鋁電解陽(yáng)極鋼爪新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)防氧化實(shí)驗(yàn)分析

秦建春，呂 健

（重慶旗能電鋁有限公司，重慶 401423）

1 試驗(yàn)原因

陽(yáng)極鋼爪使用過(guò)程，磨粉料中冰晶石成分對(duì)鋼爪具有一定腐蝕性，在高溫條件下空氣進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致鋼爪氧化，陽(yáng)極鋼爪表層將生成一層氧化鐵，且氟含量較大，隨著長(zhǎng)周期使用，鋼爪直徑將減小，并達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)而提前下線(xiàn)。

因我公司采用殘極自動(dòng)清理線(xiàn)進(jìn)行殘極清理工作，大量的氧化鐵粘附在渣殼料上進(jìn)入渣殼料破碎磨粉流程，導(dǎo)致磨粉料鐵含量增加，磨粉料作為陽(yáng)極覆蓋料添加，部分進(jìn)入電解質(zhì)會(huì)導(dǎo)致原鋁液鐵含量上升從而影響原鋁質(zhì)量。

公司投產(chǎn)以來(lái)，陽(yáng)極鋼爪使用初期因磨粉料中冰晶石成分相對(duì)較低，鋼爪直徑大電流密度相對(duì)較小，故鋼爪氧化較少，但隨著陽(yáng)極鋼爪使用時(shí)間的推移，磨粉料中冰晶石成分升高，鋼爪直徑變小電流密度變大，鋼爪氧化速度加快，鋼爪氧化程度愈來(lái)愈嚴(yán)重。為此開(kāi)展陽(yáng)極鋼爪新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)防氧化試驗(yàn)，以降低陽(yáng)極鋼爪氧化程度，達(dá)到促進(jìn)原鋁質(zhì)量的提高和延長(zhǎng)陽(yáng)極鋼爪使用壽命的目的。

圖1為目前鋼爪使用一個(gè)換極周期32天的氧化鐵層厚度圖片，圖2為目前部分鋼爪氧化嚴(yán)重鋼爪變小圖片。

圖1 鋼爪使用一個(gè)換極周期32天的氧化鐵層厚度圖片

圖2 部分鋼爪氧化嚴(yán)重鋼爪變小圖片

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

（1）降低陽(yáng)極鋼爪氧化程度，達(dá)到延長(zhǎng)陽(yáng)極鋼爪使用壽命的目的。

（2）降低陽(yáng)極鋼爪氧化程度，減少氧化鐵的產(chǎn)生，從而降低系統(tǒng)循環(huán)料鐵含量，達(dá)到減少鐵進(jìn)入電解槽，提高原鋁質(zhì)量的目的。

3 試驗(yàn)開(kāi)展

（1）試驗(yàn)范圍：電解三工區(qū)和五工區(qū)。

（2）試驗(yàn)要求：牛皮紙反扣搭接，搭接頭長(zhǎng)度為1.5cm～2cm，用訂書(shū)機(jī)固定，用新鮮氧化鋁填充牛皮紙環(huán)，牛皮紙環(huán)為圓形，鋼爪位于牛皮紙環(huán)正中心，周邊厚度均衡，新鮮氧化鋁填平牛皮紙環(huán)上口。

圖3 新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)

4 試驗(yàn)鑒定

新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)上槽一輪換極周期后，試驗(yàn)陽(yáng)極的殘極開(kāi)始換出。鋁業(yè)公司生產(chǎn)運(yùn)行科組織了生產(chǎn)管理部、陽(yáng)極組裝分廠、電解分廠（廠長(zhǎng)、工藝工程師、工區(qū)長(zhǎng)）到陽(yáng)極組裝分廠殘極區(qū)對(duì)試驗(yàn)陽(yáng)極試驗(yàn)效果進(jìn)行了鑒定。鑒定情況如下。

（1）將實(shí)驗(yàn)陽(yáng)極殘極極上物料清理干凈后，實(shí)驗(yàn)陽(yáng)極殘極鋼爪有著完整的氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)著鋼爪（圖4）。

圖4 完整的保護(hù)環(huán)

圖5 保護(hù)環(huán)內(nèi)側(cè)表面氧化鐵層

圖6 新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)鋼爪表面

圖7 無(wú)新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)鋼爪表面

（2）殘極有著完整氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)的鋼爪，保護(hù)環(huán)內(nèi)側(cè)表面只有一層1mm～2mm的氧化鐵層（圖5）。沒(méi)有新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)的鋼爪，渣殼料塊內(nèi)側(cè)表面有一層10mm左右的氧化鐵層（見(jiàn)圖1）。

（3）有著完成氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪的殘極，將氧化鋁保護(hù)環(huán)清理干凈后，鋼爪表面氧化鐵層較少（圖6）；沒(méi)有氧化鋁保護(hù)環(huán)的殘極，將氧化鋁保護(hù)環(huán)清理干凈后，鋼爪仍附著一層氧化鐵（圖7）。

5 試驗(yàn)效果

通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程跟蹤和現(xiàn)場(chǎng)鑒定，使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)防鋼爪氧化，達(dá)到了以下效果。①使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪有效的抑制或降低了陽(yáng)極鋼爪氧化程度，可以有效延長(zhǎng)鋼爪使用壽命。②使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪有效的抑制或降低了陽(yáng)極鋼爪氧化程度，減少了氧化鐵的產(chǎn)生，從而降低了系統(tǒng)循環(huán)料鐵含量，可有效提高原鋁質(zhì)量。③使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪有效的抑制或降低了陽(yáng)極鋼爪氧化，減少鋼爪表面氧化鐵的生成，可有效降低鋼爪氧化鐵人工清理工作量。

6 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

（1）延長(zhǎng)鋼爪使用壽命。目前我公司鋼爪直徑為165mm，報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)為138mm。然而，使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪，每個(gè)換極周期鋼爪氧化層為1mm～2mm左右，沒(méi)有使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪，每個(gè)換極周期鋼爪氧化層達(dá)到10mm左右。

陽(yáng)極換極周期為32天，使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)將延長(zhǎng)鋼爪使用壽命 ：（165-138）/2×32-（165-138）/10×32≈345天

我公司陽(yáng)極鋼爪投用僅2年左右，部分鋼爪按照標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到下線(xiàn)條件，故我公司使用的鋼爪在未使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)的前提下，其使用壽命暫定按2年測(cè)算，而使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)其使用壽命可有效延長(zhǎng)345天左右，鋼爪單價(jià)約為1300元/組，則使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)延長(zhǎng)鋼爪使用壽命每年可節(jié)約成本：

296×48×1300/2/10000-296×48×1300/（365×2+345）×365/10000=923.52-627.13=296.39萬(wàn)元

（2）有效提高原鋁質(zhì)量。電解槽原鋁鐵含量主要來(lái)源是破損槽陰極破損、原材料、循環(huán)料等，前期我公司原鋁質(zhì)量不穩(wěn)定，鐵含量大幅上升，主要原因在于系統(tǒng)循環(huán)料鐵含量偏高所致。使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪有效的抑制或降低了陽(yáng)極鋼爪氧化，減少了氧化鐵的生成，減少了鐵進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)料從而進(jìn)入電解槽，從而可有效提高原鋁質(zhì)量。原鋁質(zhì)量的提升，有利低鐵鋁錠的生產(chǎn)提高鋁產(chǎn)品附加值，并可有效提高對(duì)下游企業(yè)外銷(xiāo)鋁液的服務(wù)。

（3）有效降低鋼爪清理工作量。使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪有效的抑制或降低了陽(yáng)極鋼爪氧化，減少鋼爪表面氧化鐵的生成，可有效降低鋼爪氧化鐵人工清理工作量。

7 成本投入

使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪防氧化的成本：每天使用牛皮紙量為1800張，每張為0.5元。每年成本為1800×0.5×365/10000≈32.85萬(wàn)左右。

8 試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)保護(hù)鋼爪防氧化試驗(yàn)過(guò)程跟蹤和試驗(yàn)效果來(lái)看，新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)可有效降低或抑制陽(yáng)極鋼爪被氧化，延長(zhǎng)鋼爪使用壽命以及鐵進(jìn)入循環(huán)料而提高原鋁質(zhì)量。通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益分析，使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)每年可節(jié)約鋼爪成本約300萬(wàn)元，而使用新鮮氧化鋁保護(hù)環(huán)成本投入僅為約33萬(wàn)元，可有效降低生產(chǎn)成本，且還具有提高服務(wù)的社會(huì)效益。