预焙阳极中间下料电解槽的工艺操作

预焙阳极中间下料电解槽的工艺操作铝电解槽作为炼铝的主要设备，运行过程中需要人工结合设备进行操作。

电解槽的主要操作有定时加料（NB）、槽电压调整（RC）、阳极更换（AC）、效应熄灭（AEB）、出铝（TAP）、抬升母线（RR）、铝水/电解质（M/B）测量、边部加料作业(IRRF)、捞炭渣和停槽作业等。

其中有些操作是维持生产连续进行锁必须有的，并在随后的一段时间内对整个电解槽的热平衡和电流分布和磁场分布产生一定的影响干扰，同时有些操作如电压调整、效应熄灭、边部加料作业等，是为了消除系统内产生的不平衡和外界的干扰而导致的不平衡而进行的作业，有的是正常大修或处理突发事件时而进行的操作，如停槽作业。

计算机控制的大型预焙槽的定时加料、槽电压调整及出铝时下降电压都由计算机自动完成；效应熄灭也可由计算机实现，但成功率有限，仍需人工监视和辅助来完成；换阳极、出铝、抬母线、铝水/电解质测量，停槽等作业则必须依赖于人工配合多功能天车来完成。

6.1 定时加料6.2 阳极更换6.3 效应熄灭6.4 出铝作业6.5 抬母线6.6 扎边部6.7 捞炭渣作业6.8 短路口作业6.1 定时加料目前预焙阳极电解槽的加料都是由计算机控制完成的半连续加料，是通过安装在电解槽纵向中央部位的自动打击锤头完成，操作人员不参与。

这种加料方式通常能够使电解质中的氧化铝浓度保持在3％左右。

正常加料时，根据事先设定好的加料时间和加料量程序，槽控机控制加料设备定时定量地往槽内加入氧化铝。

由于是自动操作，可以在一个加料周期内分成数次加料，一般根据打壳锤头数目定，有几个锤头就下几次料，全部打完一遍为一个下料周期，然后重新开始新一轮下料周期。

例如有四个打击锤头，则下四次料，每次下料的间隔为5min，一个周期约为20min。

但是每次下料量不多，只有一个加料周期内下料量的四分之一，从而做到了减少电解质中氧化铝浓度波动的要求，避免了由于下料过多或下料过少所导致的对电解生产不利的现象。

另外，加料是在密闭的槽罩内进行，避免了加料粉尘和挥发性气体直接排放到车间空间的现象，改善了操作环境。

如果采用先进的流态化氧化铝输送系统，则在加料后计算机会自动检测槽上料仓的氧化铝面，如果低于所要控制的料面高度，就开始自动充料操作，直接将氧化铝送至槽上的氧化铝料箱。

6.2 阳极更换6.2.1 阳极更换的原则6.2.2 阳极更换的顺序6.2.3 阳极更换操作6.2.4 阳极更换作业规程6.2.5 高残极及脱落极处理6.2.1 阳极更换的原则预备电解槽所用阳极块是在阳极工厂按规定尺寸成型、焙烧、阳极导杆组装后，送到电解车间使用。

每块阳极使用一定天数后就需换出残极，重新装上新极，此过程称为阳极更换。

阳极更换周期是由阳极高度与阳极消耗速度所决定。

阳极消耗速度与阳极电流密度、电流效率与阳极假密度有关。

阳极消耗速度可由下述经验公式计算：为阳极电流密度，A/cm2；η为电流效率，%；式中：hc为阳极消耗速度，cm/d；d阳Wc为阳极净消耗量，kg/t；dc为阳极假密度，g/cm3。

以某铝业公司200kA中间下料大型预焙铝电解槽的情况为例，d阳=0.73A/cm2，η=91%，Wc=425kg/t,dc≧1.55g/cm3,计算其阳极消耗速度。

设阳极高度570mm，由于在炭块与钢爪处加有两个高为60mm左右的半轴瓦型碳环，可以使残极高度降为140mm左右，计算每块阳极使用的周期为：（570-140）÷14.67=29.31≈29（d）如果在生产中一味地利用阳极的可用有效高度，会使电解质浸蚀阳极钢爪而影响原铝的质量。

有些工厂采用高度为60-70mm，能保护磷生铁体的一套半轴瓦型换装碳素体来保护阳极钢爪。

这样可以延长阳极的使用周期，减少阳极的更换频度和设备的运行频次，减轻工人的劳动强度，相应地减少阳极炭块的消耗量，降低阳极组装的压力和组装费用。

同时由于换极周期的延长，也相对减轻了换极操作对电解生产的影响。

若阳极电流密度增大，电流效率提高，阳极消耗量大，阳极更换周期也将缩短。

根据阳极使用周期和电解槽阳极安装组数，便可确定阳极更换顺序。

6.2.2 阳极更换的顺序预焙电解槽采用的电流强度不同，采用的阳极炭块组数目亦不同，阳极更换的周期和更换的顺序也有一些差别。

阳极更换的原则为：一要相邻的阳极错开更换的时间，二要使两条母线梁上新旧阳极均匀分布。

按电解槽纵向划分为几个相等小区，每个小区所承担的重量相等电流分布均衡。

为此，阳极更换必须交叉进行。

以300kA预焙槽阳极为例，它采用双阳极炭块组，安装组数为20组，每组阳极使用26天，每天更换一块，除两侧5#、6#阳极相隔两天更换外，其余均相隔5天，还要注意到两面、两端交替更换，这种更换顺序能较好地满足生产要求。

第26天不换（休息），从第27天重新进行，更换顺序见表6-1.19A1B17表6-1 300kA双阳极更换顺序表单阳极炭块安装组数为40组，每组阳极使用22天，每天更换两块，阳极相隔两天。

其更换顺序见表6-2表6-2 300kA单阳极更换顺序表以200kA预焙槽阳极为例，它采用单阳极炭块组，安装组数为28组，每组阳极使用29天，每天更换一块，除在更换A8#、B11#阳极相隔一天外，其余均相隔4天。

从第29天重新开始循环进行，更换顺序见表6-3。

表6-3 200kA单阳极更换顺序表将阳极更换顺序编程后输入计算机，便可在每天23点前打印出下一天的日更换表，工人按此表安排更换。

同时每月最后一天的23点前打印出下一个月全月全系列阳极更换顺序表，以备查对，也可根据更换顺序规律自行推算。

6.2.3 阳极更换操作换极过程中质量控制点为：与计算机（或槽控箱）联系，捞电解质块，新极安装精度（指安装的新极与残极底掌相平）等环节。

换极中，残极提出的时刻起槽电压会有少许上升；残极提出和新极安装后扎边部并加入少量的氧化铝进入电解质中，此时应与计算机联系，否则计算机将按常规处理，即作电压调整和定时自动加料，这样，阳极大母线会在残极提出后位置下降，影响新极安装精度；换阳极时进入的氧化铝成为计划外的多余量，带来槽内氧化铝过剩。

所以换极前须通知计算机，计算机便转入阳极更换程序控制，不作电压调整，监视该槽电压变化，待新极安装完毕后，待槽电压回复后，自动恢复到正常电压控制，并推迟下次下料时刻。

提残极时会掉入大结壳块于槽内，此结壳块会影响新极安装精度（打结壳块顶住阳极而不能安装到位），随后在新极下形成炉底沉淀，而影响电解槽正常运行，因此，残极提出后必须把掉入槽内的结壳块地捞上来。

新极安装精度不高，会使阳极电流分布不均，引起电流偏流，对电解槽造成影响。

为了确保安装精度现场采用两种方法。

第一种为多功能天车装有阳极定位装置的天车工按步骤操作，准确地定出残极在槽上的空间高度，并将此高度转换到新极上，定出新极的安装位置。

由于工厂中实际情况不同，在我国工厂中极少采用此种方法。

第二种方法是在多功能天车无定位装置情况下，采用自制卡尺定位。

该方法的实质是用卡尺将阳极安装高度从残极传给新极，定位过程见图6-1.图6-1阳极定位过程该法以阳极大母线下缘为基准，在残极导杆上划线；用卡尺量出残极底掌到划线处的高度，在新极导杆上的同样高度划线，以此线位与大母线下缘齐平。

残极导杆上划线过多时，要擦去多余的线或在确认的水平线上做记号，以免发生错误。

卡尺法简单易行，精确度高，对环境条件无要求，易于普及。

现在许多铝厂大都采用此方法。

新极上槽后，冷阳极表面迅速形成一层冷凝电解质，1小时后开始熔化，阳极开始导电。

随着炭块温度升高，通过的电流逐渐增大，实践表明高度为540mm 的新极，24小时左右到达正常值，但角部炭块时间会稍长一些。

实际阳极更换中，考虑到新极导电的滞后性，新极安装位置比残极提高约2天的消耗量，即1.5-2.0cm。

新极装好后覆盖一定厚度的氧化铝，其作用为：一是防止阳极氧化，二是加强电解槽上部保温，三是迅速提高钢-碳接触处温度，降低接触电压降。

保温料覆盖情况见图6-2。

更换下的阳极称为残极，残极量应越小越好。

残极的处理是将残极运至阳极处理工段，经破碎后送到碳素厂并回收磷生铁，阳极导杆用钢刷打光或喷砂处理后，返回阳极浇铸车间重新利用。

6.2.4 阳极更换作业规程1．作业准备（1）确认槽号、极号：从换极顺序表中查出拟换极所在的槽号及相应极号，并记入作业记录。

（2）备块：准备好碎壳块与新阳极炭块。

（3）准备好操作工具。

2．作业步骤（1）揭开槽罩：以所换极为中心，视极数揭开3-4块槽罩。

（2）扒料：用铁耙呈扇形将应换极上的氧化铝料和边部可扒出的壳面块扒干净。

（3）联系计算机：按槽控箱上的“更换阳极”键。

（4）开缝：指挥天车工下降多功能机组打壳装置，打开待换阳极周边的结壳，当换两块极时，必须打开两块极中间结壳。

（5）松卸卡具：以换极导杆为中心，盖好两块槽罩板，一人上去，指挥天车工下降多功能机组挂钩，吊稳拟换阳极，以保证人员安全（也可采用多功能机组的自动松卸机构，不需要人员上去拆卸卡具）。

（6）吊出阳极：指挥天车工下降多功能机组，提升阳极至一定高度，将极上易掉壳面块勾到槽缘板上，然后平稳地将阳极拔出，并吊离电解槽至通道位置，下降至距地面10cm左右。

用毛刷刷净与残极导杆相贴的水平母线压接面。

（7）画线：用卡尺底部水平贴紧残极底掌，把水平母线上的下划线与卡尺对齐并在卡尺上画，同时观察阳极的形状，看阳极是否有长包、掉角、氧化、化爪、裂纹等异常现象并作记录，然后指挥天车把残极吊至残极清理架放好。

（8）捞块：捞取落入槽中的电解质块，测两水平并进行“三摸一推”工作。

a.用大钩等工具或用多功能机组抓斗把落入槽内的电解质块出来。

b.摸炉底情况，查看炉底是否有沉淀、结壳块、阴极破损等，进行处理并记录做好。

c.摸邻近残极的情况。

检查邻极是否有裂纹、长包、化爪等异常，若有裂纹、化爪就要提前换极，如出现长包则提极清理，并记录清楚。

d.摸侧部炉帮状况。

e.将炉底沉淀推开。

f.测量槽内铝液和电解质高度，并用电解质浇阳极表面，以防阳极氧化。

（9）新极定位：天车工把残极吊至残极清理架上后，吊回一块新极，用卡尺底部水平贴紧新极底掌，以卡尺上划线为基准在新极导杆上水平划定位线，导杆上定位线应比卡尺上定位线低1.5-2.0cm。

在此过程，注意检查阳极是否合格，不合格的不能用，清刷铝导杆与水平母线压接的压接面。

（10）新极设置：天车工把新极挂到水平母线上，操作者在下面指挥确定阳极安位置，使定位线与水平母线下缘平齐。

盖好两块槽罩板，两人配合用阳极扳手旋紧卡具，进行三次紧松动作，保证阳极导杆紧贴水平母线不下滑。

（11）收边：揭开槽罩板，待电解质表面冷凝后，把壳面块加入边部，用铁锹拍实并收齐、整形，使壳面块形成边平内高的斜坡状。