210KA预焙电解槽炉底沉淀形成的原因及对策

魏宴

摘 要：炉底沉淀是影响电解槽正常生产的重要因素，本文通过分析210kA预焙铝电解槽炉底沉淀形成的原因，提出了应对炉底沉淀的方法和建议。

关键词：结壳；分子比；槽温；电流效率

1 炉底沉淀形成的原因

炉底沉淀是电解槽中的氧化铝没有被完全熔解而沉到炉底形成的，其中分子比、两水平、氧化铝浓度等是形成沉淀的重要因素。

1.1 分子比保持过低

分子比是铝电解生产中要控制的重要参数，理论分析和生产实践证明，降低分子比是提高铝电解电流效率的有效途径。应用低分子比操作具有以下优点：电解质的初晶温度降低，从而使电流效率提高；铝液一电解质的界面张力增大，镜面收缩，铝的熔解度降低，同时有助于炭渣分离；熔体中Na+的活度降低，放电的可能性减小；槽面上的电解质结壳松软，便于加工操作。

降低分子比同時也存在不利方面：电解质酸性增强，黏度增大；氧化铝熔解性降低；电解质电阻增大，导电率降低。

210kA电解槽采用氧化铝浓度模糊控制，氧化铝浓度控制在较低的范围1.5%-3%，如果分子比保持过低，电解质熔解氧化铝的能力就会大幅降低，造成下到电解槽中的氧化铝一部分无法被电解质所熔解而沉到炉底，同时，分子比过低，槽温也对应转低，炉底处于冷态，沉淀逐渐被硬化结壳。

1.2 电解质水平偏低

电解质的波动极易引起电解槽的波动，当电解质水平偏低、电解质的量相对较小时，熔解氧化铝的能力就降低。因总量减小，电解质单位体积内的氧化铝浓度就相对增大，因此下到电解槽中的氧化铝料有一部分就熔解不了，直接沉到炉底上形成沉淀，并受冷结壳。

1.3 电解槽铝量偏大

在电解槽内保持适量的铝液水平是有益的：能够保护槽底阴极炭块，不使氧化铝在槽底大量生成沉淀；阳极中央区域部分多余的热量可以通过这层热的良导体输送到阳极四周，使槽内各部分温度趋于均匀；适当的铝液高度能填平槽底上的高洼不平之处，使电流比较均匀的通过槽底，并能削弱磁场的作用力，使铝液倾斜和波动减小；适当的铝液数量能够控制阴极炉膛的变化，增加阴极电流密度，有利于电流效率的提高。如果铝液水平保持过高，铝量偏大，通过铝液散失的热量就大，会使槽底发凉，使槽底的沉淀变冷而硬化结壳。同时，电解槽容量有限，槽炉面高度也有限，铝液过多，直接导致电解质水平不易控制，易发生大量沉淀和炉底结壳。4 a，n d* ^/ D0 t：H

1.4 氧化铝浓度过大

虽然210kA预焙槽采用氧化铝浓度智能模糊控制技术，但由于氧化铝浓度不能在线检测，而是依据槽电阻与氧化铝浓度的关系来判断槽子氧化铝浓度的高低，这样就会产生一定的偏差。同时，由于设备故障（如下料气缸漏料）而造成槽子氧化铝下料过量时，不能及时予以停料来修正氧化铝浓度，这种因设备故障、计算机算法偏差而造成氧化铝浓度偏高，无法自动调整，致使炉底发生沉淀甚至结壳。

1.5人工作业的影响

在电解生产过程中，电解槽要进行一些人工作业，如换阳极、边部加工、出铝、阳极效应处理、抬母线等，这些人工作业会对控制过程产生干扰，对电解槽的能量平衡、物料平衡以及槽况的稳定性带来较大影响。尤其是换阳极，由于一次投入到槽中的氧化铝量较大，电解槽不能马上熔解掉，不被熔解的氧化铝沉到炉底形成沉淀甚至结壳。

2 对策

如果电解槽的工艺技术条件保持不好，再加上操作质量不好，致使电解槽走向冷行程而没有及时处理，炉底沉淀就会结壳。炉底结壳一旦形成就会对电解槽正常生产造成重大影响，如铝液稳定性变差引起槽电压针振、摆动，水平电流增大而使炉帮熔化，炉底压降增高而使槽子实际工作电压降低、极距降低，局部二次反应加剧使铝的损失增加，同时二次反应产生大量的热量使温度增高，这些都导致电流效率降低，能耗增高。若炉底沉淀已结壳，应提高极距，尽量减少二次反应，增加热收入，提高分子比，保持尽可能高的电解质水平，采用人工控料降低电解质中的氧化铝浓度，以达到逐步熔化氧化铝沉淀、结壳，平整炉底和规整炉膛的目的。

2.1 增加热收入。减少热支出

适当提高工作电压、电解质水平和电解质温度，增加电解槽热收入并适当增加阳极保温料，减少电解槽上部散热量，达到增加热收入、减少热支出、恢复热平衡的目的。3 T5 X9 W t6 s3 I+ h

2.2 保持适宜的技术条件

（1）分子比保持不能过低，尤其是不能低于2.4，使电解质有较大的熔解氧化铝的能力。

（2）电解质保持不能过低，尤其是电解质水平不能低于17cm，保持槽内有足够的电解质数量来熔解氧化铝料。

（3）保持适宜的铝液水平，以出铝后铝液水平24-27cm为宜。为了加速沉淀或结壳熔解，可采用分次出铝的办法（增加出铝次数，减少一次出铝量）提高炉底温度。

（4）保持合适的阳极效应系数，以O.2～O.5次/槽·日为宜，对超过一周没有来效应的电解槽，应采取人工适当控料、延长下料间隔等措施，降低电解质中的氧化铝含量。

（5）保持足够的阳极保温料和大面保温料，减少通过槽上部散失的热量，保证炉底有足够高的温度，促使电解质初晶温度等温线降至阴极炭块之下。

2.3 建立标准化和规范化的电解槽作业制度

电解生产过程中的人工作业或多或少会对电解槽的物料平衡和能量平衡产生一定程度的影响，建立标准化和规范化的电解槽作业制度，其目的是尽量减少日常人工作业引起的槽况波动，减少对电解槽的人工干扰。尤其是换阳极作业，不可避免地有相当数量的氧化铝料进入槽中，引起氧化铝浓度偏高，因而必须严格按标准作业执行，以减少人工投入到电解槽中的氧化铝料量。同时可利用换阳极打开炉面的机会，用大钩轻轻来回钩动炉底以改善沉淀结壳区域的导电性，对阴极导电均匀大有好处。另外，可利用来效应、换阳极时多捞炭渣，使电解质清洁，改善其物理性质。要勤测阳极电流分布，保证其分配均匀和阳极工作的正常。利用计算机报表提供的信息和数据，进行分析判断，准确把握变化趋势，调整工艺技术条件，使电解槽逐步恢复正常。在操作处理过程中一定要细心、准确、稳妥、循序渐进，否则稍有不慎即出现反热、压槽、滚铝、阳极脱落等，大大增加处理难度。

3 结语

当电解槽出现问题时，不要盲目行事，首先要认真查找产生这些问题的原因，然后采取相应的对策，认真稳妥、循序渐进地处理，尽可能地把病槽消灭在萌芽状态。同时要加强对电解槽的日常管理工作，建立标准化和规范化的电解槽作业制度，保证电解槽的物料平衡和能量平衡。

（作者单位：兰州铝业有限公司电解二厂）