浅谈240kA电解槽原铝质量的控制措施

500 编辑：中冶有色技术网来源：青海桥头铝电股份有限公司电解铝分公司

2023-02-03 11:41:04

1 前言

质量一直以来被视为生产企业的生命线。在铝电解厂，原铝是铝电解生产的中间产品，其质量是铝电解生产中一项重要指标，铝中杂质含量越高，其质量品级越低，相应销售价格也越低。因此铝的质量直接影响到工厂的经济效益。但要提高成品铝的质量，必须有高质量的原铝，因此，电解生产出高质量的原铝来，便成为提高成品铝质量的关键。

2 影响电解槽原铝质量的因素

2.1 原铝中的主要杂质来源于原物料

在表1中列出铝电解槽的铁含量和硅含量收支概算。按理论计算，1kg SiO2得出0.46kg Si，1kg Fe2O3 得出0.70kg Fe。Si和Fe主要来自氧化铝，其次来自阳极。

在支出方面，Si 和Fe主要随铝液带出。但据文献报道，有相当数量的Si 和Fe被电解槽排出的气体带走，带走的硅量约占随原料进入的硅量的13%，而铁量约占62%，见表1。

表1 硅量和铁量收支概算(以1吨铝为基础)

注：在计算原料中杂质硅量和铁量时，氧化铝按1920kg计算，炭阳极按370kg计算，不考虑其机械损失。

2.2 电解槽的破损

电解槽的破损也是导致原铝质量上升的原因之一，电解槽炉底或炉帮破损，通常造成阴极钢棒熔化和筑炉材料(耐火砖、侧部碳化硅、浇注料)中的铁、硅等氧化物被铝还原而使杂质进入铝液中，造成原铝中铁和硅杂质含量增多。

2.3 过高的电解温度

我们知道，原料中的杂质有一部分沉积在槽膛内壁上的结壳里，它仿佛是这部分杂质的收容场所。一旦电解槽生产失常，进入热行程，这部分结壳便会熔化，槽内电解质量增多，而沉积在结壳里面的杂质便会被铝还原，使铝液中杂质含量增多。此外，槽膛内壁上的结壳还能保护侧部炭块以及外部的黏土耐火砖层，一旦结壳熔化，炭块本身所含的灰分以及炭块外部的黏土耐火材料便会被铝侵蚀，同样使铝内杂质量增多，所以电解槽经常保持比较低的电解温度，也能够提高原铝的质量。

2.4 阳极浇铸质量的影响

阳极碳块在组装过程中浇铸质量差，装入电解槽内出现阳极断裂、脱极、磷铁环脱落，造成化钢爪或磷生铁(见图1)，使原铝中铁含量上升。

2.5 操作质量

2.5.1 加强对阳极的日常检查，根据实际槽况制定好阳极更换周期，到时间的阳极及时更换，避免出现残极钢爪穿透(见图2)后化钢爪，引起原铝中的铁含量上升。

残极钢爪穿透

图2 残极钢爪穿透

2.5.2 加好阳极表面保温料，阳极保温料未覆盖好，会造成阳极表面严重氧化，导致钢爪周围炭素阳极脱落(见图3)，若阳极消耗较低时，裸露的阳极钢爪直接浸泡在高温电解质中，长时间将钢爪熔化，造成原铝中铁含量迅速上升。

阳极氧化后化钢爪

图3 阳极氧化后化钢爪

2.5.3 阳极设置过低，阳极电流分布不均匀，出现部分阳极过流造成阳极脱落后熔化钢爪(见图4)，使铁水进入原铝中，影响原铝质量。

阳极脱极化钢爪

图4 阳极脱极化钢爪

2.6 其它铁工具的熔化

一是更换阳极时，如果电解槽内掉下去的大块料较多，操作人员作业时间过长，使用的铁工具浸泡在电解质中的时间过长，导致铁工具熔化。二是电解槽打壳头出现脱落或壳头卡着泡在电解质中，使打壳头熔化(见图5)，也能进入铝液中。三是电解槽中加的回收脏料里有很多铁屑或沙石，影响原铝质量。

打壳头掉入槽内熔化

图5 打壳头掉入槽内熔化

3控制措施

3.1 使用质量好的原材料

原铝中的杂质来源有很多途径，其最主要杂质来自原料如氧化铝、碳阳极、冰晶石、氟化盐，所以要把好原料质量关，坚持使用符合国家标准和行业标准的原料物料。

3.2 加强操作质量的管理

3.2.1严格日常操作管理，加快更换阳极时间和出铝时间，避免铁工具和吸出管在电解质中浸泡时间过长被熔化。

3.2.2提高更换阳极质量，第一，提高装阳极精度，确保新极安装精度，减少出现阳极电流分布不均匀现象，避免发生阳极脱极和阳极露饼，定时检查新极16小时电流分布，发现异常及时调整处理。第二，添加好阳极保温料，减少阳极裸露氧化，出现阳极氧化及时补加保温料。

3.2.3 定期检查阳极运行情况

对电解槽阳极进行不定期的检查，发现阳极有泡爪、掉块、脱极、氧化、裂纹、钢爪发红、阳极壳面塌陷等情况及时处理，电解质较高时，要勤检查阳极，避免出现涮钢爪，更换阳极时，对临极和第二天需要更换的阳极也要进行检查。

3.3 提高阳极质量

3.3.1 提高焙烧阳极碳块质量

提高原料的煅烧温度，在煅烧过程中炭质原料组成到组织结构发生深刻变化，煅烧后显著提高了原料的物理化学性能;成型是保证产品质量的关键因素，干料的预热，糊料的高温混涅，有利于糊料形成很好的塑性，一方面可提高产品的成品率，另一方面也可提高产品的质量;生产出高质量的预焙阳极，较低的电阻率和较高的强度、且具备高密度和均质的预焙阳极，这样的阳极具有较好的抗氧化性，较低的炭渣脱落度，以及较低的净耗。

3.3.2 提高阳极碳块的组装浇注质量

碳块组装前，要认真检查阳极碳块质量、钢爪表面的清洁和导杆的校正是否达到规定要求。组装过程中，阳极钢爪位置要调整到位，浇注的磷生铁要饱满，浇注结束后要对钢爪周围多余的铁渣清理干净。防止阳极装入电解槽后出现脱极现象，或者铁渣溶入到电解质中。

3.4 保持较好的技术条件

影响原铝质量的技术条件主要是电解质水平和铝水平。首先要保持好电解质水平，防止因电解质水平过高而浸泡既将更换的低阳极钢爪，引起熔化。其次要保持好铝水平，因为槽内铝量是电解槽热收支平衡的重要指标，留在槽子内的铝量过多，会造成电解槽散热过大，电解槽温度会下降，炉底变冷而出现沉淀，炉底状况恶化，热阻增加，通过炉底热量减少，从而加大侧部散热，造成炉帮熔化，炉帮中沉积的杂质重返电解槽中。反之，当留在槽子内的铝量过少电解槽会走热趋势，大量热量向炉底传递，在化炉底沉淀的同时，也增加了阴极破损的可能性，更有可能造成漏炉的危险。第三，要保持好电解温度，因为电解槽温度过高，炉膛过大，铝液表面大，铝液中水平电流密度大，在磁场的作用下产生强大的推动力，加速铝液运动，出现大幅度槽电压摆，同时也会加速电解质的流速，加大了电解质涮爪的力度，造成铝液含铁量的增加。

3.5 加强对电解槽打壳系统的检查

随时检查打壳系统运动部件的磨损情况，对磨损严重的要及时更换，打壳气缸有故障及时检修，掉入电解槽内的打壳头必须及时拿出。此外，还有提高打壳头的焊接质量，防止出现打壳头脱焊后掉入槽内。

3.6 电解厂房的整洁，也是保证原铝优质的重要条件保证之一。生产中保持厂房内干净，地坪完整，墙面、窗户完整，防止尘土进入槽污染原铝。

3.7 加装阳极保护碳环

阳极快到更换时间时，由于电解质水平过高，阳极容易出现涮钢爪或化钢爪，影响原铝质量。因此，在阳极每个钢爪上加装保护碳环(见图6)，可防止涮钢爪或化钢爪，也可以延长阳极使用周期。

加装保护碳环的阳极

图6加装保护碳环的阳极

3.8 建立原铝质量检查制度

坚持每天取一次全样，及时分析和跟踪每一台槽子的原铝质量变化情况。对于含铁、硅量比昨天上升0.02%以上的槽子，及时找出原因，并拿出相应的控制措施，阻止原铝质量继续下滑，还要按时取样分析，跟踪1～2天。

4 结论：

要想控制好电解槽原铝质量，只要在生产中把好了原材料质量关，严格管理各项技术条件，保持高水平的操作质量，使电解槽运行稳定，保持厂房内清洁，不仅可获得良好的生产技术指标，还能获得良好的原铝质量。

参考文献：