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，綜合節(jié)能技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果，電解鋁行業(yè)一定要對(duì)其保持高度的重視，并通過不斷的創(chuàng)新與應(yīng)用，有效推動(dòng)自身的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王 剛，李 賢.綜合節(jié)能技術(shù)在240kA鋁電解槽上的應(yīng)用[J].有色金屬（冶煉部分），2017，3（1）：32～35.

[2]徐治儀.240kA鋁電解槽低電壓綜合節(jié)能技術(shù)的研究及應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2013.

[3]蘇其軍，趙瑞敏，陳才榮，等.420kA大型預(yù)焙槽系列綜合技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用[Z].云南云鋁涌鑫鋁業(yè)有限公司，貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，2015.

[4]新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽系列生產(chǎn)工藝系統(tǒng)重大節(jié)電示范工程[Z].浙江華東鋁業(yè)股份有限公司，2014.

收稿日期：2018-9-14