500kA系列铝电解槽二次焙烧启动技术研究

 李鸿飞

摘要：随着全国用能的紧张形势，国家进行宏观调控，导致部分电解铝企业产能受限停槽，其中一些新系列启动槽面临二次启动问题。本文结合某企业500kA系列铝电解槽二次启动生产实践从保护性扣槽、补槽、安全平稳启动等进行全面综合论述，提高二次焙烧启动槽的成功率，延长电解槽寿命，降低大修费用，有效降低生产成本。

关键词：500kA;二次启动；焦粒焙烧；大修成本

前言

某电解铝企业自错峰用电及执行能耗双控政策要求以来，截止10月份共计停槽123台。2022年年初开始复产，通过采取保护性扣槽、优化焙烧启动方式、严格工艺管控等措施，仅用不到一个月时间就将前59台电解槽全部启动完成，各项经济技术指标良好。本文结合该企业500kA系列铝电解槽二次启动生产实践从合理地清槽、补槽和焙烧启动等进行全面综合论述，为同类型槽的二次启动起到很好的借鉴作用。

1清槽

1.1 回收物料

（1）待电解槽阴极内衬温度基本降至常温后，开始操作天车开口错位拔极，导杆上标注好剩余周期天数，做好残极“结对子”使用工作。

（2）清理槽内疏松的电解质块、面壳块进行分类装袋并做好标注，要求直径大小不超过30cm。

1.2 保护性扣槽

（1）待疏松的物料清理完后，使用风镐、板锄、簸箕等工具对槽内物料进行逐层清理，清炉底至阴极表面，中缝及阴极沟槽内沉淀结壳应清出槽。清理过程中注意不要破坏底部和侧部碳块及人造伸腿。

（2）清理槽底铝块时，从角落位置处“起头”抠出底铝，视铝块大小情况进行分割处理。

（3）清理完物料后，利用刨磨机打磨阴极炭块表面的碳化物，确保阴极表面干净达90%以上，最大限度提升阴极导电性能，降低电解槽冲击电压及启动后炉底压降。

1.3 修补

（1）用风管吹净，对各部位进行全面检查（有无裂纹、掉块、冲蚀坑等），建立完整的单槽档案，绘制炉底情况示意图，记录好炉底状况，并附图存档，为二次启动提供依据。

（2）阴极裂纹采用石墨碎配合液态碳焦泥进行修补，冲蚀坑及表面破损点用镁砂、氟化钙、水玻璃混合物填补，保证修补后阴极表面平整紧实；侧部碳块根据氧化情况，氧化轻微的地方使用石墨碎配合液态碳焦泥填充，再用气动锤夯实，氧化较宽、较深的使用条状碳块拼接修补（提前量好修补点尺寸），间隙位置填入液态碳焦泥和石墨碎，将整个氧化位置填补饱满、充实。

2装槽

2.1 铺炉挂极 

（1）挂极前，用风管吹净阴极表面。选用粒度3-6m的焦粒，称重后用刮板均匀刮漏到阳极正投影区域。优化焦粒与石墨的配比，角部4组阳极为8：2，其余中间阳极为9：1，厚度为20cm,提高焙烧效果。

（2）挂极时，检查阳极底掌是否平整，外观有无缺陷，有则禁止使用，将阳极底掌清理干净，垂直落到焦粒表面，保证阳极底掌与焦粒接触面确保达到 95%以上。

2.2 软连接与分流器安装

（1）安装前，要做好软连接和分流器接触面的清洁、打磨、校正工作。软连接必须成“弧”型，保证软连接的伸缩空间不低于8cm。安装后，检查压接面压接状况，接触面无缝隙，否则重新安装。

（2）注意分流器的分流量影响焙烧升温梯度，该企业目前采用14组分流片进行分流，每组由12片2900*20*2mm铁片组成，大大增加了分流量，达到了较好分流效果。

3   通电焙烧

    电解槽焙烧是电解槽进入启动前的关键管理期。二次槽焙烧时间96h。焙烧期间管理的关键是温度，要求升温梯度均匀，阳极电流分布均匀，为确保电解槽焙烧达到要求，必须做好以下方面的管理：

（1）分流器的拆除：通电后14h，确认槽电压低于2.8V，拆除第1组；第1组后每组间隔4h以上，且电压低于2.8V；拆除顺序为1、7、2、6、3、5、4分7次逐步拆除（拆除时可结合实际情况先将发红严重的分流片拆除）。

（2）通电后，重点监测阴极钢棒和阳极钢爪温度、阳极电流分布、软连接、分流器，并做好记录。

（3）焙烧至48h，处理一遍中缝物料，补热料避免空烧局部过热；启动前在A.B面极上各准备2-3t电解质，以便启动产生电解质，为后续二次启动槽提供液体电解质。

4   启动

（1）确认启动条件，中缝贯通（中缝电解质20-30cm），平均温度达到930℃以上（整个启动过程不高于985℃），执行“三级” 确认机制拆除软连接和夹紧小盒卡具，阳极升降机构调试正常，实施启动。

（2）根据槽型准备好充足的电解质，一般先干法启动两台，产生大量电解质，然后灌入到后续二次启动槽进行湿法无效应启动。将准备好的10-12t电解质连续快速灌入电解槽，当灌入的电解质流到烟道端时，开始上抬阳极，边灌边抬电压，要保证阳极浸入电解质8～10cm。灌电解质时，注意安排专人检查槽周钢棒窗口有无渗漏现象发生，监测三钢温度。

（3）无效应启动，灌完电解质后，电压控制在8V内。把极上电解质（或冰晶石）持续推入中缝熔化，侧部物料应自然熔化，严禁强行推入槽内，随着电解质（或冰晶石）熔化，电压会逐渐走低，调整电压保持在7～8V。待边部四周物料完全熔化，炭渣分离良好，将碳渣打捞干净。

（4）捞完炭渣后将极上预热好的热料扒到边部，再从A、B面各添加适量大碱，开通定时下料（NB），组织人员称氧化铝下料，确认下料量，以防漏料造成高温，导致阴极内衬受损。

5    灌铝

启动24小时后，开始分两次灌铝，总灌入30t，第一次在启动24小时后，第二次在启动48小时后，电压控制在4.8—5v。目的是控制二次启动槽温度在965℃以内，电解质表面易结壳，便于快速收大边，同时降低运行风险。收大边时边部留出散热带，并放上挡板，有利于边部散热形成炉帮。收完后盖好槽罩，逐渐点降电压至4.60V以下，此时开通RC控制、浓度控制、噪声控制。

6启动后期管理

启动后期的管理是指对电解槽启动后三个月内的管理。电解槽启动后期管理的核心目标是快速建立规整稳定的槽膛内形，形成陡、直、硬、均匀的炉帮（13cm-18cm ）。

6.1 电压管理

电解槽启动初后期槽电压具体下调幅度按阶梯调整，如表1所示。

表1 启动后期电压调整表

启动初后期	启动后第2天	启动后第3天	启动后第4天	启动后第5天	启动后第6天	启动后第7-17天	启动后第18-28天
设定电压（v）	4.6	4.35	4.25	4.2	4.18	4.0(每天降20mv）	3.95（每天降10mv）

降电压过程中应在电解槽稳定性允许的条件下快速降电压，设定电压调整表可根据现场情况适当调整。如果槽况异常，噪声值偏大，应减缓降电压速度，待稳定后再降电压。

6.2 技术参数控制

启动后，前60天不添加氟化铝，分子比保持 3.0 以上，以便更好地形成稳固的高分子比炉帮，启动第 60 天以后，炉帮均达到 10cm 以上，开始添加氟化铝。如表2所示。

表2启动初后期分子比调整表

启动初后期	启动时	启动后第3天	启动后第10天～第30天	启动后第30天～第60天	启动第60天以后
分子比	≥3.0	≥3.0	≥3.0	≥3.0	按正常控制（2.4～2.6）

7实施效果

（1）通过采取保护性扣槽、优化焙烧启动方式、严格工艺管控等措施，2月份电解三、六工区59台二次电解槽全部成功启动，启动成功率达到100%，降低了大修费用，有效降低生产成本。

（2）启动后，电解槽运行平稳，各项参数均在标准范围内，能较快进入正常生产阶段。启动1个月后主要运行指标统计如表3所示。
                 表3启动1个月后主要运行指标统计表

工区	槽温（℃）	平均电压（V）	分子比	铝水平（cm）	电解质水平（cm）	噪声值(mV)	Si含量(%)	Fe含量(%)	炉底压降（mv）	炉帮厚度（cm）
三工区	966	4.046	3.11	28.1	21.5	16	0.034	0.057	277	11
六工区	967	4.048	3.08	27.2	21.2	14	0.036	0.066	269	10.5

8   结束语

（1）采取保护性扣槽方式，针对侧部炭块存在不同程度的氧化，自主对侧部进行修补，有效解决了侧部槽壳发红的问题；

（2）优化石墨碎和焦粒配比，增强阴极导电性，增加分流片数量，加大分流量，有效降低了冲击电压和峰值电压，减少启动初期对阴极的冲击；

（3）严格执行好刮筋板标准要求，（A面侧部筋板向内收刮10cm ，并内置挡板，B面刮出筋板，留出散热带），加强侧部散热，铝水平严格控制在30cm以内，启动后期持续利用高温高分子比快速建立稳固的炉帮；

（4）槽温随着设定电压的下调而逐渐降低，但降温速度不能过快，启动后第一个月不能低于960℃，进入正常期后较正常槽偏低控制。降电压过程中应在电解槽稳定性允许的条件下快速降电压，整体呈阶梯状逐步下降；

（5）启动后期分子比不低于3.0控制，降幅过快添加工业纯碱进行提升，启动第60天以后，炉帮均达到10cm 以上，开始添加氟化铝，分子比一个月内逐步从3.0降到2.4～2.6；

（6）三钢温度中方钢温度比较可控，炉底和槽壳温度单点偏高。风险点通过边加工和吹风冷却等辅助措施进行降温处理。

参考文献：

[1]卢世励，400kA电解槽120小时焙烧启动实践，云南冶金，2020.

[2]李学文，铝电解槽燃气焙烧二次启动关键点的控制及应用，云南冶金，2021.

[3]李国维，SY500kA电解槽启动后期管理实践，轻金属，2020.

[4]李国维，SY500kA新型节能电解槽焙烧启动与生产运行实践，轻金属，2020.