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預焙槽焦粒焙燒啟動中的幾個關鍵問題探討

返回列表 來源:getunslumped.com 作者:發布日期:2019-12-03 10:32 | 加入收藏閱讀次數-
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久久爱免费高清在线    國內目前采用的焙燒方法主要有兩種:鋁液焙燒和后來興起的焦粒焙燒。關于這兩種方法的優劣,已有了相當的論述,本文不再重復。結果是,大多數的廠家選擇了焦粒焙燒,以求減少對電解槽內襯材料的熱沖擊;對筑爐時存在的裂縫等缺陷,希望在啟動后由電解質優先進入從而阻擋鋁液的持續滲入。但在生產實踐中卻各有各的做法,甚至存在模糊認識,焦粒焙燒升溫速度過快,溫度不均衡的缺陷還不能很好解決。

    1關于焙燒時間和溫度梯度

    焙燒的目的有三:排除水分和揮發分;使炭素內襯初步燒結為一個整體;使基體溫度達到或接近正常生產的溫度。

久久爱免费高清在线    這里的關鍵問題是炭素內襯燒結為一個整體。我們知道,半石墨質陰極炭塊是焙燒過的,實際上就是邊縫糊和間縫糊如何焙燒以及如何與陰極炭塊盡可能燒結為一個整體的問題。

久久爱免费高清在线    對于炭素材料而言,在200℃以前為軟化階段,主要是排除吸附水和化合水,升溫速度可以而且應當加快,可達10℃/h,否則軟

久久爱免费高清在线    化時間過長,會造成人造伸腿變形、不規整;在200~700℃間,特別是200~500℃是揮發分大量排出的階段,此階段升溫應盡可能慢

久久爱免费高清在线    ,不宜超過5℃/h,否則揮發分急劇排除使之產生焙燒裂紋,含導致結構疏松,孔度增加,密實程度不夠;在700℃以上,粘結劑的焦化過程已基本結束,此階段可適當加快,可達10℃/h。于是,我們便可以計算出炭素材料焙燒到1000℃,較理想的焙燒時間應為138小時。

久久爱免费高清在线    我以前接觸到搞鋁電解的一種激進思想,認為焙燒時間不超過72小時就行,理由是國外就是72小時甚至是56小時。但我認為了解的不夠全面,因為國外的材料科學是我國無法望其項背的,且相關技術我們也沒有完全掌握。

    我們采取一種簡單的方式來比較:鋁液焙燒時間一般都定為不低于6天,甚至是8天,為什么焦粒焙燒時間可以大大縮短呢?僅僅是因為鋁液焙燒提供的能量不足嗎?但焦粒焙燒后期也會遇到能量輸入不足的問題(其焙燒電壓與鋁液焙燒基本一樣),況且鋁液焙燒是可以通過提高電壓來很好地增加能量輸入的。

    實踐上,以前沁陽鋁試驗廠的280kA槽焙燒時間多數為72~80小時,但從效果看,有強制啟動之嫌;焦作萬方的280kA槽焙燒時間為96小時,啟動已經平穩的多了;荏平鋁廠的190kA槽焙燒時間甚至達到6天,效果較好,該廠還有一個反面的例子:兩臺槽焙燒時間僅3天就強行啟動,導致啟動后期難以管理,出現了爐底冷、電壓擺等情況,從中我們可以得出階段性結論,焙燒時間不是越短越好,要能達到焙燒的理想目的,最好達到5天。當然也不是越長越好,因為對100臺槽來講,每延長一天,按2.7V焙燒電壓,也要多支出63萬元電費。

    這里最關鍵的技術是控制溫度梯度按目標要求進行,需要探索和掌握的調節能量輸入的臺理手段。

久久爱免费高清在线    2關于分流技術

久久爱免费高清在线    對于焦粒培燒技術來講,針對上文提到的兩大缺陷,采取了相應的技術措施:一是分流技術,二是軟連接技術。現在開發的軟連接技術應該說是符合需要的,分流技術卻并不能很好地符合炭素材料的升溫要求,因為它初期的分流率偏小。

久久爱免费高清在线    最早在沁陽鋁試驗廠是在每個陽極鑄鋼爪與陰極爆炸焊塊上焊接4片120×1mm的鋼帶,最大分流率可達52.5%。但操作起來非常復雜,焊接就需要1.5小時,不適合大批槽啟動。

久久爱免费高清在线    荏平鋁廠是在每個陽極鑄鋼爪與陰極爆炸焊塊上焊接2片60×5mm的鋼帶,前兩天帶分流片運行,據稱最大分流率可達80%。焦作萬方與平果鋁廠都是將出電側的橫母線與下臺槽的立柱母線用分流器連接,但分流率只有約30%。

    換一種思維模式,既然出電側的橫母線與下臺槽的立柱母線可以用分流器連接,為什么不直接在短路母線或相鄰槽的陰極母線上設計幾個分流器呢?這樣既便于安裝和拆除,也可以方便凋節分流率,使電解槽盡可能按目標升溫。

    3關于降電壓和溫度的時機

    傳統技術一般要求啟動后期的槽溫比正常生產保持高約20~30℃,維持一個月左右再逐步降低,理由是我們擔心其熱平衡尚未完全建立,還有一個理由是建立爐膛。來看-下如圖1所顯示的數據。

    這是內襯溫度升溫表,其焙燒時間為77小時。6#(即圖中上邊的那一條)是陰極炭塊下表面的溫度,9#是氧化鋁層內的溫度,其它的各點數據都與此有很好的符合性,故僅列出有代表性的兩條。

    從圖中可以看出,在加熱120小時后內襯材料的升溫已經趨緩且基本達到了最值。在其它焙燒時間為96小時的槽子看,內襯溫度也都在啟動兩天后趨于平穩。

    所以,在啟動2天后開始逐步降溫,7~10天后電壓、溫度基本降至正常已經沒有技術障礙了。降電壓的原則是以溫度為控制目標,電壓僅僅是手段。

久久爱免费高清在线    假設這種技術比傳統技術提前了一個月降低了電壓和溫度,按電效高出3%,可多產效益203萬元;電壓低0.4V,可節電282萬元。

    4關于爐膛的建立

久久爱免费高清在线    一般上都說高溫建爐膛(在實際操作中很多都是這樣做的),但這種說法不全面,準確的說法應該是高分子比、高溫建爐膛。因為多種晶體物質組成的混合熔體,在冷凝時都有一個固定的初晶溫度,即熔度。從Al2O3-Na3AlF6-AlF3的三元系相圖中可以看出,如果添加10%AlF3(分子比為2.73),將比中性電解質的初晶溫度降低約20℃,可達約960℃。所以在低分子比情況下,不管什么槽膛溫度建立起來的爐膛,電解質的熔度都是偏低的,但當分子比較高時,建立起來的爐膛熔度較高,能抵御一般意義上的熱沖擊。

    所以我們在啟動后期,沒必要長時間保持槽膛高溫,那是在拿更利的矛--"高溫",來比較盾--"筑爐材料"孰強孰弱罷了,對電解槽壽命不僅無利,而且有害。我們更應關注的是在提高分子比前提下的適當時間的高溫。

    5結語

久久爱免费高清在线    (1)為了使炭素材料能較好的燒結為一個整體,具有較好的強度和密襯性,焙燒升溫速度在200℃以前和700℃以后,都可達到10℃/h,而在200~500℃之間,則最好慢一些,以不超過5℃/h為宜。相應地焙燒時間也應達到5天左右為宜。

    (2)對于分流技術,可以直接在短路母線或相鄰槽的陰極母線上設計幾個分流器,這樣安裝方便,調節分流率方便,對控制按目標升溫有利。

    (3)在啟動2天后開始逐步降溫,7~10天后電壓、溫度基本降至正常是可行的,具有先進性和經濟性。降電壓的原則是以溫度為控制目標,電壓作為手段。

    (4)建立爐膛的重點是提高分子比,而不必一味地延長高溫時間,只有析出電解質的熔度高,建起的爐膛才穩固。


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