CN111719167A - 一种500ka铝电解槽启动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电解铝技术领域，具体涉及一种500KA铝电解槽启动控制方法，包括启动阶段和控制阶段，启动步骤包括步骤1、装炉；步骤2、焙烧；步骤3、启动；步骤4、灌铝；所述的控制阶段在启动后包括以下阶段：第一阶段，27天内将电压从4.8 v降至4.11v；第二阶段，一个月内将电压从4.11v降至3.98 v；第三阶段，一个月内将电压从3.98 v降至3.92 v；第五个月将电压降至3.880 v，降低电解槽启动成本，缩短启动时间，提升电解槽使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电解铝技术领域，具体涉及一种500KA铝电解槽启动控制方法。
背景技术
目前，电解槽在槽内衬砌筑完毕后需焙烧、启动方能投入正常生产运行，而焙烧启动质量的好坏是影响槽寿命的重要因素之一，虽然焙烧启动这一过程仅仅几天，但对电解槽启动后的工作状态产生重大影响，尤其是对电解槽寿命产生决定性的影响。启动是为了使电解槽内熔化足量适应电解生产需要的液体电解质。现有启动控制技术中，需要在阳极和电解质块之间均匀加入氟化镁，再均匀加入冰晶石，然后将曹达与冰晶石搅拌均匀后添加到阳极四周，最后在阳极上及阳极四周添加冰晶石。
铝电解正常运行的电解温度一般在930-970℃之间。电解槽必须从室温加热到正常电解温度，并使其正常生产的过程称为电解槽的焙烧启动和后期管理。传统的焙烧启动方法的前提条件都是假设电解槽完全正常的情况下制订的。在电解槽恢复生产过程中，采用传统焙烧启动方法无法或需要较长时间才能将电解槽启动起来时，缺乏应对措施和办法，同时，启动时的成本较高。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种500KA铝电解槽启动控制方法，降低电解槽启动成本，缩短启动时间，提升电解槽使用寿命，解决了现有技术中存在的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种500KA铝电解槽启动控制方法，包括启动阶段和控制阶段，所述的启动阶段包括如下步骤：
步骤1、装炉：
铺焦、挂阳极，装电解质粉和纯碱，预埋热电偶，在所述电解炉的出铝、烟道端、A、B面各安放8只测温套管，所述电解槽的出铝端、烟道端中缝为电解质块砌成的通道，在所述电解槽的槽膛四周均匀铺设高度为300mm的电解质粉，在所述电解质粉的上面均匀依次铺设1.5t氟化钙和1t碳酸钠，再将25t电解质粉均匀覆盖在阳极表面和电解槽的槽膛四周；
步骤2、焙烧：
采用电流按逐级加荷方式送电，送电过程中，瞬时冲击低压不超过5v；
步骤3、启动：
当焙烧时间达到84h，中缝焙烧平均温度大于920℃时，开始启动，将25t液体电解质连续快速灌入所述电解槽，边灌边抬电压，提升阳极的速度要与灌电解质的速度相配合，阳极浸入电解质的深度为4-5cm，电解质灌完后，保持电压在6.5-7.5v，待电解槽内物料全部熔化，捞净炭渣，所述电解质温度控制在1000℃以下，电压控制在7v以内，电解质水平达到50cm。
进一步还包括步骤4、灌铝：
所述电解槽启动24h后，灌入铝液28t，灌铝前电压保持6v，灌铝后电压保持5.5v，待电解质表面形成结壳后，添加5t碳酸钠，灌铝后3h开始每天取原铝试样分析，当铝水平达到21cm 开始出铝。
进一步所述的步骤3中，在启动前测量一次阳极导杆上窜量，查看是否存在偏流。
进一步所述的步骤1中，铺焦是在阳极的投影区上铺上粒度为2-4 mm，厚度为26mm的焦粒。
进一步进行步骤4前，如果产生效应，效应电压不超过20V，时间不超过10min。
进一步铺焦过程中需将中缝焦粒清扫干净，然后向中缝添加5-10cm电解质粉。
进一步所述的控制阶段在启动后包括以下阶段：
第一阶段
27天内将电压从4.8v降至4.11v；
第二阶段
一个月内将电压从4.11v降至3.98 v；
第三阶段
一个月内将电压从3.98 v降至3.92 v；第五个月将电压降至3.880 v。
进一步所述的第一阶段降压过程为：第一天降至4.8 v；第二天降至4.6v，第四天降至4.4 v，第三天和第四天每天降100 mv；第七天降至4.31 v，第五天至第七天每天降30mv；第十二天降至4.21v，第八天至第十二天每天降20 mv；第二十二天降至4.11 v，第十三天至第二十二天每天降10 mv；第二十三天至第二十七天保持4.11 v；
进一步在第二阶段内，启动步骤开始30天后，添加10kg氟化铝。
进一步在第三阶段内，启动步骤开始60天后，添加20kg氟化铝。
本发明的有益效果是：
1.启动过程相比传统启动过程简单易实施；
2.使用原材料及能源消耗较低，降低成本；
3.缩短启动时间，提升成产能力；
4.延长电解槽使用寿命，增加经济效益。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，冰品石电解质中NaF/AIF3 比值可以用分子比（简作MR），也可以用重量比。分子比十分接近于重量比的二倍。重量比又常称为浴比（Bath ratic, 简作BR），也称为冰晶石比（Cryolite Ratio，简作CR）。按电解质的酸碱观点，NaF/AIF3 分子比大于3.0者，即按冰晶石化学式Na3AIF6 计算，NaF过量者，称为碱性电解质；等于3.0者，即纯冰晶石，为中性；小于3.0者，按冰晶石化学式Na3AF6 计算其AIF3 过量，为酸性。
本发明实施例提供了 500kA大型铝电解槽启动控制方法包括以下步骤：
步骤一、装炉：
装炉时，阴极采用全石墨电极，电解槽的石墨阴极电解槽钢棒尺寸为170*210mm，全石墨阴极材质较软，石墨化阴极的耐磨性能差，为防止吊装时对阴极造成损伤，故在吊装工具靠阴极炭块部位加装10cm厚的胶皮对吊装过程进行保护，装炉工作结束后，由作业区对已装炉完毕的电解槽进行防护。本发明实施例的电解槽的阴极采用全石墨阴极，其优点为电阻率降低、炉底压降低、导热率升高、散热性能增大。
本发明实施例所用到的物料用量如表1所示，该物料用量表为电解槽焙烧启动物料推荐物料用量，后续电解槽根据每批次物料成分分析结果判定物料添加量。
铺焦、挂阳极，装电解质粉和纯碱，铺焦时，将中缝焦粒清扫干净后添加5-10cm厚度的电解质粉，防止焙烧过程中阴极受热而氧化。预埋热电偶，在电解槽的出铝、烟道端、A、B面各四处安放8只测温套管测量焙烧温度，测温套管不可与阳极炭块接触。电解槽的出铝端、烟道端中缝用电解质块砌好通道，用壳面块覆盖。
电解槽的槽膛四周均匀装入高度为300mm的破碎电解质粉，之后在上面均匀装入1.5t氟化钙，1t碳酸钠，装入碳酸钠后，将25t电解质粉均匀覆盖在阳极表面和电解槽槽膛四周，装炉厚度保持在钢爪下沿3cm。
步骤二、焙烧：
焙烧时间为84小时，第一批电解槽不需安装分流器，后续电解槽需安装分流器；第二批电解槽分流装置拆除原则为：电解槽槽电压低于3.5v 开始拆除分流器，拆除顺序为1#、6#；2#、5#；3#、4#，如果在拆除时，槽电压上升大于0.5V，应停止拆除。通电后1小时，测量一次阳极电流分布，之后每4h测量一次。
电解槽开始电解生产前，需要对阴极内衬进行预热和焙烧，其中，预热的目的是将内衬连接糊料的沥青焙烧并将阴极炭块的温度提升至电解温度，保持阴极内衬表面和内部的合理均匀的温度分布。
步骤三、启动：
电解槽在启动前测量一次阳极导杆上窜量，查看是否存在偏流，启动前，准备液体电解质25t，架设电解质溜槽，灌电解质前，取走测温套管。当焙烧时间达到84h，中缝焙烧平均温度达到920℃以上即可启动电解槽。启动前，应确保中缝畅通。将25t 电解质连续快速灌入电解槽，边灌边抬电压，抬电压时，提升阳极的速度要与灌电解质的速度先匹配，以保证阳极浸入电解质4-5cm，灌电解质过程中，避免阳极下滑或钢爪发红及阴极窗口渗电解质现象。25t电解质灌完后，根据现场实际情况，控制电压在6.5-7.5V左右。待电解槽内物料全部熔化，捞净炭渣，液体电解质温度控制在1000℃以下，电压控制在7 V以内，电解质水平达到50cm。同时联机进行定时50%NB控制，启动完毕后，取电解质试样分析成分。本发明实施例采用电解质粉和纯碱合理搭配，减少了对冰晶石的使用，同时，更好的控制分子比。
步骤四、灌铝：
电解槽启动后24h，灌入铝液28t，灌铝前电压保持6V，灌铝后5.5V，后续补充在产铝量。灌铝结束后，待电解质表面形成结壳后，添加5 t碳酸钠，覆盖保温料，清理现场。灌铝后3 h开始取原铝试样分析，以后每天取料分析一次。铁含量达到0.2％以下、硅含量达0.08％以下正常分析。灌铝后铝水平达到21 cm 开始出铝，一般的，铝水平21 cm 开始出铝，前期铝水平控制23 cm 以下。
灌铝前效应控制，启动完毕后如果产生效应，效应电压不超过20V，时间不宜超过10min，效应熄灭后立即彻底清捞炭渣，启动后槽壳侧壁准备风冷散热。
控制阶段：启动后电压调整，电压调整为三个阶段：
第一阶段：27天内将电压从4.8v降至4.11v；第一天降至4.8v；第二天降至4.6v，第四天降至4.4v，第三天和第四天每天降100mv；第七天降至4.31v，第五天至第七天每天降30mv；第十二天降至4.21v，第八天至第十二天每天降20mv；第二十二天降至4.11v，第十三天至第二十二天每天降10mv；第二十三天至第二十七天保持4.11v。
第二阶段：一个月内将电压从4.11 v降至3.98 v。
第三阶段：一个月内将电压从3.98 v降至3.92 v；第五个月将电压降至3.880 v。
具体的，如表2所示的电压调整阶段表。
电解槽启动30天后，首次添加10 kg氟化铝，每月递加10 kg，第三个月根据电解槽实际运行情况及分子比变化调整。如表3所示，电解槽启动后分子比调整。
电解槽启动后，二个月内不加AlF3，分子比由电解槽自然调整。第四个月后分子比可根据后续生产目标分子比进行调整。灌完电解质第二天，连续一周分子比每天一次，之后每周两次。本发明实施例的电解槽启动的时候分子比控制在2.9-3.2，能快速形成炉帮，从而使得好的炉帮能快速降低电压，降低电压到3.8v。如表4为两水平的保持。
本发明实施例中，电解炉启动的过程中，利用电解质粉和纯碱装炉成本低，同时，通过更好的控制分子比，更容易形成好的炉帮，同时使得可以快速降低电压。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种500KA铝电解槽启动控制方法，包括启动阶段和控制阶段，其特征在于所述的启动阶段包括如下步骤：
步骤1、装炉：
铺焦、挂阳极，装电解质粉和纯碱，预埋热电偶，在所述电解炉的出铝、烟道端、A、B面各安放8只测温套管，所述电解槽的出铝端、烟道端中缝为电解质块砌成的通道，在所述电解槽的槽膛四周均匀铺设高度为300mm的电解质粉，在所述电解质粉的上面均匀依次铺设1.5t氟化钙和1t碳酸钠，再将25t电解质粉均匀覆盖在阳极表面和电解槽的槽膛四周；
步骤2、焙烧：
采用电流按逐级加荷方式送电，送电过程中，瞬时冲击低压不超过5v；
步骤3、启动：
当焙烧时间达到84h，中缝焙烧平均温度大于920℃时，开始启动，将25t液体电解质连续快速灌入所述电解槽，边灌边抬电压，提升阳极的速度要与灌电解质的速度相配合，阳极浸入电解质的深度为4-5cm，电解质灌完后，保持电压在6.5-7.5v，待电解槽内物料全部熔化，捞净炭渣，所述电解质温度控制在1000℃以下，电压控制在7v以内，电解质水平达到50cm。
2.根据权利要求1所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：
还包括步骤4、灌铝：
所述电解槽启动24h后，灌入铝液28t，灌铝前电压保持6v，灌铝后电压保持5.5v，待电解质表面形成结壳后，添加5t碳酸钠，灌铝后3h开始每天取原铝试样分析，当铝水平达到21cm 开始出铝。
3.根据权利要求1所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：所述的步骤3中，在启动前测量一次阳极导杆上窜量，查看是否存在偏流。
4.根据权利要求1所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：所述的步骤1中，铺焦是在阳极的投影区上铺上粒度为2-4 mm，厚度为26 mm的焦粒。
5.根据权利要求2所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：进行步骤4前，如果产生效应，效应电压不超过20V，时间不超过10min。
6.根据权利要求4所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：铺焦过程中需将中缝焦粒清扫干净，然后向中缝添加5-10cm电解质粉。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：所述的控制阶段在启动后包括以下阶段：
第一阶段
27天内将电压从4.8 v降至4.11v；
第二阶段
一个月内将电压从4.11v降至3.98 v；
第三阶段
一个月内将电压从3.98 v降至3.92 v；第五个月将电压降至3.880 v。
8.根据权利要求7所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：所述的第一阶段降压过程为：第一天降至4.8v；第二天降至4.6v，第四天降至4.4v，第三天和第四天每天降100 mv；第七天降至4.31v，第五天至第七天每天降30 mv；第十二天降至4.21v，第八天至第十二天每天降20 mv；第二十二天降至4.11v，第十三天至第二十二天每天降10 mv；第二十三天至第二十七天保持4.11v。
9.根据权利要求7所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：在第二阶段内，启动步骤开始30天后，添加10kg氟化铝。
10.根据权利要求7所述的一种500KA铝电解槽启动控制方法，其特征在于：在第三阶段内，启动步骤开始60天后，添加20kg氟化铝。
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