铝电解槽一种电压异常摆动现象的原因分析与处理

铝电解槽一种电压异常摆动现象的原因分
析与处理
24?铝镁通讯2004年No4
铝电解槽一种电压异常摆动现象的原因分析与处理
李方义,李希明,杨天玉
(中国铝业河南分公司,河南郑州4500.41)
摘要:本文对没有平衡母线的铝电解槽B出现效应时,其相邻的上一台电解槽A却发生电压摆动这一特殊现象进
行了分析.阐明A槽阴极充当B槽的"平衡母线"是根本原因.对B槽添加平衡母线后,可消除A槽的电压异常摆动
现象.
关键词:电压摆动:阳极效应;平衡母线
1一种特定情况下的铝电解槽电压异
常摆动现象
铝电解槽供电方式由低级到高级分别有单端进
电,双端进电,大面进电和双端,大面联合进电等多
种方式.我厂85KA铝电解槽采用的是单端进电的
方式,有250台电解槽电流是从双立柱母线先传输
到阳极平衡母线上,再由平衡母线将电流分配到前
后两侧的阳极母线子系统上;仅有10台槽在技改时
未加平衡母线,电流是从双立柱母线直接传输到前
后两侧阳极母线子系统上的.在生产运行中,经常
发现一种异常现象:当没有平衡母线的电解槽(代号
B,下文同)发生效应时,与B槽相邻,传输电流给予
B槽的电解槽(代号A,下文同),其原本平稳的槽电
压却随着B槽发生效应而剧烈摆动,A槽最大的电
压摆动幅度达1.2伏以上,从正常4伏多的槽电压可降到2.8～2.9V,严重影响A槽的正常生产.为
什么会产生这种现象呢?
2电压摆动现象的原因分析
起初人们以为外部某种电磁信号的干扰导致了
A槽的电压波动,但慢慢人们意识到,B槽没有平衡母线可能才是导致A槽电压摆动的根本原因.由
于A槽电压剧烈摆动总与无平衡母线的B槽发生阳极效应联在一起,我们还是从阳极效应说起.
阳极效应是熔盐电解所固有的一种特征现象.
铝电解槽采用的是冰晶石一氧化铝熔盐电解的.到目前为止,阳极效应发生的机理及效应时的反应虽还没有最后弄清,但其在很大程度上阻碍阳极与熔体之间的电流传递却是不争的事实,可以被看做是一
种"阻塞效应".从宏观上看,电解槽系列是串联
电路,要保持电流的恒定,此时效应槽的必须增高槽电压(通常在10—50V之间显着变化),以更大的电势克服"效应阻塞",才能保持电流的恒定.从微观
上看,我们认为,实际效应发生时,各组阳极与熔体之间的电流"阻塞"程度是不均衡的,会发生各组阳极导电量有大有小且剧烈变化的情况.通过测量, 也证实了我们的判断:效应时用电压叉测到的阳极导杆上的等距电压无规律摆动,且没有平衡母线的320号电解槽效应时,双立柱母线之间曾产生
360my的最大电压差,说明前后母线导电量不相同, 且处于动态变化之中.
B槽效应时,A槽电压摆动的原因就在与此:受
电解槽系列处于串联电路的制约,B槽前后阳极母
线产生的传输电流差额,只能在上台槽A的阴极进行再分配:一会儿这一侧的阴极需多导电,一会儿另一
侧的阴极需多导电,才能满足串联电路电流恒定
的特性.这时A槽的阴极就充当了自身没有平衡
母线槽B的"平衡母线".受电磁场作用,A槽阴极
异常传输的电流引起A槽铝液波动,从而导致A槽槽电压随之异常摆动现象的出现.
应当指出,此现象对A电解槽的生产是有害
的,它破坏A槽的平稳运行.应当予以改进.
3补救措施
分析清楚A槽电压异常摆动原因后,为消除或
减轻没有平衡母线槽B效应时对上台A电解槽生产的影响,给B槽增添平衡母线就成为我们的选择. 3.1电流差额估算
通过对320号电解槽效应时,双立柱母线之间
曾产生360my的最大电压差,我们估算效应时前后阳极传输的电流差额为:(下转第3页)
2004年No4铝镁通讯?3?
A/S6.2,AI,03回收率58.1%.
2.3.5浮选
浮选脱硅法是迄今为止研究较多的方法,依据
矿物表面性质的不同,实现矿物的分离,也是较为有效和经济的方法之一.按照选别过程中有用矿物的走向,在铝土矿的浮选技术上又可分为正浮选和反浮选.正浮选是浮选有用目的矿物,也即一水硬铝
石矿物,使脉石矿物留在槽中的选别过程.反浮选
则是根据一水硬铝石型铝土矿中主要矿物的含量特
点,采用浮少抑多的原理,将矿石中含量较少的含硅矿物作为泡沫产品浮出,使产率为70%一80%的高铝硅比一水硬铝石精矿留在浮选槽内,从而实现铝土矿脱硅的工艺.正浮选技术相对来说较容易实现,但是由于铝土矿中的氧化铝含量高,正浮选不符合浮少抑多的原则,同时还存在精矿脱水困难,药耗高,精矿中夹带的浮选药剂影响后续的冶炼过程等缺点,从而提出了在原理上具有明显优势的反浮选工艺,也即浮选含硅矿物使得铝土矿中的铝硅得以分离的方法.因此,反浮选是具有发展前途的方法. 几十年来,国外以及我国对铝土矿脱硅选矿进
行了大量的试验研究,方法大致分为物理选矿和化(上接第24页)
△I≈85KA×0.36V/4.2V
≈7.3KA
3.2新平衡母线的选材
截面为350×35mm的单片铝排,按瞬时最大
电流密度2A/mm2计算,该铝排瞬时可通过电流为:
I=2A/mm2×350mm×35mm
=24.5KA
I>/xI,能满足传输差额电流的要求.故我们
选用350×35mm规格的铝排做新平衡母线的制作材料.
3.3新平衡母线位置的确定
理论上平衡母线连接在前后两部分阳极母线子
系统中的任何部位均可,但受我厂是不停产改造制约,我们将新平衡母线的位置选在双立柱母线顶端. 该处场地相对宽松,便于人员作业.
3.4实施
对350×35mm规格的铝排定尺下料后,带电
做好对活等准备工作,利用启动槽短短的几分钟停
电时间,迅速连接焊接口,就完成添加平衡母线的作
,【o
学选矿,目前这些方法大多还处于实验室试验阶段
或半工业化试验阶段.因为选矿受到经济,能耗,环
境三方面的制约[23],相对于其它有色金属精矿而
言,价格相对低得多,所以对铝土矿选矿,只能采用
工艺简单,成本低,能耗低,无环境污染的方法来选
出精矿,才能在氧化铝工业生产中付诸实现.
参考文献:
[1]谢珉,铝土矿选矿试验研究,有色金属(选矿部分),1995(6).12
一
l6
[2]陶英君,杨玉华,我国氧化铝工业现状与发展建议——第三次全国工业普查资料分析[J],轻金属,1998,(7):3—9
[3]王恩孚.马朝建,陆钦芳等,选矿——拜耳法处理中国高硅铝土矿生产氧化铝的探讨[J],轻金属,1996,(7):3—6
[4]杨彩云,中低品位铝土矿选冶工艺研究[J],矿产综合利用, 1989,(6):6一l1
[5]刘振中,赵万来,对铝土矿选矿可能性的看法[J],有色金属(选
矿部分),l984,(2):47—53
[6]贺飞丽,采用重选——浮选流程提高铝硅比的试验研究[J],有色金属(选矿部分),1995,(5):8一lO
[7]钮因健,对我国铝土矿资源和氧化铝工业发展的认识,轻金属. 2003.3.3—8
4补救后的效果
我们已对三台无平衡母线的电解槽实施了添加
平衡母线的作业.通过跟踪测量的数据对比,添加
平衡母线后,B槽效应时已不在对上台A槽产生影响.其具体数据如下:
裹l添加平衡母线前后的数据对比(班报裹平均值) B槽未加平衡母线前B槽加平衡母线后
A槽号摆动
(mv)针振(mv)摆动(mv)针振(nw)
322214285l022
3l71451877l9
3o91952l36l8
鉴于增补平衡母线能达到稳定A槽生产的效
果,我厂正在对剩余无平衡母线电解槽进行增补作业.
5结论
无平衡母线的单端进电铝电解槽,效应时其前
后子母线系统传输电流的差额,需经上台电解槽阴极予以再分配,引起上台槽电压(铝液)波动,破坏生产平稳运行.增添平衡母线后,该槽发生效应时不
再对上台电解槽生产构成影响.。