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500kA 大型预焙电解槽氧化铝浓度控制探索
更新时间: 2021-04-28 14:55:22 访问次数: 0




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1 生产工艺现状


过对正常生产槽现场调查发现:


①部分电 解槽的电解质发黏,炭渣分离不好;


②氧化铝溶解速度慢,部分下料点易堆料;


③氧化铝浓度曲线过欠比失衡,欠量多,过量少,甚至曲线走反,后经取样分析发现,部分氧化铝浓度偏 高,大于3%的占比15%左右,与现场的情况正好相符。


2 原因分析


造成氧化铝浓度高的主要因素为计算机控制精细化不够,人工干扰下料太多、技术条 件不匹配、操作质量差及设备故障等。


3 优化措施


3.1 制定目标 


结合现场实际,制定以下工作目标。 


(1)氧化铝浓度在 1.8~3.0%之间的槽台数占比提高到95%。 


(2)效应系数控制在0.05%以内。 


(3)炉底压降下降,平均值小于320mV。


3.2 改进措施 


3.2.1 对智能浓度控制进行优化升级 500kA 大型预焙槽的氧化铝浓度受原材料质量、 工艺条件变化、设备故障、操作质量的影响,浓度控制难以在最佳状态,同时当电解槽处于不稳定状态时,如振摆、换极、出铝、阳 极效应时,智能控制对氧化铝浓度的估计和控制精度相当低, 因此有必要对智能控制进行优化升级, 来进一步提高氧化铝 浓度控制精度。 


(1)改进控制策略和功能 


传统的控制策略分为三种:浓度跟踪控制、加料调整过程的自校正控制和特殊过程控制。 这种控制策略理论上是可行的,但外界变化或人为干预时,控制会发生偏差,为了进一步 提升控制效果,在原控制策略基础上改进三种策略和功能,即物料平衡跟踪控制 (减少RC动作尽可能通过增减量变化把电压控制在上下限区间内),闪烁效应和突发效应的预处理控制和人工按需调整控制。


(2)精确控制切换时间和稳定控制RC次数 


电解槽加料周期大部分时间是在增、减量之间进行切换的,如将两者时间转换比例进行合理控制,可以更精准地控制氧化铝浓度, 根据计算, 若将增、 减量时间转换比例控制在 1.1:1,增、减量总时间控制在60min 之 内,同时合理控制RC次数,将日总 RC 控制在 10 次以内(除特殊作业),这 样就可将氧化铝浓度精确地控制在2.5%以内。 通过实践验证该方法非常实用且有效。


3.2.2 减少人工干预 


在实际生产过程中,操作工人为对浓度的干预情况来看, 手动下料是引起槽内氧化铝浓度偏高的主要因素之一, 人工干预下料对氧化铝浓度影响较大,如不引起重视,则影响计算机浓度判断和控制,并对炉膛造成较大影响。 根据操作工人的习惯和现场发现的违章,主要表现在以下三个方面:


①效应时 人工大下料;


②随意手动下料;


③拧电磁阀下料。


针对实际情况,采取一系列整改措施和考核制度:


①强化 工艺纪律, 严禁违规操作, 加大现场违章检查通报和考核力 度; 


②编写作业标准规范操作手册, 组织职工培训及严格执 行;


③将气控柜门锁封闭,杜绝手动电磁阀下料。


3.2.3 优化工艺技术条件


合理的工艺技术条件能优化电解质成分, 保持电解质处 于良好状态,增加其溶解性和导电性,根据数据监测和现场实 际, 探索出一套适合 500kA 大型预焙槽精细化控制的工艺技 术条件(见表 1 所示)。


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3.2.4 提高操作质量 


良好的操作质量不仅能降低对电解槽的干扰, 还能保证 氧化铝浓度的相对稳定,为进一步提高操作质量,制定如下管 理措施和办法。 


(1)换极前,将残极和中缝的浮料扒干净,防止大量氧化 铝进入电解槽中,造成氧化铝浓度过大。 


(2)天车开缝时,阳极中缝和侧部、边部的洞口要均匀分 布,保持壳面完整,防止大壳面块落入电解槽。 对落入电解槽 的中小面壳块及时用多功能天车的清理铲和人工辅助捞出。 


(3)将阳极更换时间控制在 22min 以内,时间过长会造成热损失过大,温度下降过快,电解质溶解性能变差,氧化铝浓 度失衡,引发效应。 


(4)精确设置阳极高度,规定阳极设置精度要控制在±2mm, 并对阳极导电进行 36h 跟踪测量, 要求换极合格率和卡具压 降合格率必须达到 100%。 


(5)改进封极方法,减少新鲜氧化铝覆盖料漏入槽中:新 的封极方法是先采用直径 50mm 左右的大壳面块进行打底, 中间层再选用直径小于 10mm 的小壳面块进行填充, 最上层 再补充添加少量新鲜氧化铝。 


3.2.5 消除设备故障 


打壳下料系统发生故障,会直接影响下料通畅,造成氧化 铝浓度失衡、阳极效应增多、导致物料平衡和热平衡破坏,因 此,要加强设备巡检和维保,降低设备故障率能为精确控制氧 化铝浓度提供硬件保障。 


(1)当班实时巡检打壳下料系统,确保下料通畅; 


(2)及时维保打壳下料装置,及时处理设备故障; 


(3)及时更换打壳锤头,调整气缸行程,确保锤头能顺利 打开壳面; 


(4)定期称量下料点下料量,对 NB 及时进行校正。


4 结 论 


(1)通过调查分析,造成氧化铝浓度高的主要因素为计算机控制精细化不够,人工干预下料太多、技术条件不匹配、操 作质量差及设备故障等。 


(2)通过对智能浓度控制系统进行优化升级,槽控机自控 判断氧化铝浓度增减量效果明显改善, 氧化铝浓度受控率大 大提高。 


(3)通过优化工艺条件、减少人为干预、提高操作质量、强 化工艺纪律和违章考核、减少设备故障、为精细控制氧化铝浓 度创造了条件。 


(4)通过精细控制氧化铝浓度,不但合理使用了氧化铝, 而且避免了过量氧化铝沉入槽底的危害,为炉膛规整,槽况稳 定,提升指标奠定了基础。


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