鋁電解槽，無論是新建系列的還是大修的，在投入生產(chǎn)運行前，都必須進行焙燒，然后啟動。對于電解生產(chǎn)來說，大型預(yù)焙鋁電解槽的焙燒啟動是一個極其重要的環(huán)節(jié)，它不僅關(guān)系到電解槽能否順利投產(chǎn)，而且影響正常生產(chǎn)、技術(shù)經(jīng)濟指標及槽壽命，歷來為國內(nèi)外各廠家所重視。隨著大型預(yù)焙鋁電解槽的發(fā)展，其自身的工藝也隨之研究開發(fā)，不斷創(chuàng)新并加以應(yīng)用。特別是大型槽的焙燒啟動工藝，對于新系列的電解槽更為重要，也是鋁行業(yè)不斷研究的熱點之
一。近年來，隨著大型預(yù)焙陽極電解槽在我國的迅猛發(fā)展，各鋁電解廠家紛紛對電解槽焙燒啟動的方法進行積極探索。本文通過剖析生產(chǎn)現(xiàn)場焙燒啟動技術(shù)發(fā)現(xiàn)存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出改進措施。我公司230kA電解槽自2004年投產(chǎn)以來，通過對焦粒焙燒啟動的技術(shù)的不斷摸索和完善，使得電解槽槽齡平均達到了1 800天左右，1 78臺電解槽焙燒啟動過程沒有出現(xiàn)脫極、早期破損和漏爐停槽現(xiàn)象，應(yīng)用效果較好。
一。近年來，隨著大型預(yù)焙陽極電解槽在我國的迅猛發(fā)展，各鋁電解廠家紛紛對電解槽焙燒啟動的方法進行積極探索。本文通過剖析生產(chǎn)現(xiàn)場焙燒啟動技術(shù)發(fā)現(xiàn)存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出改進措施。我公司230kA電解槽自2004年投產(chǎn)以來，通過對焦粒焙燒啟動的技術(shù)的不斷摸索和完善，使得電解槽槽齡平均達到了1 800天左右，1 78臺電解槽焙燒啟動過程沒有出現(xiàn)脫極、早期破損和漏爐停槽現(xiàn)象，應(yīng)用效果較好。
一、焙燒啟動技術(shù)要點
（一）鋪焦粒
為了使陽極底掌與石墨粉煅后焦混合料有良好的接觸以保證電流分布均勻，提高焙燒質(zhì)量，選擇煅后焦顆粒2～4毫米顆粒比例占80%左右，以增加與陽極炭塊的接觸面積，千萬不要小看這第一步，因為焦粒粒度直接決定送電后的焙燒效果和陽極電流分布情況。鋪設(shè)焦粒前，將電解槽陰極炭塊表面徹底吹掃干凈后，下降大母線使之標尺刻度放置在3 50刻度，焦粒鋪設(shè)和陽極的安裝自A8、B8開始連續(xù)鋪設(shè)，至Al、Bl結(jié)束。使用專用刮板尺將陽極下焦粒刮平，厚度2厘米左右，每一塊陽極下焦粒厚度不能出現(xiàn)大的差異，否則會出現(xiàn)局部溫度不均勻的現(xiàn)象，影響到焙燒效果。單臺電解槽鋪設(shè)焦粒總量在450千克左右。
（二）選極、掛極
我公司雙陽極要求掛極必須確保陽極底掌與焦粒接觸面積達到98%。壓實率達到95%以上。安裝陽極前，應(yīng)檢查陽極炭塊有無質(zhì)量缺陷，鋁導(dǎo)桿是否垂直，磷鐵環(huán)是否飽滿、松動，有無夾渣和裂紋，陽極底掌是否平整。然后將合格的陽極炭塊組用天車吊起，對準陽極卡具位置，指定專人用手扶住鋁導(dǎo)桿，使其緊靠陽極母線，平穩(wěn)地放在焦粒層上。檢查陽極四周和四角是否壓在焦粒上，不允許出現(xiàn)懸空和接觸不良的現(xiàn)象。由專人用手旋緊小盒卡具螺栓，接好軟連接裝置。操作重點是要首先保證陽極底掌與焦粒充分接觸，同時陽極導(dǎo)桿應(yīng)盡可能與水平大母線形成面接觸，以減少擰緊卡具后陽極的位移，從而減少陽極導(dǎo)電不均的程度，可以防止局部陽極電流過大而出現(xiàn)的鋼爪發(fā)紅、脫落等異?，F(xiàn)象。
（三）安裝軟連接
采用軟連接的優(yōu)點是可以保證陽極與焦粒始終良好的接觸，能夠避免因電流不均造成的局部過熱現(xiàn)象。還能吸收焙燒過程中相關(guān)部位熱變形的影響。安裝前軟連接與陽極導(dǎo)桿及陽極大母線接觸各部位應(yīng)當清掃、打磨干凈，各部位螺栓必須緊固，以防止接觸不良發(fā)生打火現(xiàn)象。大屯鋁業(yè)公司230kA預(yù)焙陽極電解槽采用軟連接器如圖1。
圖1 軟連接器
全槽陽極掛完后安裝軟連接，小盒夾具可由專人用手稍微帶緊，而不必使用工器具，讓其呈自由升降狀態(tài)。
（四）裝爐
焦粒鋪設(shè)、掛極完畢后，各極間縫隙用牛皮紙?zhí)畛?，防止鈣和堿進入陽極中間。在陽極四周的槽膛處緊貼陽極底掌至人造伸腿之間鋪2～3厘米冰晶石，然后在“人造伸腿”上均勻鋪1.5噸氟化鈣。此后在氟化鈣上再裝入一層厚約10厘米冰晶石，再在其上裝純堿1.2噸。再蓋冰晶石至滿槽，要求陽極組上表面以上15厘米，但不能蓋住鋼爪。加入槽內(nèi)的冰晶石，要求陽極上表面較高，邊部稍低，中縫填冰晶石以加強保溫。
（五）分流片安裝與拆除
選擇分流片作為分流器，分流片為鋼制從陽極鋼梁焊接在對應(yīng)的陰極鋼棒頭。應(yīng)當說明的是，分流器的分流量不是固定不變的，在通電初期槽電壓較高，分流器本身溫度低，電阻率低因而分流較多。隨著焙燒的進行，槽溫升高，槽體電阻下降分流器溫度升高，其電阻率亦升高，此時焙燒槽的電流會自動提升。江蘇大屯鋁業(yè)有限公司分流片形狀如圖2所示，兩頭采用鋼板，中間為軟鋼帶。這樣就能保證了分流片的強度，分流量的大小經(jīng)過計算初期為50%～60%左右。
圖2 分流片示意圖
當通電12小時后，可陸續(xù)拆除分流片，如電壓低于3.0伏，一般可按先角部后中間的順序，從Al、Bl、A8、B8處先行拆除。當時間超過24小時，且槽電壓低于2.7伏時可陸續(xù)拆除其它分流片。拆除分流片時，每次的槽電壓升高值不得超過1.0伏。若超過此范圍應(yīng)停止拆卸，并檢查陽極電流分布，待電壓穩(wěn)定后再繼續(xù)卸。分流片全部拆除后，槽電壓不得超過4.0伏。溫度偏低，電流較小的陽極優(yōu)先拆除分流片。拆除分流片的片數(shù)和增加分流片視情況決定。拆除分流片后，應(yīng)抓緊時機做好調(diào)整工作，使兩極電流分布調(diào)整到最佳狀態(tài)，使電解槽安全平穩(wěn)地進入傘電流焙燒階段。
1、緊陽極卡具和拆除軟連接
2、啟動前槽內(nèi)電解質(zhì)和電解質(zhì)溫度要求
（八）啟動電解槽
（六）通電焙燒
完成短路口操作并檢查確認無誤后，通知整流所通電。送電過程中，如沖擊電壓超過5伏，則應(yīng)放慢升電流速度，當升滿全電流時，沖擊電壓不得超過5.5伏。如圖3所示。
圖3 電解槽送電歷史曲線
（七）啟槽準備
1、緊陽極卡具和拆除軟連接
全電流送電120小時后，槽電壓降至2.2～2.3伏，安排專人上緊小盒卡具兩次，防止漏擰或未擰緊，并經(jīng)常檢查電壓上升情況，發(fā)現(xiàn)問題及時進行調(diào)整。擰緊卡具會造成陽極底掌面產(chǎn)生一定的位移，引發(fā)局部陽極底掌與導(dǎo)電介質(zhì)接觸不良，引起陽極導(dǎo)電均勻程度變差。因而為了盡量使整個焙燒過程電流分布均勻，擰緊卡具的時間應(yīng)在啟動前的2～4小時內(nèi)進行，而且是分次進行擰緊，盡量減少陽極移動量，提高焙燒質(zhì)量。如果過早地擰緊卡具，陽極受熱應(yīng)力的作用要向上隆起，如果陽極不能向上自由移動，那么只有擠壓上部機構(gòu)變形或向陰極內(nèi)襯薄弱位置傳遞，勢必會造成陰極早期破損。擰緊卡具后，便可拆除軟連接，實際拆除軟連接后，槽電壓一般上升值不大于0.3伏。
圖4 電解槽啟動歷史曲線
2、啟動前槽內(nèi)電解質(zhì)和電解質(zhì)溫度要求
測量電解槽的中縫電解質(zhì)高度達到30厘米以上，溫度高于850℃，槽四周局部開始熔化，煙道及出鋁端溫度在700℃以上。并再次檢查供料裝置、槽控機是否良好，槽控機上和短路口用遮擋物保護，槽上軟管及接頭用石棉布進行保護，防止高溫烘烤。
（八）啟動電解槽
1、干法啟動
前20臺槽采用干法啟動，后續(xù)槽視情況可采用濕法啟動。
隨著物料的溶化，當中縫電解質(zhì)高度達到30厘米以上時，可將電壓提升到10～12伏，待物料全部熔化，電解質(zhì)高度達到40厘米，槽溫在970℃時，用大鉤清理陽極底掌，及時撈出炭渣。手動AEB，待氧化鋁溶解后再加入1.2噸的碳酸鈉，電壓保持在7伏左右。用參數(shù)變更單通知上位機開通自動下料，下料間隔設(shè)定為200秒，開通效應(yīng)報警并取消極距控制和濃度控制。安排取電解質(zhì)試樣分析。
（九）灌鋁
（注：前半期電解槽灌鋁用的鋁水可采用加鋁錠的方式，隨后電解槽可從前期啟動槽內(nèi)抽取。）
二、焙燒啟動過程中異常情況處理及監(jiān)控
（一）焙燒期間
2、濕法啟動
將活動溜槽和注入平臺放到待啟動槽的出鋁端。出鋁工在得到灌電解質(zhì)指令后，用真空抬包從預(yù)先選定的幾個電解槽中抽取高溫電解質(zhì)。天車將電解質(zhì)吊到待啟動槽旁，邊灌電解質(zhì)邊抬陽極，電壓保持在9伏左右。灌完電解質(zhì)后，再視槽內(nèi)電解質(zhì)高度，決定是否繼續(xù)添加冰晶石或混合料進行熔化。當物料全部熔化，電解質(zhì)高度達到40厘米、槽溫達到980℃以上時，用大鉤清理陽極底掌，及時撈出炭渣。以下同干法啟動程序。
（九）灌鋁
電解槽啟動后，盡量在24小時以后灌鋁，特殊情況可根據(jù)槽電壓、槽溫和電解質(zhì)情況在啟動12小時后可灌鋁。否則，電解槽長時間在高溫狀態(tài)下有可能發(fā)生“含炭”、電壓擺等現(xiàn)象，如圖5所示。
圖5 灌鋁歷史曲線
24小時后分兩次灌入12噸左右鋁水，將活動溜槽平臺放到灌鋁槽子的出鋁端，天車將抬包吊到指定位置，出鋁工通過溜槽將鋁水灌入槽內(nèi)，與此同時，有專人在槽控機旁抬陽極，邊灌邊抬陽極。灌鋁前槽沿板上鋪設(shè)氧化鋁粉，以防止飛濺鋁水，灌鋁時應(yīng)注意用溜槽緩慢注入，避免鋁水流到鋼爪上。灌鋁結(jié)束，電壓保持持在5.3～5.5伏。待槽子四周圍的電解質(zhì)表面結(jié)殼后，加足極上保溫料，整好形。蓋好槽蓋板，整理現(xiàn)場。次日早取鋁試樣送化驗室分析。灌鋁后第三天可考慮出鋁作業(yè)，出鋁量按鋁水平情況確定。
（注：前半期電解槽灌鋁用的鋁水可采用加鋁錠的方式，隨后電解槽可從前期啟動槽內(nèi)抽取。）
二、焙燒啟動過程中異常情況處理及監(jiān)控
（一）焙燒期間
如因電流分布不均而導(dǎo)致陽極鋼爪過熱、發(fā)紅時，可扒開相應(yīng)極上保溫料，用專制風(fēng)管對住過熱發(fā)紅處吹風(fēng)，或用鐵制工具搭接到相鄰槽的陽極鋼梁上進行分流。如15分鐘后效果仍不明顯，可松開夾具，對該組陽極實施斷電，一小時后再恢復(fù)送電（注意：采取斷電措施的陽極組數(shù)不能超過3組）。如因鐵環(huán)熔化而導(dǎo)致陽極脫落，可先將導(dǎo)桿取出，留在槽內(nèi)的碳塊待啟動后再撈出。如因局部溫度過高而導(dǎo)致該處物料熔化速度加快，特別是中縫和極縫處的保溫料塌陷，出現(xiàn)火孔時，應(yīng)及時添加物料封住火孔，以減少熱損失和防止陽極氧化，提高能量效率既可局部降溫又可加快物料熔化。如個別陰極鋼棒因電流集中而過熱時，可用風(fēng)管吹風(fēng)降溫，若效果不好，則可用調(diào)整對應(yīng)的陽極電流的辦法解決。在點動陽極抬電壓時的過程中，如出現(xiàn)電壓大幅擺動現(xiàn)象停止點動。對于導(dǎo)電效果較差的陽極可以松開卡具，用大錘在到桿頂端使勁往下敲擊，以增加該極與焦粒的接觸，改善導(dǎo)電效果。焙燒時期電壓變化是衡量焙燒效果的一個重要條件，對異常情況的正確處理是保證焙燒槽電壓穩(wěn)定有序變化的關(guān)鍵，焙燒電壓曲線如圖6。
圖6 焙燒歷史曲線
（二）啟動期間
啟動期間如發(fā)現(xiàn)槽殼側(cè)部的溫度達到350℃以上應(yīng)及時吹風(fēng)降溫。如果發(fā)現(xiàn)個別陰極鋼棒溫度過高，應(yīng)及時吹風(fēng)冷卻，若溫度繼續(xù)升高，甚至出現(xiàn)鋼棒發(fā)紅現(xiàn)象時，可采取摘出陽極組的辦法，但每臺槽的陽極摘出量不得超過3組，做好用水冷卻鋼棒的準備，必要時用水冷卻。為避免電解質(zhì)“含炭”，啟動時槽溫應(yīng)控制在980℃～1000℃，若出現(xiàn)“含炭”苗頭，應(yīng)果斷地取加冰晶石降溫或倒換電解質(zhì)措施，盡力避免“含炭”。
灌鋁后如出現(xiàn)滲鋁現(xiàn)象，應(yīng)當即吹風(fēng)降溫，若吹風(fēng)后仍繼續(xù)滲鋁，應(yīng)在邊部加入鎂砂和氧化鋁混合料，然后用天車或碓子將混合料砸實，并及時匯報。如發(fā)生漏爐事故，應(yīng)積極采取措施，用鎂砂等堵漏，如仍不能解決問題應(yīng)及時降陽極，將電壓降至最低點，與此同時立即匯報現(xiàn)場指揮與整流所聯(lián)系，將電流降至80KA以下，以最快速度完成短路操作，盡量將損失降至最低程度。
（三）測量監(jiān)控
焙燒槽電壓記錄，升至全電流時，記錄下當時的沖擊電壓。第一次記錄后，每4小時記錄槽壓和時間，并據(jù)此做出電壓曲線。焙燒槽溫度測量和記錄（預(yù)埋電熱偶的槽測量）測試位置在預(yù)埋9根熱電偶套管處。通電30分鐘后進行第一次測量。第一次測量后，每4小時測量一次，并據(jù)此做出溫度曲線。
陽極電流分布的測量和記錄：通電30分鐘后進行第一次測量，此后每1小時測定一次，特殊情況可加大頻次。對于電流分布過高、過低處要重點標出并匯報，對分布異常的不僅要處理，而且要將處理結(jié)果和處理時間記錄下來。
陽極鋼爪溫度的測量：升全電流一小時后測量一次，以后每小時測量一次，以后可根據(jù)現(xiàn)場情況決定是否需要測量。
陰極鋼棒和槽殼溫度的測量：焙燒期間每l小時測量一次，啟動后3天內(nèi)每8小時測量一次。
陽極上下串動記錄：焙燒期間每天測量記錄一次。
表1 電壓保持和溫度控制參考值表
|
啟動時間
|
8h
|
16h
|
24h
|
36h
|
48h
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72h
|
96h
|
120h
|
第6天
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第7天
|
第二周
|
第三周
|
第四周
|
第五周
|
|
電壓（V）
|
7.5
|
6.5
|
6.5
|
5.0
|
4.6
|
4.5
|
4.5
|
4.4
|
4.3
|
4.3
|
4.25
|
4.25
|
4.25
|
4.20
|
|
6.5
|
6.0
|
5.0
|
4.8
|
4.5
|
4.4
|
|||||||||
|
溫度
|
980
|
970～980
|
960～970
|
|||||||||||
表2 啟動后分子比參考值表
三、后期管理
電解槽后期管理非常重要，對電解槽以后的平穩(wěn)高效有著決定性的影響，對后期管理主要特點包括高溫、高分子比、高電解質(zhì)水平、低鋁水平等管理思路，目的就是在這一時期要形成規(guī)整的爐膛。我公司后期管理主要內(nèi)容如下。
1、電解槽啟動后期的管理
2、效應(yīng)系數(shù)和NB間隔
效應(yīng)系數(shù)：啟動后5天內(nèi)2次／槽·天，15天內(nèi)1.0次／槽·天，15～30天內(nèi)0.5～1.0次／槽·天，此后視電解槽運行情況可逐漸轉(zhuǎn)入正常情況。
NB間隔：啟動一周內(nèi)2.5～3分鐘，一周后設(shè)定為2～2.5分鐘。以后視情況轉(zhuǎn)入正常。
3、分子比管理
4、鋁水、電解質(zhì)水平保持
鋁水平：啟動一個月內(nèi)按15～17厘米保持，一個月后按18～20厘米保持。
電解質(zhì)水平：啟動一個月內(nèi)按23～26厘米保持，一個月后按20～22厘米保持。
四、總結(jié)評價
通過對對230KA電解槽焙燒啟動特點的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)只要掌握住了技術(shù)要點并且持之以恒嚴格管理，那么在實踐上就能取得較好的效果。我公司1 78臺電解槽在焙燒啟動過程中沒有出現(xiàn)過一次脫極和早期破損現(xiàn)象，也證明了措施的可行性、科學(xué)性?？傮w說主要有以下幾點：
（一）電解槽的焙燒啟動工作是電解槽生產(chǎn)的開端，要以科學(xué)理論和技術(shù)為依據(jù)，在實踐生產(chǎn)中與時俱進，以延長電解槽正常高效為目的，不斷優(yōu)化工藝。
（二）從電解槽焙燒啟動操作工藝的各個環(huán)節(jié)看，它還是一項系統(tǒng)的管理工程，必須加強技術(shù)和管理方面的培訓(xùn)，以適應(yīng)生產(chǎn)的需要。
（三）掌握住焦粒焙燒啟動特點和方法，可以使得電解槽的陰陽極電流分布更加均勻，升溫速度更加合理，槽溫分布均勻，避免了局部過熱的現(xiàn)象，扎固糊焦化良好，可望獲得較長的槽壽命，降低噸鋁生產(chǎn)生本。
（四）采用焦粒焙燒啟動技術(shù)，簡便實用，成本低廉，易于操作。但是230KA預(yù)焙陽極電解槽采用雙陽極結(jié)構(gòu)，由于鋪焦粒和陽極組裝的質(zhì)量問題，常會造成鋁導(dǎo)桿導(dǎo)電比較均勻而兩塊陽極電流分布不均的情況，這是雙陽極電解槽致命的缺點，應(yīng)該引起足夠的重視。
（五）在電解槽啟動后的一年中，后期管理非常重要，應(yīng)嚴格避免技術(shù)條件的大起大落，有了這一年的平穩(wěn)運行期后，電解槽的運行將會非常穩(wěn)定，不僅高效低耗，減小勞動強度，也有利于延長電解槽壽命。
