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预焙铝电解槽热行程及处理方法

2019/12/13 8:40:13

       当电解槽实际电解温度高于正常控制的电解温度上限时,我们称该电解槽为热槽或进入了热行程。


  从能量平衡的角度,形成热槽的原因为热收入增加,或因热支出减少,或二者同时存在。决定电解槽热收入的主要因素有槽工作电压、阳极效应、系列电流、电解质电阻等。影响电解槽热支出的主要因素有保温料厚度、铝水平等。因热收入和热支出的某项或几项因素发生改变而导致电解槽温度上升的热槽,常称做普通热槽。而由于各项技术条件匹配不合理、槽膛严重畸形等多重深层次诱因引起的病槽,水平电流增加,二次反应加剧,电流效率明显下降,本该转变为化学能的电能大量以热能释放出来,使槽温上升,形成热槽,我们把这种热槽称做异常热槽。


  具体分析,可能形成热槽的原因主要有以下几种:

  (1)极距保持过高,电解质电阻压降增加,槽电压偏高,槽内热收入过多。造成极距过高有两种可能原因,一种是电压测量仪表有误差,测量值低于实际电压值,计算机按测量值调整极距,使极距控制偏高;另一种是人为地提高槽电压没有及时降下来。

  (2)极距过低,引起二次反应加剧。二次反应放出大量热量,使电解槽温度上升。

  (3)电解槽内铝水平过低,铝量少,槽底散热量减少形成热槽;或因电解质水平过低,液体电解质量少,氧化铝溶解能力下降,槽底产生大量沉淀,引起槽底发热;电解质水平过低,电解槽热稳定性也变差,这也容易引起热槽。

  (4)电流分布不均匀,局部电流集中,形成局部过热现象。

  (5)阳极效应处理不及时,或处理方法不当,效应持续时间过长,造成槽温上升。

  (6)由于冷槽处理不及时或处理不得法而转变成热槽。因为冷槽因温度低而电解质萎缩,氧化铝溶解能力降低,如果得不到及时处理,会形成大量沉淀,导致槽底发热,加之效应频发,效应电压高,槽温上升,进而转化成热槽。

  

       电解槽进入热行程会有以下外观特征:

  (1)火苗黄而无力,电解质物理化学性质发生明显改变,流动性极好,颜色发亮,挥发厉害,阳极周围电解质沸腾激烈,电流效率很低;

  (2)炭渣与电解质分离不清,在相对静止的液体电解质表面有细粉状炭渣漂浮,用漏勺捞时炭渣不上勺;

  (3)阳极着火,氧化严重;伸腿变小,槽底沉淀增多;

  (4)壳面上电解质结壳变薄,下料口结不上壳,多处穿孔冒火,冒“白烟”;

  (5)槽膛遭到破坏,部分被熔化,电解质温度升高,电解质水平上涨,铝水平下降,电解质摩尔比升高;测两水平时,电解质与铝液之间的界线不清,而且铁钎下端变成白热状,甚至冒白烟;

  (6)电解质对阳极润湿性很差,槽电压自动上升,阳极效应滞后发生,效应电压较低,不易熄灭;

  (7)严重热槽时,电解质温度很高,整个槽无槽帮,无表面结壳,白烟升腾,红光耀眼;电解质黏度很大,流动性极差,阳极基本处于停止工作状态,电解质不沸腾,只出现微微蠕动。这种状态在生产中称之为“开锅”现象。

  

       电解槽进入热行程,要及早发现,及时处理。首先要分析属于普通热槽还是异常热槽。

  对于普通热槽的处理,要分析热槽产生的原因,针对不同诱因采取不同措施:

  (1)因设定电压过高产生的热槽,将电压适当降低即可减少电解槽体系中的热收入;

  (2)因槽内铝水平过低引起的热槽,可采取减少出铝或向槽内加入固体铝的方法提高在产铝量,增加热的传导和散失;

  (3)摩尔比高引起的热槽,适当多添加氟化铝,降低摩尔比;

  (4)保温料厚的要适当减薄保温料;

  (5)槽内炭渣量大的要做好捞炭渣工作,始终保持电解质清洁;

  (6)还要适当保持较高的电解质水平,增加电解槽的热稳定性。

  

       对于异常热槽的处理,关键仍然是要认真检查槽况,正确判断产生热槽的原因,对症实施处理措施,否则不但不能使热槽恢复正常,反而能引起更多严重后果。一般检查的项目包括:首先校对电压测量仪表是否存在误差,然后检查电解质水平、铝水平、槽底沉淀和槽膛情况、槽电压保持情况、阳极电流分布情况;查看工作记录,了解该槽加工和效应情况。根据收集到的信息做出判断,拟定并实施对症处理办法:

  (1)因极距过低,二次反应增加引起的热槽,首先要将极距调至正常,减少二次反应,消除增加发热量的因素。

  (2)槽内沉淀多,或因槽底结壳造成槽底压降大,引起槽底发热而产生的热槽,要先处理沉淀,如通过扒沉淀,或调整技术条件逐步消除槽底沉淀。

  (3)因电流分布不均匀形成的热槽,要查找电流分布不均匀的原因并采取措施消除。如因阳极某部位与沉淀接触引起的偏流,要处理该部位的沉淀;如因阳极长包或掉块引起的偏流,要尽快处理异常阳极。

  (4)由于电解质电阻大引起电解质过热而形成的热槽,可以短时间打开大面结壳,使阳极和电解质裸露,加强电解槽上部散热;同时向槽内添加氟化铝和冰晶石粉的混合料。混合料的熔化将吸收大量热量,降低槽温;添加的氟化铝则降低摩尔比,降低初晶温度并改善电解质的导电性能。

  (5)严重的热槽可以采取倒换电解质的方法来降低槽温;需要注意的是,绝不能用添加氧化铝来降低槽温。

  (6)因病槽引起的热槽,要先采取措施使电解槽槽况稳定后,再处理槽温高的问题;由冷槽恶化转变成的热槽,要分析判断原因,参照以上所述方法及时处理。

  热槽好转的标志是阳极工作正常、电解质沸腾有力、表面结壳均匀完整、炭渣分离良好。这时再逐渐降低槽工作电压,并配合恢复极上保温料,根据具体情况,缓缓撤出铝液,消除槽底沉淀,使电解槽稳步恢复正常运行。


  热槽好转后,往往槽底仍存在较多沉淀,尤其是严重热槽,沉淀层厚度大。但这种沉淀与冷行程的沉淀不同,因其槽底温度高,沉淀疏松不硬,容易熔化。在恢复阶段,只要严格控制电压下降程度,合理掌握出铝量,适当保持效应系数,沉淀即可消除,电解槽很快就能转入正常,但若控制不好,也很容易反复。因此,恢复阶段必须精心调整各项技术条件,时刻注意槽况变化,确保电解槽平稳转入正常运行。


[转载 – 长江有色网]
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