电解槽焙烧启动要点分析

电解槽焙烧启动要点分析

前言

现在大型预焙槽的焙烧大部分采用焦粒焙烧法，焦粒焙烧相比铝液焙烧可避免铝液对槽内衬材料的冲击，同时电解质提前进入从而阻挡了铝液从炉底及侧部缝隙向外渗透。根据我们在日常的生产当中焙烧启动过程中容易出现的各种问题加以分析总结，分析出其原因并采取合适措施避免类似问题发生，通过对焙烧启动过程中阳极电流分布及电解槽槽电压变化规律研究，从理论上解释其变化原因及变化规律。

1焙烧前准备工作

1.1铺焦粒与挂阳极的要求及影响

电解槽焙烧前要求铺焦粒，对于焦粒的铺设有严格的要求，铺焦所用的焦粒粒度为1～4mm，要求铺焦平整，阳极自然下落后与焦粒充分接触，可用钢板尺检查焦粒与阳极底掌是否接触完全，对于接触面积小的应重新调整阳极导杆位置，尽可能使阳极底掌与阴极碳块接触面积较大。放下阳极后，可将阳极周围焦粒向填充不实的部位塞进去，保证阳极与阴极底掌完全接触。实际铺焦过程中经常容易出现这样的问题，作业人员为保证阳极导杆与阳极大母线之间缝隙较小，铺焦过程中往往将阳极外侧焦粒铺的比内侧稍厚一点，这样阳极碳块放下后阳极导杆向大母线方向倾斜，容易保证阳极导杆与大母线的间隙较小，但这种铺焦方式会为以后的焙烧启动工作带来麻烦，具体表现在由于阳极外侧焦粒较厚，阳极外侧接触好，通电焙烧后外侧电流就比内侧大，外侧发热量多导致冰晶石靠槽帮一侧先熔化，靠中缝侧由于发热量少中间冰晶石熔化速度慢，由于中见熔化差，不具备启动条件造成焙烧时间被迫延长情况发生。然而，由于上述的原因，导致培烧时间的延长。所以，我们根据实际的操作，把以往的这种方式改变为铺焦粒是用纱网式工具，如图：

它的利处就是：当阳极坐放在焦粒层上时，由于阳极底面高低不平一般相差5～10mm,一方面利用小而密集的圆锥焦粒体填充找平阳极底面凹凸；另一方面，阳极局部挤压焦粒层时，由于锥体之间存在较大空间，被挤压的焦粒向周围空间扩散，使阳极底掌其余部分与其它圆锥焦粒体进一步接触，有效的增加了阳极底面与焦粒层的接触面积，从而达到阳极与焦粒层充分接触的目的。

1.2软连接与分流片的安装要求

安装软连接卡具要求固定软连接与阳极大母线的弓形卡具顶头处加绝缘纸。弓形卡具应避免与阳极大母线上部及小盒卡具接触，防止小盒卡具发红现象。软连接与阳极导杆及大母线接触面应尽量好，对于接触面不好的软连接可在接触面处加1mm厚铝软带。检查接触面好坏可采用打印纸塞接触面，如大部分未接触需重新安装软连接。分流片安装质量不好容易造成通电后与母线接触部位发红现象，使用分流片首先要检查分流器与母线接触面是否平整或生锈，如有以上情况需将接触面进行除锈并打磨平整，安装分流片要求夹紧分流片的弓形卡具上顶丝加绝缘板防止电流通过弓形卡具导电，原来焙烧过程中未加绝缘板曾出现过弓形卡具顶丝处发红现象，原因是由于电流通过弓形卡具顶丝导电，后来通过加绝缘板避免这一现象的发生。分流片与立柱母线之间连接主要用夹板将分流片固定在立柱母线上，安装分流器夹板时应避免螺栓与立柱母线接触，防止接触部位通电后发红情况发生。

2焦粒焙烧启动要点分析

2.1通电焙烧过程中阳极炭块电流变化规律

焦粒焙烧通电后阳极电流分布的变化规律，正确分析电流发生变化原因是生产管理人员所必须掌握的，通过熟练掌握电流变化规律能够做到防患于未然，避免异常情况发生。焙烧期间电流变化情况如下，通电焙烧开始阶段阳极电流分布比较均匀，原因是由于通电初期，各阳极下焦料的电阻由于厚度一致，并采用同一样的炭块，其电阻值基本相当，阳极上各炭块通过电流大小主要是阳极炭块与焦粒电阻大小决定的，所以通电初期电流分布比较均匀，这样有利于电解槽的均匀升温，通常第一天、第二天很少出现阳极炭碗内磷生铁发红现象，随着焙烧时间的延长局部冰晶石开始熔化成液体电解质，由于存在液体的电解质该部位的导电性进一步增强，导电性好、电阻小，同样电压情况下通过电流就大，电流大发热量就多，冰晶石的熔化速度就加快，该部位电阻进一步降低，从而形成不良循环，这就是焦粒焙烧随着焙烧时间延长阳极电流分布变得越来越不均匀的原因。从生产实践中经常会发现以下情况，即焙烧初初期电流分布大的阳极随着焙烧时间的延长电流越来越大，个别阳极电流过大造成阳极炭块炭碗内磷生铁发红现象，严重时甚至出现钢爪发红现象。随着焙烧时间的延长电流分布不均匀现象有逐步加剧趋势，这就要求在焙烧后期要注意测量阳极电流分布避免阳极电流过大造成的磷生铁熔化，避免局部过热造成的阴极炭块裂缝和阳极脱极现象发生。

2.2通电焙烧过程中电解槽电压变化规律

电解槽通电后，电解槽的工作电压不断变化，通过全电流后冲击电压一般在4.8～5.5V之间，不得高于6.0V。抬阳极前焙烧过程电压变化规律基本情况如下:

焙烧电压变化情况

延长有下降趋势，原因是由于随通电时间的延长，阳极炭块、焦粒层、阴极炭块

电阻随温度升高有下降趋势，这三部分电阻以串联方式存在，通过电解槽电流不变，所以槽电压随着槽电阻的减小而下降，从槽电压变化看前期电压下降快，后期电压下降慢是由于槽电阻初期下降比较明显，到后期阴极碳块与阳极碳块电阻基本稳定，焦粒层电阻由于冰晶石熔化成液体电解质导电使槽电阻略有降低，电压的降低电解槽单位时间内输入热量的减少，冰晶石的熔化速度变慢，所以通电焙烧三天后一般通过上抬阳极提高电压增加热量输入，加速冰晶石熔化。

2.3拆分流器及软连接注意事项

当电压低于3.5V并保持平稳后开始拆除分流器，两组分流器同时拆除完毕，拆除期间电压上升不允许超过1.0V，若电压急剧上升，应停止拆除分流器。检查各阳极电流分布，若有异常应及时调整，等电压相对稳定以后再进行拆除，全部拆除完毕后槽电压不允许超过4.5V。

注意在此过程中避免与阳极大母线及导杆接触以防止打弧光烧坏母线。拆软连接前应先将所有小盒卡具紧好后才能进行拆软连接操作。

2.4抬阳极过程中注意事项

抬阳极操作一般在焙烧72小时并拆除软连接后开始进行，第一次抬电压前必须保证大部分阳极下部周围有液体的电解质生成，可通过将铁钎插入阳极周围冰晶石中检查冰晶石熔化情况。第一次抬阳极应采取点动操作，抬阳极过程中原则是上抬停止以后电压稳定或有下降趋势，才能进行下一次抬电压操作。每次点动一下后观察电压变化情况，如抬阳极停止后槽电压仍不断自动上升，往往说明阳极电流分布有严重不均匀情况发生，原因是由于上抬阳极后如果部分阳极周围没有液体电解质或很少，阳极底掌就会与焦粒脱离，从而导致该部分阳极电流分布降为零或很小，这样电流就集中在电解质熔化较多的极上，原来有少量熔化电解质的阳极由于通过电流小热量输入不足导致电解质又重新凝固，导致此类阳极处电阻升高电流减小，最终使电解槽槽电阻逐步自动上升，电流不变的情况下导致槽电压自动上升。抬阳极初期往往是电流分布不均匀最严重的时候，这就要求抬阳极后及时测量阳极电流分布，对阳极电流过大的阳极及时采取措施。如实际操作中有此类问题出现，应组织人员迅速测量阳极电流分布，对阳极电流超出正常电流三倍以上的阳极炭碗立即进行冲风降温操作，避免阳极钢爪脱落现象发生。随着阳极上抬热量输入增加冰晶石熔化速度加快，抬阳极初期电流分布不均匀现象会逐步缓解，是由于随着电解质量的增加以及阳极与焦粒层间距的扩大，液体电解质较多的阳极周围电解质可通过阳极底掌向其它阳极底掌下流动，使原来电解质熔化较少的阳极也能通过液体的电解质导电，这样原来电流分布不均匀现象就会减少。所以抬阳极后期根据冰晶石熔化情况可适当加快阳极上抬速度，提高槽电压增加热量输入加速冰晶石熔化速度，为电解槽启动创造条件。

2.5灌电解质时上抬阳极电压变化及注意事项

灌电解质过程中阳极需逐步上抬，使电解质通过阳极底掌下部及中间从出铝端流向烟端，阳极上抬过程中电压变化情况是从上抬阳极前电压3.5～4.0V很快上升到8～12V，然后基本稳定在10V左右，灌电解质时抬阳极整个过程虽然只有几分钟左右，但上抬阳极的速度有一定要求，开始灌电解质时应当边抬阳极边观察槽电压变化情况，如果上抬阳极速度过慢就会造成灌入的电解质不能及时流走，引起电解质从出铝口溢出。初期上抬速度过快会造成部分阳极炭块与电解质