摘　要：介紹了我公司鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)中自動(dòng)熄滅陽極效應(yīng)功能的應(yīng)用情況(成功率達(dá)92%)，闡述了影響自動(dòng)熄滅成功率的幾個(gè)因素以及何種自動(dòng)熄滅效應(yīng)的參數(shù)組合對(duì)電解生產(chǎn)最有利。

    關(guān)鍵詞：鋁電解，自動(dòng)控制，自動(dòng)熄滅陽極效應(yīng)，成功率

    作　者：陸義龍　韓丹群　饒曉鳳

一、引言：

　　國(guó)外許多電解鋁廠都實(shí)現(xiàn)了陽極效應(yīng)的自動(dòng)熄滅，80年代來，其自動(dòng)熄滅的成功率就已近100%[1]。國(guó)內(nèi)電解鋁廠貴鋁，其自動(dòng)控制系統(tǒng)中設(shè)有自動(dòng)熄滅程序(軟件包)，但由于沒有解決熄滅過程中電解質(zhì)容易溢出和自動(dòng)熄滅成功率低的問題，最后不得不采用傳統(tǒng)的手工木棒熄滅方法。而其它大部分鋁廠的鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)中幾乎沒有該功能。所以長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)自動(dòng)熄滅陽極效應(yīng)鮮有更新的深度和成功的例子。

　　漢江丹江口鋁業(yè)有限公司第三電解鋁廠114.5KA系列預(yù)焙槽系列自動(dòng)控制系統(tǒng)中配有陽極自動(dòng)熄滅程序。1999年8月我們開始試驗(yàn)應(yīng)用時(shí)，情況與貴鋁相類似，即電解質(zhì)容易溢出槽外，且由于參數(shù)匹配不合理，其自動(dòng)熄滅成功率僅有10-20%，在經(jīng)歷了幾次重大的工藝技術(shù)調(diào)整后，兩水平總高降低，即實(shí)行低鋁水平操作，電解質(zhì)水平穩(wěn)定在19-21cm，自動(dòng)熄滅過程中不再有電解質(zhì)溢流現(xiàn)象發(fā)生。分子比和槽溫分別控制在2.1-2.3，950-960℃，槽況較為穩(wěn)定。同時(shí)通過大量試驗(yàn)對(duì)程序中的相關(guān)參數(shù)優(yōu)化組合，現(xiàn)自動(dòng)熄滅成功率已穩(wěn)步上升到95%。

二、自動(dòng)熄來陽極效應(yīng)原理及步驟：

　　當(dāng)電解質(zhì)中AL2O3%降至1.0%以下，電解質(zhì)性質(zhì)發(fā)生重大變化，其對(duì)碳素陽極的濕潤(rùn)性變差，陽極效應(yīng)發(fā)生。自動(dòng)熄滅程序首先對(duì)電解槽進(jìn)行快速加料，然后等待氧化鋁溶解，改善電解質(zhì)對(duì)碳素陽極的濕潤(rùn)性，接著下壓陽極，靠增加的靜壓力將氣泡起走，熄滅效應(yīng)。其步驟為：

　　①自動(dòng)控制系統(tǒng)檢測(cè) 效應(yīng)，并啟動(dòng)自動(dòng)熄滅效應(yīng)程序；

　?、趯?duì)電解槽進(jìn)行快速加料；

　?、鄣却趸X的溶解；

　?、芟聣宏枠O（分1-3個(gè)下壓處理循環(huán)，每個(gè)，循環(huán)有1-2步下壓，每步下壓時(shí)間1-20秒）若未熄滅，則報(bào)警提示進(jìn)行人工熄滅。

　　⑤效應(yīng)后的電壓調(diào)整，（熄滅之后電壓一般在3.9-4.0，需提升至值4.26左右）

三、影響熄滅成功率的幾個(gè)因素：

　　1、快速料的加料量。由于大部分效應(yīng)都是缺料效應(yīng)，所以效應(yīng)后快速加料量就顯得非常重要，不下料或下料不夠都會(huì)造成效應(yīng) 。我廠鋁電解自動(dòng)控制系統(tǒng)缺省值為兩個(gè)下料點(diǎn)共計(jì)12次加料，每次加料量為1.5kg，共計(jì)1.5×2×12=36kg。平果鋁業(yè)公司的有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明其效應(yīng)后的加料量為28.8kg時(shí)仍然不影響其效應(yīng)的熄滅[3]。我們進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在快速加料次數(shù)在12、1、0、9、8次時(shí)都可以順利熄滅只不過在8、7次時(shí)熄滅經(jīng)歷了兩次循環(huán)，兩次下壓陽極，表明是自動(dòng)熄滅難度在增加，在定為6次時(shí)熄滅的成功率降低為50%，這說明6×2×1.5=18kg是我們自動(dòng)熄滅陽極的最低極限快速加料量?，F(xiàn)在，我們將該值定為8次下料，共計(jì)8×2×1.5=24kg。

　　2、效應(yīng)快速加料后到開始下壓陽極之間的等待時(shí)間。這段等待時(shí)間主要用于等待快速加料所下的AL2O3的溶解。如果快速加料所下的氧化鋁未被充分溶解，則電解質(zhì)的與炭素陽極之間的濕潤(rùn)性不會(huì)被改善到足夠的程度，自動(dòng)熄滅難以成功。在理想的情況下，電解槽不產(chǎn)生沉淀的最大供料速度不宜超過3g/( kg電解質(zhì))[4]，我廠114.5KA效槽電解容量按5t計(jì)算，快速加料8次完成的時(shí)間為1分鐘，則其供料速度為2×8×1.5/1×5=4.8g(電解質(zhì))，這說明該快速加料速度易造成沉，況且由于市場(chǎng)原因，我廠大部分使用國(guó)產(chǎn)中間狀氧化鋁，其溶解性差，所以必須有一段等待時(shí)間讓其溶解。我們選擇了10、20、40、50、60、90等幾檔做試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)等待時(shí)間為10-40秒時(shí)，熄滅成功率只有50%，而50秒為75%，60秒為85%90秒為92%，而再延長(zhǎng)，成功率也未增長(zhǎng)，現(xiàn)在我們將此參數(shù)定為90秒。

　　3、下壓陽極的幅度與速度。下壓陽極的幅度越大，所產(chǎn)生的靜壓力就越大，自動(dòng)熄滅的成功率就越高。但該幅度并不是越大越好，太大容易將電解質(zhì)壓流，陽極也容易坐在側(cè)部伸腿上，粘上沉淀，最后形成邊部長(zhǎng)牙，所以要尋求合理的下壓陽極的幅度。最后我們選擇了第一步下壓11秒，第二步下壓6秒，比缺省值少5秒，較好地滿足了自動(dòng)熄滅的要求。陽極下壓的速度取決于運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，非計(jì)算機(jī)參數(shù)可修改的。我廠有100臺(tái)電解槽，其中裝配老式電機(jī)及動(dòng)機(jī)構(gòu)的16臺(tái)，下壓速度為每分鐘2cm，發(fā)現(xiàn)相同情況下其熄滅成功率比新電機(jī)(下壓速度為每分鐘3cm)低30%，且通常要?dú)v經(jīng)兩次循環(huán)之后才能熄滅，這說明陽極下壓的速度越快，其熄滅的成功率越高。陽極下壓速度慢的槽子，我們將其下壓幅度調(diào)整為第一步15秒，第二步11秒后，其熄滅成功率幾乎與新電機(jī)槽相同。

　　4、槽況：槽況也是影響成功率的主要因素。低溫及波動(dòng)槽難熄，因?yàn)槠潆娊赓|(zhì)粘度大，流動(dòng)性差，溶解AL2O3能力較低。另外高溫槽(>980℃)，通常其電解質(zhì)不清潔，其電解質(zhì)濃度太小，流動(dòng)性強(qiáng)，AL2O3來不及溶解便形成爐底沉，因而其溶解AL2O3能力較低，所以這兩類槽熄滅的成功率都很低。而槽溫在950-960℃，分子比在2.1-2.3的電解槽，其槽況良好，熄滅的成功率幾乎達(dá)100%。因而槽況越好越穩(wěn)定，效應(yīng)自動(dòng)熄滅成功率也越高。

四、關(guān)于效應(yīng)量的討論

　　從節(jié)約能量，減少效應(yīng)對(duì)電解槽的不利影響角度出發(fā)，我們應(yīng)該將效應(yīng)時(shí)間縮短得越短越好，但實(shí)際上由于槽內(nèi)總有相當(dāng)部分碳渣需要通過效應(yīng)來清理，且爐內(nèi)局部沉淀等待效應(yīng)時(shí)高溫溶化，某些形爐膛也需要通過鏟應(yīng)來規(guī)整，所以保證適當(dāng)?shù)男?yīng)持續(xù)時(shí)間是必須的，現(xiàn)在我們將自動(dòng)熄滅效應(yīng)的時(shí)間平均控制在4分30秒左右，比可能達(dá)到的最短時(shí)間3分40秒延長(zhǎng)了50秒，滿足了生產(chǎn)需要，同時(shí)比手動(dòng)槽熄滅法的平均時(shí)間5分20秒降低了50秒。所以我們認(rèn)為要引入效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間。目前對(duì)于槽況的槽子，我們控制其效應(yīng)時(shí)間在4分鐘以內(nèi)，對(duì)于槽況稍差的槽子，我們控制其效慶時(shí)間在5分鐘以內(nèi)。同時(shí)我們認(rèn)為自動(dòng)熄滅效慶時(shí)最好能第一個(gè)循環(huán)里的第一步就熄回去，因?yàn)檠h(huán)次數(shù)越多，步驟越多，越可能在陽極降和升的過程中破壞極上的覆蓋料的整體性，造成陽極不必要的額外氧化。

五、結(jié)論：

1、通過改進(jìn)工藝技術(shù)條件，是可以實(shí)現(xiàn)用自動(dòng)熄滅陽極效應(yīng)程序(軟件包)來熄滅陽極效應(yīng)的。

2、應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的參數(shù)組合，使自動(dòng)熄滅有既保證了陽極效應(yīng)的質(zhì)量，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

3、自動(dòng)熄滅陽極效慶由于采用下壓陽極方式，因此不會(huì)像手工木棒法那樣會(huì)劇烈攪動(dòng)槽內(nèi)熔體，因而鋁的二次氧化損失較小，同時(shí)對(duì)電解槽的平穩(wěn)生產(chǎn)要有利。

4、通過運(yùn)行自動(dòng)熄滅陽極效軟件包，提高了鋁電爭(zhēng)自動(dòng)控制水平，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省電能113×35×50/3600=55wh/5效應(yīng)，年節(jié)能0.33×100×365×55=66萬KWH，噸鋁降低電解22kwh/tAl同時(shí)也降低了木棒消耗為0.33×0.92×100=30根/塊，每年為12045根。