电气技术在铝电解阳极效应熄灭中应用的探讨

2021-04-19张东

世界有色金属 2021年2期

张东

（四川启明星铝业有限责任公司，四川眉山 620041）

铝电解阳极效应熄灭进行操作的过程中，存在着较多的实施问题，影响金属处理与生产的效率，不利于未来工业生产的进一步发展。因此，需要针对电气技术的改造方案进行深入研究，明确其实施的方法，提高整体反映效果，实现降低消耗与缩小体积、提高安全性的目标。

通过对当前存在的问题进行阐述，有利于相关行业明确铝电解阳极效应熄灭应用存在的问题，并为后续的电气改造解决方案提供良好的应用环境，有利于整体生产效率的提升，值得深入研究。

1 当前铝电解阳极效应熄灭存在的应用问题

在铝电解阳极效应熄灭应用的过程中，存在诸多不足，不利于工业未来发展。利用木棒进行熄灭铝电解效应的基础资金消耗较高，每根处理棒需要投入7元成本。当槽效应系数在的状态下，每日平均需要消耗的处理棒在400根左右。以全年进行时间带入计算，消耗资金约为102.2万元，基础需求过高，容易导致经济效益下降。处理结束后的效应棒存储也属于难以处理的问题之一，如果没有在适应的条件下进行存放，容易导致燃烧火灾等问题，安全隐患较为严重[1]。在进行处理的过程中，铝电解阳极效应熄灭装置还存在资源应用较为浪费的问题。其反应流程需要消耗大量的木材资源，不利于可持续发展理念的落实，容易对生态环境造成严重的破坏。其次，在阳极效应熄灭的过程中，针对木棒的利用消耗仅能占据总体积的二分之一，剩余的部分无法继续应用，只能进入丢弃处理环节。在这种情况下，燃烧效应棒的处理成本较高，整体标准化管理效果不佳，不利于未来的进一步发展。如果没有进行适当的操作，便会引起熄灭时间延长，增加基础消耗量的问题，不利于电解流程的正常进行。这些因素降低了铝金属的产量，导致整体处理效率受损，对未来的行业发展造成了一定程度的阻碍。

2 利用电气技术改造铝电解阳极效应熄灭过程的应用方案

2.1 应用方案一

2.1.1 装置组成结构

通过应用电气技术进行改造，能够制作便携式阳极效应熄灭装置，其应用于电解槽外部，可以达到良好的处理效果，为后续的应用打下坚实基础。本装置主要包括十个基础组成部分，如图1所示。位置1位绝缘管组件，其需要利用强度相对较高的材料进行制作，例如陶瓷等。通常情况下，基础直径约为50mm，总长度约为500mm，形状为圆柱空心，区域孔径为20mm。位置2为导体结构，其需要利用高温耐性较强的金属进行制作。位置3为软性电缆，对应的截面大于20mm。位置4为高速熔断装置，其内部芯体需要根据对应的环境条件进行选择，整体部件发挥的功能类似于热继电器。位置5为触头，应当利用导电性能良好，整体灼烧抗性强的金属进行制作。位置6为安全操作手柄，应当采用防滑处理。位置7为电解槽区域，内部需要具备抗腐蚀涂层，同时利用惰性处理进行操作。位置8为铝液，加入时应当考虑安全事项，避免出现意外问题。位置9为电解质，位置10为阳极。通过将十个基础组成部分进行电气连接，能够完成对应的处理装置，达到理想的应用效果。

2.1.2 应用方法

在进行熄灭阳极效应的过程中，应当首先移动装置内部的导体部分以及绝缘管部分，使其能够从电解槽出铝口的位置插入装置内部，使前段导体能够与铝液产生完全接触的效果[2]。随后，操作人员应当掌握操纵杆右方区域，并以侧身站立的姿势，将触头与内部阳极进行接触，并重复操作数次。通过这种方式，使内部阴阳极得到接通，进而引发高速熔断装置的反应。完成操作后，需要将电解槽内部的装置取出，并将其放置在工具架区域，确保基础安全性，防止出现意外烫伤的现象，达到良好的应用目标。

图1 装置结构

2.1.3 基础原理

根据阳极效应熄灭的基础原理，可以明确该装置的差异化电气保护方式。当装置利用高速熔断装置的结构进行整体电气保护的过程中，应当利用公式进行计算。其中对应阳极效应熄灭时产生的瞬间电流状态，标示阳极效应熄灭时的瞬间电压状态，标示高速熔断装置熔断过程中的基础电阻。在本装置中，熔断部分的组成模块主要包括熔体与熔管两种。熔体应当采用基础熔点较低的材料类型，例如锌元素、锡元素等，在部分情况下还可以应用锡铅合金进行制作。熔管属于熔体的保护外壳部分，其需要采用陶瓷或玻璃纤维进行制作，实现熔断后灭弧的效果。当熔体内部的电流为基础额定电流的情况下，熔体能够保持在正常状态[3]。当电路发生过载问题时，熔体将会快速熔断。如果电路本身发生短路，熔体将会在一瞬间完成熔断操作，进而达到良好的处理效果。根据这一原理，能够实现良好的熔断处理效果，对反应效率具有较为显著的提升作用。当装置应用热继电器的结构进行保护时，能够通过结合热效应原理，进一步完善自动调整的效果，有利于反时限保护的特性发挥。装置本身需要应用热元件部分以及双重金属片、触电的结构进行操作，在阳极效应完成熄灭前，金属片的长度应当处于一致状态。在电流通过后，热量会使金属片出现伸长效应，进而影响线膨胀系数，达到弯曲的效果。

2.2 应用方案二

2.2.1 装置组成结构

自动阳极效应熄灭装置主要由四个主要部分构成，如图2所示。第一部分为小型阳极以及对应的铝导杆，基础体积大小应当按照电解槽的结构状态进行设计，使其能够达到贴合效果。第二部分为小型阳极母线以及软母线，第三部分为控制装置以及计算机仪器，可以通过自动操作的方式，让母线能够快速升降。第四部分为卡具，主要用于固定相关组件。通过图示结构能够确定对应的装置结构，有利于整体应用质量的提升。操作人员应当合理分析基础结构，避免安装错误的问题出现。

图2 自动阳极效应熄灭装置结构图

2.2.2 基础设计原理以及应用方式

在设计过程中，应用电解阳极母线能够达到自动升降的效果。为了实现对应的自动升降目标，应当在原始阳极母线的区域安装可自动升降的小型阳极母线。选择的位置可以处于电解槽出铝口的上方，使其便于操作。这一小型阳极母线能够发挥固定的作用，使阳极与铝导杆能够在需要进行熄灭的状态下，通过互联网或其他方式进行远程全自动操作。此外，这一方式还可以通过槽控箱的阳极效应熄灭操作按钮进行实施，有利于反应灵活性的提升。在操作状态下，电气装置将会使软母线相连的对应电机启动，使小型阳极能够下降进入铝液内部，随后快速返回。

在实际应用的过程中，这一操作可以重复数次，使阴阳极能够在极短的时间内达到短路效果，达到效应熄灭的效果。这种装置具有良好的操作性，能够达到可靠的应用效果，实现自动控制的目标。