200kA预焙铝电解槽焙烧启动方法实践

200kA预焙铝电解槽焙烧启动方法实践
摘要：通过对异型阴极在200ka系列焙烧启动工业试验中出现的问题进行分析，找出了一种适合异型阴极在200ka系列的焦粒焙烧启动新方法，有效地解决了异型阴极电解槽在焦粒焙烧启动时出现的冲击电压过高、局部过热、阴极炸裂等问题。

关键词：异型阴极；焦粒焙烧；冲击电压；槽寿命
the roasting practice of 200ka profiled cathode electrolyzer
(lanzhou branch of chalco，lanzhou 730060,china)zhang zheng lai
abstract: based on the200ka series cathode baking industry test in an analysis of the problems,to find a suitable cathode in 200ka series of coke particle baking and start-up of new methods, to effectively solve the cathode electrolytic tank adopts coke particle roasting starting method appears when the impact voltage too high, local overheating, cathode breakage a series of problems such as.
key words:cathode; coke particle baking; impulse voltage; the service life of the cell
中图分类号： tm714 文献标识码： a 文章编号：
前言
近年来，我国多家铝电解企业通过推广应用异型阴极铝电解槽降
低平均工作电压来实现节能降耗，取得了显著的效果。

异型阴极通过设计阴极表面凸台，阻碍铝液流速，稳定铝液，防止铝液二次溶解损失，为降低槽电压创造空间，达到降低槽电压，实现节能电耗。

1焙烧启动
焙烧的目的是烘干阴极内衬及侧部炭块，将阴极炭块和捣固糊中的挥发份逐渐排出，减小阴极电阻，提高导电率，使阴极炭块和捣固糊及侧部炭块形成一个整体。

电解槽启动是完成对阴极内衬的继续焙烧，电解槽内制造出满足启动后期归整炉膛、建立炉帮，满足正常生产所需的足量电解质的过程。

焙烧和启动是电解槽后期平稳运行和槽寿命的重要保证。

2 异型阴极在焙烧启动出现的问题
公司200ka系列用72小时焦粒焙烧启动方法在3011#异型阴极槽的试验，异型阴极凹槽内铺设焦粒，进行通电焙烧，焙烧启动期间和后期管理中，主要出现了以下问题：
2.1 冲击电压过高
在立柱母线与阳极水平母线之间安装分流器，采用赛尔开关瞬间通电。

通电过程中冲击电压高至6.56v，造成对阴极的瞬间热冲击大，对阴极焙烧质量造成不利影响。

2.2 偏流现象严重
焙烧过程中，发生阳极电流分布不均、偏流现象严重，导致个别阳极钢爪发红，局部过热，对阴极造成了强烈的热冲击，同时电流分布调整困难，启动过程出现阳极脱裂现象。

2.3 启动后未及时灌入液态铝
按照试验设定方案，槽内冰晶石及固态添加物全部熔化后不能灌入液态铝，导致电解槽温度偏高，碳渣不能顺利排出，阴极严重过烧。

2.4 启动后电解槽处于高温含碳状态，多数阳极长包
启动后，由于异型阴极凹槽内和阴极凸台上铺设的焦粒烧结形成炭渣饼粘结在阳极底掌上，造成含碳时间过长、面积过大，加剧阳极病变。

电解槽温度长时间在980℃以上。

2.5 阴极凸台起层脱落
焙烧过程中电解槽局部过热，碳素阴极遭受到较大的热冲击造成凸台大面积起层、脱落，阴极出现早期破损。

在启动过程中，脱落的阴极层引起槽电压的严重摆动，影响生产，缩短槽寿命。

2.6后期管理难以实现低电压的控制，效率低下
进入正常管理后，该试验槽的电解质水平很难保持，槽电压低于3.9v后电压针震摆动严重，槽电压未能达到设计的3.8v以下。

电流效率也一直低于正常电解槽1～1.5个百分点。

3、异型阴极在200ka系列的焦粒焙烧启动方法改进
在4072#异型阴极电解槽进行焙烧启动时，针对3011#出现的问题优化焙烧启动方案：
3.1 改变焦粒的铺设
鉴于3011#焦粒铺设过厚，4072#采用用冰晶石填充凹槽，然后铺设焦粒。

解决了凹槽内热量过多、导电面积小的问题；同时采用冰
晶石防止了阴极氧化；熔化冰晶石产生液体电解质保护阴极表面，同时改善了阴极导电环境，使阴极缝隙得到良好的焙烧，为电解槽启动奠定了基础。

3. 2 角部采用石墨碎与焦粒混合改善导电
角部使用煅后焦--石墨碎（7：3配比）混合焦粒料，加快角部导电，均匀电流分布，降低了冲击电压和异型阴极凸台的热冲击。

有效防止了阴极的早期破损。

3.3 采用内部热循环升温的空腔焙烧方法
在阳极中缝、阳极极缝间不添加仍何的物料，阳极表面用绝热板遮盖，形成空腔，达到对流热和辐射散热均匀，保证升温梯度稳定均匀。

3.4 增加二级分流器调整升温梯度
异型阴极凹槽内填充了冰晶石致使阴极导电面积减少，阳极投影与异型阴极凸台面不相对称，造成阳极电流分布的不均性，强烈的热冲击极有可能轻易的使阴极凸台部分起层脱落，引发异型阴极早期破损而影响电解槽的槽寿命。

为此，在原有的4个立柱母线与阳极水平母线间安装分流率为40%--50%的一级分流器的基础上，又在阳极钢梁与对应的阴极钢棒间焊装了分流率为10%～20%的二级分流器，并对二级分流器拆除的时间做到了合理的控制调整。

4、异型阴极焦粒焙烧启动方法具体实施
4.1 装炉
（1）铺设焦粒挂装阳极
异型阴极凹槽及中缝凹槽内铺装冰晶石，铺设高度与阴极凸台在同一水平线上，然后铺设焦粒，挂装阳极，阳极底掌与焦粒均匀压实。

（2）装料
人造伸腿处均匀铺一薄层氟化钙(0.5t)、用电解质小块(5t)砌椻墙、然后在电解质椻墙上添加纯碱(3t)，用硬纸板盖严阳极极缝，中缝上覆盖绝热板，阳极表面上加8～10 cm 的冰晶石覆盖严阳极表面，形成一个绝氧、保温，具有良好热传导的密闭空腔，改善电解槽内的热传导。

（3）安装软连接
软连接的两端压接面压紧压平，接触良好，每一根软连接的导电性能良好，防止出现存在导电性能存在差异而引起阳极上的电流分布不均。

（4）安装分流器
安装四组大分流器，每个阳极钢梁与对应阴极钢棒之间架四片分流器、每一片分流器的压焊接点面上紧焊好，防止分流器在通电初期因通过的电流过大造成压焊接点面发红熔断事故。

4.2 通电焙烧
采用赛尔开关送电，通电后冲击电压4.53v，经55小时焙烧,电解槽达到了启动条件。

（1）分流器
在焙烧期间，槽电压变化区间在控制范围以内，从电压变化来看，
电解槽在电流作用下，槽电压低于3.5v时开始对一级分流器进行拆除，先拆1、4组，后拆2、3组。

此后槽电压逐渐下降，并对二级分流器每隔半小时逐步根据电压和阳极电流分布情况进行拆除，且保证阳极电流分布均匀。

通电10小时以后拆除所有钢棒焊接处分流片。

此后进入全电流焙烧，电压继续下降，启动前电压降至2.50v。

（2）电流分布
焙烧期间，每隔2小时测一次阳极电流分布，并根据测试结果，对阳极电流分布较小的进行复紧软连接和打砸阳极钢梁的调整，保证焙烧期间阳极电流分布要均匀。

在焙烧过程中，其余阳极电流分布基本均匀，没有发生严重偏流现象。

(如表2所示)。

表2２4小时阳极电流分布记录
（3）炉膛温度
图2 焙烧升温曲线
从电解槽焙烧升温曲线上可以明显看出，焙烧期间温度上升均匀，无局部过烧现象。

焙烧整体效果良好。

48小时焙烧后炉膛温度均匀，并达到启动条件。

4.3 启动
湿法启动连续灌入13t高温液体电解质，电压升至 7.0--8.0v左右，等待阳极效应。

随着电解质温度的不断升高，侧部固体物料逐
渐熔化，焦粒逐步从阳极底掌排出，及时打捞干净。

启动16小时以后灌入液体铝液8.0t左右，电压降为4.5v，启动工作顺利结束。

5 后期管理
1以电解槽的工艺技术条件稳定为基础，采取以电解温度和过热度为中心的控制技术，辅助低窄氧化铝浓度控制技术，同时采取有效控制各结点的压降，从而使4072电解槽建立了新的电压平衡和热平衡。

4072电解槽主要工艺技术参数
24072#异型阴极电解槽运行电压控制在3.75v～3.80v，3011#电解槽运行电压控制在3.85v～3.90v，相比电压下降100mv，普通槽运行电压控制在3.99v～4.05v，比普通电解槽电压下降250 mv，极大的节省了直流电单耗。

6 结语
通过对异型阴极在200ka系列焙烧启动方法的改进，找出了一种适合异型阴极在200ka系列的焦粒焙烧启动新方法，并在后续异型阴极推广生产实践中过程中取得了较好的实际效果。

（1）有效解决了异型阴极电解槽焦粒焙烧启动过程出现的冲击电压过高、局部过热、阴极炸裂等一系列问题；
（2）良好的焙烧效果保证了异型阴极电解槽在3.8v以下低电压模式的平稳运行。

（3）为异型阴极在200ka系列的整体推广提供了良好的技术经
验，为提高异型阴极电解槽槽寿命奠定了良好的基础。

参考文献：
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[2] 邱竹贤.预焙槽炼铝. [m ]冶金工业出版社.2005
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[4]邱竹贤.铝电解原理和应用.中国矿业大学出版社.1998.。