铝电解槽环流焙烧技术的研究开发与应用
铝电解槽燃气焙烧技术的优化控制

2023年 10月下 世界有色金属11冶金冶炼M etallurgical smelting铝电解槽燃气焙烧技术的优化控制赵 鹏(中国铝业青海分公司电解厂,青海 西宁 810108)摘 要:随着铝工业的迅速发展,铝电解槽燃气焙烧技术的应用越来越广泛。
优化控制铝电解槽燃气焙烧技术对于提高能源利用效率、降低能耗、减少环境污染等方面具有重要意义。
然而,目前该技术在实际应用中仍存在诸多问题,需要进一步优化和改进。
本文以200-240kA电解槽为例,针对燃气焙烧方式存在的突出问题,在装炉标准、焙烧设备安装标准和升温策略等关键过程优化进行重点分析,列举关键措施,实现燃气焙烧的成熟应用。
关键词:电解槽;燃气焙烧;装炉;升温中图分类号:TF821 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)20-0011-3Optimization Control of Gas Roasting Technology for Aluminum Reduction CellsZHAO Peng(Aluminum Corporation of China Qinghai Branch Electrolysis Plant, Xining 810108,China)Abstract: With the rapid development of the aluminum industry, the application of gas roasting technology in aluminum electrolysis cells is becoming increasingly widespread. Optimizing and controlling the gas roasting technology of aluminum electrolysis cells is of great significance for improving energy utilization efficiency, reducing energy consumption, and reducing environmental pollution. However, there are still many problems in the practical application of this technology, which require further optimization and improvement. This article takes the 200-240kA electrolytic cell as an example to focus on the prominent problems in the gas roasting method. Key process optimizations such as furnace installation standards, roasting equipment installation standards, and heating strategies are analyzed, and key measures are listed to achieve the mature application of gas roasting.Keywords: electrolytic cell; Gas roasting; Charging furnace; Heating up收稿日期:2023-08作者简介:赵鹏,男,生于1983年,汉族,青海海东人,本科,工程师,研究方向:企业管理及电解铝净化。
对350kA铝电解槽焙烧控制的思考与探索

对 3 5 0 k A铝 电 解 槽 焙 烧 控 制 的 思 考 与 探 索
张 宁
( 国家 电投 宁夏 能源 铝业 青铜 峡铝 业 分 公 司 3 5 0 k A电解 车 间 , 宁夏 银川 7 5 0 0 0 4)
摘
要 : 对 于铝 电解 槽 焙 烧控 制 系统 的 开 发 , 在 满足 焙 烧 过 程控 制精 度 的 同时 , 还 可 以不 断 的 延 长 铝 电解 槽 的 寿命 ,
耗 能指 标以及 使用 效率 等产 生直接 的影 响 ,其本 身也 是进行
铝 电解 生产的一个重要环节 ,需要注重其 合理 的控 制。
1 3 5 0KA铝 电解槽工 艺要求
第一 ,确保 合理 的设 定电压 以及稳 定 的电流 强度 ,这是
最基 础 的能 量平衡 要求 。第二 ,保证 稳定 的保温 料厚 度 、铝 液水 平 以及规 整 的炉膛 内型 。第三 ,确保 电解质 水平 、电解 质温 度 、规整稳 定炉 膛等 ,才能满 足高 效低耗 以及 电解 生产 平稳 运行 的要 求 。第 四 。满 足阳 极效 应系数 要求 ,能 够正 确
第一 ,两台铝 电解槽 的温 度在升 高环 节的波 动较 大 ,会 有反复 ,尤其是在焙烧 7 2小 时前会直接被拆 除分流器所影 响。 第二 ,第 二个 阶段的 升温 速度较 快 ,并 且最大 升温速 度 达到 3 5 . 5 0 ( 2 / h以及 5 5 . 5 0 ( 2 / h,对于焙烧质量 有较大 的影响 。 第三 ,进 入第三 阶段 之后 ,温度升 高 的速度减 缓 ,延 长 焙烧 时 间,且在焙烧 末期 呈现 温度下 降的趋 势 ,影 响铝 电解
对 于 节能 减 排 有 着 直接 的 意 义 。 所以, 本 文在 阐述 3 5 0 k A铝 电解 槽 工 艺要 求 的 基 础 上 , 通过 3 5 ( ) k A铝 电解 槽 焦床 焙烧 温度 控制 。 希 望 可以 对铝 电解 的 生产 流程 焙 烧 有 更加 全 面的认 识 和 了解 。
科技成果——电解槽新型节能焙烧启动技术及自控装置

科技成果——电解槽新型节能焙烧启动技术及自控装置技术开发单位郑州经纬科技实业有限公司适用范围适用于电解铝行业,作为电解铝进入正常生产管理期之前的电解槽焙烧启动。
使用时需电解铝厂有天然气接入,有天然气专用管道。
成果简介该项目创新研制了新型焙烧技术和焙烧装置,以天然气为燃料,将燃烧后的高温烟气通入电解槽进行焙烧,与传统焦粒通电焙烧技术相比:(1)清洁环保,节能降耗:以焙烧启动一台300kA电解槽为例,可平均节电7万kW•h,折合节约标煤约22t,减排CO257t;(2)解决了焙烧不均匀、温差大、阴阳极氧化几率高、电解槽使用寿命短的技术难题;(3)操作简便、自动化程度高,不需铺焦粒、捞碳渣、焊拆分流片等大量繁琐的人工工作,降低了焙烧成本。
技术效果与目前通用的焦粒通电焙烧技术对比,以铝厂应用较多的300kA 电解槽为例,经河南省冶金研究所有限责任公司(具有能源监测资质)现场监测,启动单台槽的平均监测结果对比如下:(1)该技术:平均消耗5700Nm3天然气,折标煤约7t;(2)焦粒通电:平均消耗8.7万kW•h电能及1.6t焦粒,折标煤约29t;(3)节能效果:可节约标煤约22t,减少CO2排放57t。
(注:折标系数:1万Nm3天然气=12.143t标煤,1万kW•h电=3.13t标煤,1t焦粒=0.9714t标煤,1t标煤约排放2.6tCO2)应用情况目前已在25家铝企应用,重复采购整套设备或配件次数达44次,无论是新建槽还是大修槽或事故槽,全部实现100%的焙烧启动成功率,且均运行良好。
4家示范工程:(1)2016年8月,焦作万方铝业500台280kA大修槽重启,节电3250万kW•h,折合CO2减排2.6万t。
(2)2016年7月,山东茌平信源300台660kA新槽启动,节电4620万kW•h,折合CO2减排3.7万t。
(3)2015年3月,辽宁营口忠旺220台500kA新槽启动,节电2574万kW•h,折合CO2减排2万t。
铝电解槽综合节能技术的开发与应用

铝电解槽综合节能技术的开发与应用发布时间:2022-04-27T13:35:07.180Z 来源:《中国科技信息》2022年33卷第1期作者:何新光[导读] 现代铝电解槽生产热效率一般只有50%何新光新疆众和股份有限公司,新疆乌鲁木齐 830013摘要:现代铝电解槽生产热效率一般只有50%,大约有50%的热量散失于周围环境和被烟气带走。
其中一部分热量是通过槽四周和阳极上部以辐射、对流的方式损失掉,并且大量的高温空气排放入大气中也是一种能源浪费和热污染。
当代铝电解技术发展的方向是向着“低极距、节能减排”的技术方向发展。
研究开发保温型铝电解槽,降低电解槽热量损失是实现电解生产节能减排的重要手段。
本文结合生产实践,对铝电解综合节能技术进行分析和探讨。
关键词:铝电解槽;节能技术;开发;应用;引言在铝电解生产过程中,碳素阳极可作为导体,将直流电导入电解槽,也可作为基本原料,参与电化学反应。
随着电化学反应的进行,阳极被不断消耗,因此需要定期更换阳极。
但是,每次更换阳极都是对电解槽的一次干扰,更换阳极后电解槽物料和能量平衡遭到破坏、电流分布发生变化,并且在操作过程中搅动铝液加速了铝的二次反应,降低电流效率;另外,如果操作不规范,壳面块打捞不干净,还会造成阳极长包甚至发生滚铝事故等。
1电解槽保温节能技术研讨开发保温型铝电解槽,减少电解槽热损失,实现铝电解槽在低电压下稳定高效运行是目前全球铝行业的发展趋向,特别是在当前电价居高不下,能源极度紧张的情况下,各企业纷纷研究开发应用各种保温技术,降低铝电解槽散热量,从而实现最大限度降低吨铝电耗,降低生产成本。
因此,加强铝电解生产保温技术的研究开发及应用,实现低耗、经济、环保生产,具有非常重要的意义。
传统散热型铝电解槽散热比例如图1所示,从图1中可以看出要减弱铝电解槽散热,提高能量利用率,必须加强铝电解槽槽上部和侧部保温。
针对400kA 大型预焙电解槽散热情况及生产工艺配置情况综合分析后,研究开发了节能型新型铝电解槽结构及新型保温型槽罩,使电解槽由“散热型”向“保温型”转变,提高了电解槽能量利用率,延长了槽寿命,改善了作业环境,降低了企业生产成本,实现铝电解槽低耗、低排、低成本及长寿运行。
关于新型焙烧启动方法的研究与应用

21 00年 9月
甘肃科 技
Ga s c e c n e h oo n u S in e a d T c n l
l 26 Ⅳ0 8 f . .1 01 Sp. 2 O e
关 于新 型 焙烧 启 动方 法 的研 究 与应 用
刘洪亮。唐锋天 赵 书萱 , ,
(. 1 中国铝业兰州分公司 , 甘肃 兰州 7 00 ;. 30 0 2 兰州铁路局电务处 , 甘肃 兰州 70 0 ) 3 00 摘 要: 介绍 了中国铝业兰州分公 司 30 A电解槽焙烧启 动的新工艺 、 5k 新方法和 目前 国内电解槽启 动方法的对 比。
关键词 : 电解铝 ; 焙烧启动 ; 电解槽 ; 节能 ; 降耗
期间无电解质融化, 阳极电流分布均匀 , 基本没有阳 极 钢爪发 红现象 。传统 焙烧方 法通 常在焙烧 的第 二 天 即有局部 产生 电解 质 的现象 , 明局部 的温 度 已 说
超过 10 ℃ 。产 生液态 电解 质 的初 期 , 00 电流分 布非 常不 均匀 , 阳极钢爪 发红 现象较 多 , 需要 多次 调整 阳
相 比, 存在 一定差 距 。因此 , 了缩 小与 国外铝 电解 为
新 焙烧方 法最初 lh温升 控 制在 3 ℃/ , 续 O O h后
控制温升速度为 2  ̄/ 。焙烧结束 的条件为阴极 0 h C
表 面平均 温度 为 80— 5 ℃ , 0 80 中缝平 均 90C以上 , 0o
先进技 术 的差距 , 足 国 内 的市 场需 求 和 国 际市 场 满 竞争 的需要 , 为实 现铝行 业 的节能 减排 目标 , 针对 中
13 1 电解质 灌入 . .
新启 动方 法是在 焙烧温 度达到 指定 的 目标要 求
铝电解槽焙烧的原理是什么

铝电解槽焙烧的原理是什么
好的,铝电解槽焙烧的原理我将详细解释如下:
一、铝电解槽焙烧的目的
铝电解槽长期运行后,槽衬里会积聚碳块、氧化物等杂质。
焙烧可以去除这些杂质,恢复槽衬性能,提高电流效率。
二、焙烧过程
1. 关闭电解电流,排出电解浴液。
2. 在空置状态下通入热风,加热电解槽Raise温度至所需焙烧温度,通常在800-1000C。
3. 保持此温度并不断输送热风,保持焙烧一定时间,如4-8小时。
4. 然后关闭热风,待槽体冷却至一定温度后即完成焙烧。
三、焙烧原理
1. 高温可使积碳氧化并释放出去。
2. 槽衬内的氧化铝发生化学变化,脱除杂质生成纯Al2O3。
3. 高温使槽衬表面再结晶,修复微裂隙,恢复致密。
4. 可以蒸发挥发一定量杂质,排出槽外。
5. 焙烧后需要复RandomState形成氧化物保护层。
四、注意事项
1. 焙烧温度不能过高,要严格控制以防槽体损伤。
2. 冷却要缓慢,防止温差应力破坏衬层。
3. 防止热风直接吹射电极,保护阴极。
4. 焙烧次数不宜过多,以免反复热胀冷缩损害槽体。
5. 要做好通风和烟气治理,确保操作安全。
综上所述,这就是铝电解槽焙烧的基本原理和注意事项。
焙烧是维持电解槽正常
运行的必要措施。
一种500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法

一、引言随着工业化进程的不断推进,铝产业也迎来了飞速发展的时代。
铝的应用范围越来越广,需求量也在不断增加。
作为铝的主要原料之一,预焙阳极铝电解槽在铝生产中扮演着重要的角色。
然而,传统的预焙阳极铝电解槽在启动过程中存在能耗高、效率低的问题。
研究一种500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法显得十分必要和迫切。
二、现状分析1. 传统启动方法存在的问题传统的预焙阳极铝电解槽在启动过程中,通常需要通过大量的能源输入来完成焙烧和预热的过程。
这样不仅费时费力,而且能耗较高,且效率低下。
2. 新型节能预焙阳极铝电解槽的需求随着国家对节能环保政策的不断推进,对铝产业的节能环保要求也越来越高。
研发一种新型的节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法成为了产业发展的需要。
三、500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法的研究与开发1. 利用先进的加热技术500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法,首先利用了先进的加热技术。
通过采用高效的电加热装置和新型的加热材料,可以在较短的时间内将电解槽进行高温预热,大大缩短了启动时间。
2. 优化焙烧过程在500ka新型节能预焙阳极铝电解槽的研发过程中,针对传统焙烧过程中能量浪费和效率低下的问题进行了优化。
通过控制焙烧温度、时间和气氛等因素,使焙烧过程更加精准、高效,进而降低能耗。
3. 结合智能控制技术500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法还结合了智能控制技术。
利用现代化的自动控制设备和智能化的控制算法,可以对焙烧过程进行精确控制和优化调整,确保焙烧过程的稳定性和高效性。
四、500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法的技术特点1. 节能高效新型的500ka预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法,采用了先进的加热技术和智能控制技术,能够大幅降低能耗,提高生产效率,实现节能高效。
2. 启动时间短通过优化焙烧过程和结合智能控制技术,500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法能够在较短的时间内完成电解槽的高温预热,实现了启动时间的缩短。
电解槽焙烧装置技术方案

电解槽焙烧装置技术方案一、项目背景与目标随着社会经济的发展和能源需求的增加,电解槽焙烧装置作为一种重要的能源生产设备,其性能和效率直接影响到电解槽的稳定运行和能源的产出。
因此,设计一种高效、节能、稳定的电解槽焙烧装置是当前需要解决的关键技术问题。
本项目旨在通过研发一种先进的电解槽焙烧装置,实现以下目标:1.提高装置的热能利用效率,降低能耗;2.提高装置的稳定性和可靠性,减少故障率;3.提高装置的生产能力,提高产量;4.减少对环境的影响,降低排放。
二、技术方案与实施步骤1.装置结构设计根据电解槽的需求,设计一种可变结构的焙烧装置,使其适应不同规格和要求的电解槽。
装置采用分层结构,分为上、中和下三层,上层为热源装置,中层为焙烧燃烧装置,下层为气体循环装置。
每一层之间通过连接管道和阀门连接,便于维护和调节。
2.热能回收技术采用烟气余热回收技术,利用排出的余烟中的高温烟气进行预热和蒸汽产生。
通过安装烟气余热回收装置,将高温烟气传导给水,产生高温蒸汽,并将蒸汽通过传热装置供应给电解槽进行加热。
同时,通过安装余热回收装置对余烟中的有害气体进行净化和处理,达到环保要求。
3.智能控制系统采用先进的智能控制系统对电解槽焙烧装置进行控制和监控。
通过安装传感器和监测设备,实时监测装置的各项运行参数和环境参数。
并通过专门设计的软件对数据进行分析和处理,实现智能化的控制和优化运行,提高装置的稳定性和效率。
4.全自动化操作在电解槽焙烧装置中引入全自动化操作技术,实现装置的智能自控。
通过安装PLC控制系统和仪表控制设备,实现对焙烧装置各部件的自动控制和调节。
同时,通过与电解槽的数据对接,实现焙烧装置与电解槽的自动协同工作,提高整体生产效率。
5.装置维护与修理设计方便拆卸和更换的模块化结构,方便装置的维护和修理工作。
并通过制定详细的维修手册和操作规程,对装置的维护和修理进行规范和管理。
同时,建立完善的售后服务体系,提供及时的技术支持和故障排除,保证装置的长期稳定运行。
铝电解槽焙烧影响槽寿命的探讨

铝电解槽焙烧影响槽寿命的探讨1预焙铝电解槽焙烧的目的和要求焙烧的目的:排除砌体水分,加热槽体;焦化炭块之间和阴极钢棒周围的糊料;使阴极接近或达到正常作业温度;焙烧期间熔化了的高分子比电解质渗入炉底,起到堵塞裂缝、修补缺陷的作用;加热阳极及装炉物料,使阳极温度达到生产温度,熔化物料,满足启动需要;满足电解槽内炭素材料对碱性物质的大量吸收。
焙烧的要求:均匀缓慢的加热电解槽阴极内衬、阳极以及装炉物料,使三者达到一定的温度条件,以利于下一步的启动操作。
2铝电解槽在焙烧期间产生破损的形式及原因分析2.1阴极炭块断裂或出现裂纹一般来说,阴极炭块断裂是与阴极炭块的长度方向相垂直的横向裂纹,裂纹的深浅不等,最深的地方可使阴极炭块横向断裂。
这种断裂的产生大都是电解槽在焙烧过程中阴极炭块局部电流密度过大、温度过高、热冲击过大所致。
2.2电解槽炉底中缝捣固糊与阴极炭块之间出现大的裂缝电解槽炉底阴极炭块之间主要使用捣固糊填充连接处缝隙。
在焙烧过程中,阴极炭块出现膨胀现象,而捣固糊出现收缩,正是这种收缩起到了吸收阴极炭块膨胀的作用,当焙烧温度不超过1200℃时,这种作用可以很好地体现出来,焙烧结束后,一般阴极炭块和烧成后的捣固糊之间有很小的缝隙或不出现缝隙。
当电流分布严重不均、局部温度超过1200℃时,阴极炭块不再膨胀,而是随着温度的升高而发生收缩,烧成后的捣固糊也是随着温度的升高而收缩,这样,阴极炭块之间的捣固糊不再起到吸收阴极炭块膨胀的作用,而使阴极炭块与捣固糊之间的缝隙越来越大。
2.3阴极炭块与边部捣固糊在焙烧过程中出现缝隙在新建的或大修后的电解槽焙烧过程中,若操作不当,在阴极炭块与边部捣固糊之间也会出现裂缝,其裂缝的生成机理与本文2.2节炉底中缝捣固糊与阴极炭块之间出现裂缝的机理是一样的。
2.4人造伸腿出现横向收缩裂纹与侧部炭块的早期破损槽底部阴极炭块与侧部炭块之间是由较宽较厚的捣固糊填充并捣实,而这捣实的炭素糊为无头无尾的封闭环型体构成的电解槽人造伸腿。
350kA特大型铝电解槽的技术开发及系列应用

350kA特大型铝电解槽的技术开发及系列应用本项目的主要研究开发内容及创新技术如下:1、铝电解槽“物理场”的仿真研究已达到国际领先水平,其中:①电解槽“磁场”设计采用槽周围强补偿、槽底弱补偿以及槽端头母线局部补偿等方式,垂直磁场最大值│Bz │max为13.575Gs,而垂直磁场平均│Bz│ave为5.182Gs;②电解槽的内衬设计采用了炭化硅+炭块复合块、干防渗料、高石墨质阴极等新型材料,其电解槽“热场”仿真计算结果具有槽底保温、侧部散热的明显特征。
2、电解槽周围母线设计采用大面6点均匀进电、槽周围母线对称配置及槽周围母线截面优化设计方案,与320kA槽比较,单槽母线用量减少4.25吨,每台电解槽节省基建投资7.65万元。
3、电解槽结构设计利用了当今国内外电解槽设计技术成果,并创新组合,形成一套电解槽结构设计技术:①电解槽上部结构设计采用板梁结构、双阳极母线、双螺旋8吊点阳极母线提升机构及48组单阳极组块等结构形式;②电解槽槽壳结构采用非线性有限元结构优化模型软件进行优化设计,其槽壳结构采用小船型、单围带、摇篮架结构形式;③铝电解槽首创6点AL2O3点式下料与2点AlF3点式下料方式。
4、首次设计采用30%高石墨质阴极炭块,其炉底电压比普通阴极降低50-60mV,并已在250kt/a大型铝电解系列上推广应用。
5、首创石墨粒+焦粒焙烧启动方法,解决大型电解槽焙烧过程槽角部电流不均匀的问题,保证大型电解槽焙烧启动过程平稳、电流分布均匀。
6、在250kt/a特大型铝电解系列的设计中,?首次开发出85kt/a电解产能的特大单套电解烟气净化装置,其净化率达到F≤0.7kg/t-Al。
7、250kt/a特大型铝电解系列设计采用350kA电解槽比320kA电解槽节省投资3080万元。
8台铝电解槽进行了为期3个月试验考核,其电流效率为94.06%,吨铝电耗13311kwh。
本项目经生产运行表明:其主要经济技术指标达到了国际领先水平,并具有显著的经济效益和社会效益,在国内外具有广阔的推广应用前景。
焙烧工艺对铝电解槽寿命的影响探究

焙烧工艺对铝电解槽寿命的影响探究摘要:焙烧工艺是将铝电解由低温的状态逐步向高温的状态转换,这项工艺的主要内容就是焙烧工艺的选择,使内衬中的水分可以及时的排出。
针对电解槽焙烧启动期间造成铝电解槽破损的问题,我们从焙烧工艺和设备进行了不断探索,严抓筑炉和焙烧启动操作质量,进一步延长了电解槽寿命。
本文通过分析各类焙烧的工艺,分析其对电解过程产生的影响,并提出了相应的改进措施。
关键词:焙烧;工艺;铝电解槽一、预焙铝电解槽焙烧的目的和要求焙烧的目的:排除砌体水分,加热槽体;焦化炭块之间和阴极钢棒周围的糊料;使阴极接近或达到正常作业温度;焙烧期间熔化了的高分子比电解质渗入炉底,起到堵塞裂缝、修补缺陷的作用;加热阳极及装炉物料,使阳极温度达到生产温度,熔化物料,满足启动需要;满足电解槽内炭素材料对碱性物质的大量吸收。
焙烧的要求:均匀缓慢的加热电解槽阴极内衬、阳极以及装炉物料,使三者达到一定的温度条件,以利于下一步的启动操作。
二、焙烧方法和各类的优缺点1、焦粒焙烧法。
焦粒焙烧法是在电解槽内铺设一层电阻层,其厚度为15毫米,在电力接通后,在阴极和阳极之间会产生热量,形成电解槽的焙烧。
焦粒焙烧法的热量主要是由阴极的炭块提供,在焙烧的过程中,不会出现温度骤升的问题,温度是在常温的基础上慢慢地提高,可以有效的防止槽因为温度骤升而发生破裂的问题。
而且在加热的过程中,不需要借助其他的设备,而且焙烧在短时间内就能完成,焙烧的效率非常高。
但是焦虑焙烧法也存在一定的局限性,其传热不具有均匀性,导致了局部的温度过高,阳极的电流不能平均的分布,会导致局部过热的问题。
2、石墨粉焙烧法。
这种方法的原理与焦粒焙烧法的原理具有相似性,应该先将不同粒径的石墨划分出来,然后将石墨粉放在炉底,铺设的厚度在30毫米左右,通电后即可完成焙烧工艺。
石墨焙烧法中,石墨的质地比较软,而且铺设的厚度较大,可以与阳极良好的接触,在电流分布上非常的均匀。
而且石墨粉具有较好的导电性。
电解槽焙烧装置技术方案

电解槽烟气焙烧装置技术方案一、电解槽焙烧方法及特点电解槽焙烧的目的是通过给电解槽逐渐升温,使电解槽阴极内衬中的水分得以烘干,阴极和阳极的温度接近电解槽正常生产温度,电解槽边部的斜坡扎糊和阴极碳块之间的碳缝糊得以焦化和烧结。
因此焙烧方法的选择对铝电解槽能否尽快转入生产、尤其是对大型预焙电解槽槽寿命的影响至关重要。
我国电解槽通用的焙烧方法主要有3种:铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃料焙烧法。
铝液焙烧法是电解槽焙烧的一种传统方法。
其最大优点是简便和烟气量较小。
其弊端是灌铝时900℃以上高温的铝液直接接触常温的阴极炭块及扎糊,热冲击引发的热应力会使炭素内衬产生裂纹或层状剥离,以及液体金属可通过炭块内衬的任何一个小裂纹进入阴极内部,并与耐火材料和保温材料发生反应,形成腐蚀空腔,并进一步发展为泄漏,从而引发电解槽出现早期破损和寿命缩短等问题。
目前国内外大多数电解铝企业已不再采用此种方法。
焦粒焙烧法是目前我国所有电解铝厂广泛采用的一种焙烧方法。
其优点在于:阴极可从常温逐渐升温预热,避免了铝液焙烧法中灌入高温铝液时的瞬间强烈热冲击,且不需要复杂设备、不需要燃料、基本上不存在阴极炭块烧损问题。
其最大的缺点在于:升温速度、温度分布均匀性无法有效控制,并且电能耗费量较大。
燃气焙烧法是最近几年出现的新型先进的焙烧方法,国外电解铝企业广泛采用此方法,我国电解铝行业最早在广西平果铝业进行过相关试验,因当时的理论研究和控制技术、装备均不够成熟,最终未能在国内推广。
目前行业内正在推广的异型阴极电解槽,因为阴极结构的特殊性,必须采用此种焙烧法才能保证电解槽顺利焙烧启动。
燃气焙烧法的优点:1、升温速度可控性好;2、可控制调节电解槽内各点的温度,使温度分布均匀;3、启动后不需要清除焦粒;4、不存在电流分布问题;5、相对于铝液、焦粒焙烧法其更加节能、节约焙烧成本。
郑州经纬科技是行业内高新技术装备专业生产商,郑州经纬科技联合东北大学冯乃祥教授等知名专家团队和行业内多家大型骨干生产企业,合作开发成功的铝电解槽燃气焙烧法——烟气焙烧系列装置,在温度高于300 °C时,各点的温度控制精度可以达到5°C以内。
一种500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法

一种500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法随着工业化进程的推进,铝合金作为一种重要的金属材料逐渐得到广泛应用。
然而,传统的铝生产过程中存在能源消耗高、环境污染严重等问题。
因此,研发出一种节能环保的新型预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法具有重要的意义。
本文将介绍一种新型的500ka预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法,以期降低能源消耗、减少环境污染。
一、引言对于传统的预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法,存在着能源消耗大、热效率低等问题。
为了解决这些问题,我们开发了一种新型的500ka预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法。
二、方法介绍1. 选用高效节能的电解槽为了提高热效率并减少能源消耗,我们选用了高效节能的电解槽。
该电解槽具有较大的有效容积,并且能够充分利用燃烧气体的热能。
同时,电解槽内部的结构设计合理,能够有效避免阳极氧化物的堆积,降低焙烧过程中的能源损耗。
2. 预热阶段在预热阶段,我们使用高温高热效率的燃烧系统,将燃烧气体引导到电解槽底部,通过底部燃烧器对阳极氧化物进行加热。
同时,为了进一步提高燃烧效率,我们在电解槽顶部设置了烟气排出装置,将产生的烟气及时排出,减少能源的浪费。
3. 动力引入在预焙阳极铝电解槽焙烧过程中,为了保证阳极铝块能够充分燃烧,我们采用了一种新型的动力引入装置。
该装置能够将燃烧气体均匀地引入电解槽内部,使阳极铝块受到均匀的加热,提高燃烧效率。
4. 控制系统优化为了保证预焙阳极铝电解槽焙烧启动的顺利进行,我们对控制系统进行了优化。
通过对电解槽温度、燃烧气体流量等参数进行实时监控和调节,能够确保阳极铝块在焙烧过程中得到充分的加热,提高能源利用效率。
三、实验结果我们通过实验验证了该500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法的有效性。
实验结果显示,采用该方法进行预焙阳极铝电解槽焙烧可以显著降低能源消耗,提高热效率。
与传统方法相比,该方法在能源利用上具有明显的优势。
四、结论本文介绍了一种新型的500ka预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法。
科技成果——铝电解槽新型阴极结构及焙烧启动与控制技术

科技成果——铝电解槽新型阴极结构及焙烧启动与控制技术适用范围有色金属行业电解铝企业行业现状传统铝电解槽技术直流电耗13000-13500kWh/t-Al,其中2008年全国产铝1318万t,平均直流电耗13260kWh/t-Al,综合交流电耗14323kWh/t-Al,吨铝生产排放10.82tCO2,铝电解槽大修投资约80元/t-Al(依据电解槽容量大小、槽寿命长短)。
成果简介1、技术原理电解铝生产采用熔盐电解法,即将氧化铝、冰晶石、氟化铝等加入电解槽中,在直流电作用下,电解质在电解槽内发生电化学反应,在阴极上析出铝液,阳极上析出CO2和CO,铝液用真空抬包抽出铸造成铝锭,阳极逐渐消耗定期更换。
本技术的技术原理是:(1)采用其阴极表面带有凸起结构的铝电解槽新型阴极技术,将现行电解槽的阴极结构改变为新型的电解槽阴极结构和内衬结构,上限减少阴极铝液波动,提高阴极铝液面稳定性,从而提高电流效率,降低槽电压,降低电耗;(2)应用国际上通用的以电解槽阴极表面温度分布和垂直分布情况判定电解槽焙烧质量的方法,以电解槽阴极和电解质温度为控制中心,利用火焰焙烧,取代传统的铝液焙烧和焦粒焙烧,利用燃气量和风量控制火焰温度和燃烧热量,实现焙烧温度与升温速度的控制,通过合理地设置燃烧器,达到温度均匀的目的,最终得以提高电解槽的焙烧质量,节省能耗。
2、关键技术(1)新型阴极结构电解槽的关键技术是在炭阴极表面设计和构建凸起结构,这种凸起结构具有阻流和铝液波动,提高铝液的电磁流动动力学稳定性的作用。
新型阴极结构电解槽的阴极结构如图1、2、3所示,图4是由计算机根据电磁流体动力学理论计算出来的新型阴极结构电解槽与传统阴极结构电解槽的阴极铝液面波动高度的比较。
由图4可以看出,铝电解使用新型阴极结构电解槽,可使槽中铝液面波动减少2cm左右,从而实现了电解槽阴极铝液面稳定性提高,这为电解槽电流效率的提高和极距与槽电压的降低提供了技术保障,这也是新型阴极结构电解槽的关键技术所在。
400kA大型预焙铝电解槽新型焙烧法焙烧启动实践

焙烧 温 度 ( ) 33 4 l 5 0 6 8 7 4 8 l 5 6 7 ℃ 2 8 6 6 0 7 3 8 5 8 4 86 82
的单 位之 一 , 是 国 内首 次 大 面 积推 广 使 用新 型焙 也
一
烧启 动法 的单位 之 一 , 该 系列 的焙 烧 启 动 方 面积 在
图 1 0 2 # 采 用 传 统 方 法 的 焙 烧 温 度 与 09 槽 焙 烧 时 间的 变 化 关 系 图
包 铝 o 2 # 传统 方法 的 角部 焙烧 温 度 与焙 烧 o9  ̄
时问 的关系 变化 见 表 2 表 2的温 度 为 四 角 的温 度 ( 平 均值 ) 。对 应作 图见 图 2 。
第2 7卷第 2期
2 1 年 4月 01
有
色
矿
冶
Vo . 7. 2 12 №
N0N —FERROUS M I NG NI AND ETALLURGY M
Ap i 2 1 rl 01
文 章 编 号 :0 7— 6 X( 0 1 0 0 3 — 3 10 9 7 2 1 )2— 0 1 0
2 焙 烧 温 度 的变 化 情 况
包铝 采 用新 型焙 烧 启 动 方 法铺 焦 粒 的 厚 度 为
2 l , 部极 石 墨碎 的 比例 为 3 % 和 1 % , 粒 5nF 角 I I 0 0 焦 和石 墨碎 的粒度 要求 为 2hm~4In。为 了提 高 焙 i nl 烧温 度 , 流器 的拆卸 工作 比传统 焙烧 要适 当提 前 。 分 焙烧 4 8h角部 温度 可达 到 6 0℃ ~ 0 c, 0 7 0 c 中缝 温 度达 到 9 0 0 左右 , 膛 的平 均 温度 达 到 9 0 c ~ 5 C 槽 0 c 90c 5 c。下 面就 中铝包 头铝 业 的两 种焙 烧方 法 对 应
铝电解槽环流焙烧技术的研究开发与应用

铝电解槽环流焙烧技术的研究开发与应用
杨万章;苏其军
【期刊名称】《云南冶金》
【年(卷),期】2012(041)001
【摘要】研究开发应用了环流焙烧技术.从装槽、软连接安装、分流器安装和通电焙烧逐一研究了环流焙烧的技术要领.生产槽实践表明阴极内衬焙烧温度均匀,阳极电流分布均匀,伸腿得到焙烧,有效避免电解槽早期破损.
【总页数】5页(P32-36)
【作者】杨万章;苏其军
【作者单位】云南云铝润鑫铝业有限公司,云南个旧661017;云南云铝润鑫铝业有限公司,云南个旧661017
【正文语种】中文
【中图分类】TF821
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成的电流分布不均。当电解槽阴极内衬温度接近或 达到正常生产温度,阳极工作状态良好,具备抬阳 极条件时,拆除软连接装置,边灌电解质边抬阳极 进行启动。 1. 3. 3 分流器安装
circulation roasting is researched from cell installation,soft connection installation,shunt installation and electrifying roasting one by one. The practice of electrolytic cell shows that the temperature of cathode lining is uniform,anode current distribution is uniform,the ledge is roasted,and it can effectively avoid early damage of electrolytic cell.
ห้องสมุดไป่ตู้
采用全空腔装槽方式进行装槽,利用高温烟气对整 个阴极内衬进行环流焙烧,有效避免热应力集中及 局部富集钠的问题。 2) 用 全 电 解 质 粉 末 替 代 冰 晶 石 作 为 装 槽 物 料,大幅度降低焙烧启动成本并改善作业环境 。 3 ) 装槽时预留观察孔, 方便检查铝电解槽焙 烧情况,掌握最佳启动时机。 4 ) 可根据焙烧效果检查情况, 灵活选择高温 烟气排出位置,改善焙烧效果。 5 ) 采用耐高温隔热型石棉板进行装槽, 可有 效降低 焙 烧 能 耗 和 改 善 高 温 辐 射 对 操 作 环 境 的 影响。 6 ) 采用软连接模糊安装技术, 易于调整焙烧
[2 ] 铝电解槽焙烧预热方法, 即环流焙烧法 。 该方 法不仅有效改善了焙烧效果,而且大幅度降低了劳
[1 ]
铝电解槽的焙烧预热是铝电解生产过程中一个 非常重要的环节。 科学合理地进行铝电解槽的焙 烧,即在阴极若大区间内实现焙烧温度平稳上升 、 区间温度均匀,并符合扎糊及内衬焙烧所需的温升 曲线,平稳达到较高的最终焙烧温度,实现精确控 制,已成为当前铝电解槽焙烧技术的发展方向 。焙 烧效果的好坏直接影响到启动效果的好坏 ,而焙烧 启动效果不但影响电解槽的生产运行稳定性及生产 指标,而且在很大程度上影响到电解槽的使用寿 命、劳动强度及对生态环境的影响。目前,电解槽 常用的焙烧预热方法有铝液焙烧法、 焦粒焙烧法、 石墨粉焙烧法、然气焙烧法以及固体铝焙烧法。各
表1 Tab. 1
焙烧方法 焙烧时间 / h 1. 操作简单; 铝液焙烧法 170 ~ 180 2. 温度梯度小,分布均匀; 3. 电流分布均匀; 4. 启动后电解质清洁; 1. 电流分布较均匀; 2. 从常温开始升温,无热冲击; 焦粒焙烧法 70 ~ 120
仁参考。
五种焙烧方法比较
Comparison of five roasting methods
1 ) 首先在阴极炭块表面铺设一层发热介质 , 发热介质可根据分流情况、阴极材质以及通电情况 进行具体选择。常用的发热介质有焦粒、石墨、石 墨与焦粒的混合料以及铝屑等。 2 ) 铺设好发热介质后进行装阳极炭块, 装阳 极炭块的同时装好小盒卡具,但小盒卡具必须呈松 开状态。 3 ) 装好阳极炭块后在阳极极缝、 中缝及边部 铺设一层耐高温绝缘隔热型材料 ( 如石棉板 ) 。 装 耐高温绝缘隔热型材料时要求在电解槽大面及端部 预留四个观察孔并根据测算在电解槽两端头选择粗 细长短适宜的钢管装入电解槽进行烟气排放 ,焙烧 过程中可根据焙烧情况变动排气孔安装位置 ,改善 焙烧效果。 4 ) 在石棉板上铺设一层电解质粉末, 电解质 粉末厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜 。 1. 3. 2 软连接模糊安装
动强度和焙烧启动成本,是目前条件下铝电解槽最 好的焙烧方法,现已申报授权为发明专利,其专利
*
收稿日期: 2011-11-07 ; 修回日期: 2011-11-28 作者简介: 杨万章 ( 1978-) ,男,云南省宣威市人,工程师。
32
杨万章,等
铝电解槽环流焙烧技术的研究开发与应用
号为 200910094458. 7 。 本文针对环流焙 烧 技 术 的 研究开发及应用情况进行具体介绍 ,以供铝电解同
KEY WORDS: electrolytic cell; circulation; roasting
引
言
所示,从表 1 可以看出 这五种焙烧方法都有其自身的缺陷 ,要么是不能达 种焙烧法的优缺点如表 1 到很好的焙烧效果或是不具备使用条件 ,严重阻碍 铝电解工艺技术的进一步发展,特别不能适应当前 我国正在研究开发的节能环保型曲面阴极铝电解槽 的焙烧需要。研究开发一种新型的焙烧方法改善铝 电解槽焙烧效果已成为当前铝行业亟待解决的一个 重要课题。云南云铝润鑫铝业有限公司综合应用当 前最先进的燃气焙烧技术和最成熟的焦粒焙烧技术 的优点,创新研究开发了一种崭新的、简单便捷的
表2 某 240 kA 系列槽启动前焙烧温度测量记录表 Roasting temperature measurement records ℃ of a 240 kA series cell before its start up
出铝端 A面 中缝 B面 870 890 880
*
个旧 661017 )
要: 研究开发应用了环流焙烧技术。从装槽、软连接安装、分流器安装和通电焙烧逐一研究了环流焙烧
的技术要领。生产槽实践表明阴极内衬焙烧温度均匀,阳极电流分布均匀,伸腿得到焙烧,有效避免电解槽早期
Research Development and Application of Electrolytic s Circulation Roasting Technology Cell’
图3 Fig. 3
分流器安装照片
Installation photo of shunt
, 分流技术采用图 3 所示的 “集中分流技术 ” 安装时将导电材料一端压接在焙烧槽的阳极大母线 上,另一端压在焙烧槽下一台槽的立柱母线上 。安 装前将电解槽 B ( 出电端 ) 侧阳极大母线和下一 台电解槽立柱母线的压接面处理平整 ,并利用有机 溶剂清洗干净,然后将分流器的压接面也清洗干净 后按要求接好、卡紧。焙烧过程中根据工作电压的 变化及阳极电流分布情况逐步拆除分流装置 ,实现 控制升温速度及调节阳极电流分布的目的 。 1. 3. 4 通电焙烧 焙烧槽验收具备通电条件后按 20 kA、80 kA、 160 kA、200 kA、240 kA 的梯度进行送电,送电过 程中要观察电压并进行相关情况检查控制好送电速
较好
1
1. 1
技术方案
技术开发内容 该方法主要技术开发内容为: 1 ) 装槽时极缝、 边部及中缝不装任何物料,
期间 的 阳 极 电 流 分 布 情 况, 确 保 阳 极 电 流 分 布 均匀。 7 ) 采用集中分流, 逐步拆除分流器技术, 不 但可以降低冲击电压,还可以实现控制升温速度和 调节电流分布的作用。 1. 2 技术原理 电解槽通电后电阻介质发热并产生高温烟气, 高温烟气由于气压差在焙烧槽空腔内进行环流对整 个焙烧槽阴极内衬及阳极进行均匀焙烧 ,最后由排 气孔排出,焙烧期间可通过调节排气孔位置改善焙 烧效果。 1. 3 1. 3. 1 操作技术 装 槽
图2 Fig. 2
软连接模糊安装照片
度,确保安全送电。达到全电流后按以下要求进行 焙烧槽的管理。 1 ) 电流分布测定: 通电后每 2 h 测一次阳极 电流分布,发现问题及时报告。
Fuzzy installation photo of soft connection
如图 2 所示, 软连接的安装采用模糊安装技 34
杨万章,等
铝电解槽环流焙烧技术的研究开发与应用
2 ) 巡视检查: 通电后操作工每 60 min 巡视槽 况一次,检查阳极工作情况、槽电压变化情况以及 保温料密封情况。若发现钢爪发红,可通过打开发 红阳极处的槽罩板或在班长指导下适当放松阳极导 杆与临时导电软带联接处的螺母 ,一般禁止发生断 流现象,若发现槽电压长时间不降应进行电流分布 测量检查是否有电流分布值较大或断流现象以及其 它操作发生,及时进行处理,若发现密封不严冒烟 现象必须及时封堵防止氧化现象发生 。 3 ) 通电后,槽电压会缓慢下降, 当电压降到 3. 2 V 左右时,逐组拆除电流分流器。 4 ) 焙烧电压下降至 2. 2 V 左右, 检查焙烧槽 槽具备启动条件后拆除耐高温绝缘板并上紧小盒卡 具灌电解质进行启动。
应用。 2. 1 焙烧效果明显改善 2. 1. 1 阴极内衬焙烧温度均匀 环流焙烧技术应用压力差使高温烟气在阴极内 衬及阳极之间循环流动,使阳极及阴极内衬之间温 度较 为 均 匀 ( 如 表 2 所 示 ) , 最 大 温 差 不 超 过 100℃ ,不会产生过烧或欠烧现象, 尤其是曲面阴 极电解槽采用这一焙烧技术后可达到降低曲面阴极 炭块焙烧温度梯度,实现均流的目的,填补曲面阴 极电解槽焙烧技术的空白。
3. 液体电解质先与阴极炭块接触,填补 阴极裂纹; 4. 升温速度快,时间短 1. 不需进行分流;
石墨粉焙烧法
96 ~ 120
2. 电流分布均匀; 3. 温度上升均匀; 1. 升温快;
燃气焙烧法
24 ~ 48
2. 控制容易; 3. 无炭渣; 1. 温度梯度小;
固体铝液焙烧法
170 ~ 180
2. 温度分布均匀; 3. 电流分布均匀; 4. 启动后电解质清洁;
2012 年 2 月 第 41 卷第 1 期 ( 总第 232 期)
云南冶金 YUNNAN METALLURGY
Feb. 2012 Vol. 41. No. 1 ( Sum232 )