浅谈铝电解槽炉底结壳的生成和处理措施

崔旭峰 武朝辉 王兴福

摘要：本文通过对炉底结壳产生原因全面系统的分析，结合生产中不断摸索，总结出了一套处理和预防炉底结壳的措施，为稳定生产提高经济指标打下了基础。

关键词：炉底结壳；形成原因；处理措施

近年来，随着电解工艺技术条件的不断优化和电解槽自动控制技术的不断发展，电流效率不断提高，吨铝电耗不断下降。各行各业都在寻求适合自己企业槽型的工艺技术条件，从而达到节能降耗降低成本增加效益的目的。但在生产运行过程中，电解槽炉底时有沉淀结壳的发生，已严重影响电解槽平稳生产和取得更高的经济技术指标。

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一、 炉底结壳形成的原因

炉底结壳是投入电解槽中的氧化铝料没有被全部溶解掉沉到炉底形成沉淀，沉淀长时间无处理遇冷变硬而形成的。出现此种现象有以下几种原因引起。

1、 分子比保持过低
1. 1、分子比是在铝电解生产中需要进行控制的重要工艺参数。经过理论分析和生产实践证明，降低分子比是提高电解铝电流效率的有效途径。应用低分子比操作有以下优点：

(1)电解质的初晶温度降低可降低电解质温度；

(2)电解质的密度和粘度有所降低，从而电解质的流动性较好，并有利于金属铝从电解质中析出；

(3)电解质同炭素和铝液镜面上的表面张力增大，有助于炭粒从电解质分离和减少铝在电解质中的溶解度；

(4)槽壳面上的电解质结壳松软，便于日常换极操作，减轻劳动量。

1. 2、 降低分子比的不利方面欢迎访问铝
降低分子比虽然对降低电解质初晶温度、提高电流效率有利，但也存在三个不利方面：

(1)挥发损失较大；

(2)氧化铝的溶解能力降低；

(3)电解质导电率降低，其电阻增大。

电解质溶解氧化铝的能力大幅下降，从点式定容器下到电解槽中的氧化铝料，一部分无法被电解质所溶解而沉到炉底上，同时，分子比过低，槽温也对应的转低，炉底处于冷态，随沉淀的增多铝水平上涨较快，如得不到及时有效的处理沉淀被硬化而形成结壳，这是炉底结壳形成的一个主要原因。
2、 电解质水平偏低

技术条件失控，是造成电解质水平迅速降低的主要原因。当技术条件失调如铝水平过高，其散热量增大电解质收缩，设定电压偏低，导致电解槽的能量输入不足，电解质萎缩。阳极保温料不足，导致上部散热增加，电解质在电解质液的上表面结晶，吸附在结壳块的底部．电解质水平降低。电解质的波动极易引起电解槽的波动，当电解质水平偏低、电解质量小，溶解氧化铝能力降低。
3、 电解槽铝量偏大
在电解槽内保持适量的铝液水平是有益的：

(1)它能够保护槽底阴极炭块。

(2)阳极中央区域部分多余的热量可通过这层热的良好导体输到阳极四周，使槽内各部分温度趋于均匀；

(3)适当的铝液高度能填平槽底的不平之处，使电流比较均匀地通过槽底，并能够削弱磁场的作用力，使铝液波动性减小，达到槽况稳定的效果；

(4)适当的铝液量能够控制阴极炉膛的变化，可以增加阴极电流密度，有利于电流效率的提高。但铝液水平保持过高，铝量偏大，通过铝液散失的热量就大，会使槽底发冷，使槽底的沉淀变冷而硬化结壳。

4、人工作业的影响欢迎访问铝工业技
在电解生产过程中，电解槽需进行一些人工作业，如：换阳极、边部加工、开口捞渣、出铝、阳极效应处理、抬母线等。这些人工作业会对控制过程产生干扰，也对电解槽的能量平衡、物料平衡以及槽况的稳定性带来较大影响，尤其是边部开口和换阳极，由于一次投入到槽中的氧化铝量较大，电解槽不易马上消化溶解掉，不被溶解的氧化铝料沉到炉底形成沉淀甚至结壳。所以要有一套完整的切实可行的操作标准，使其对正常生产影响降低到最小。

5、设备的影响

按照我们所使用的是1.6L*6的下料器，90％的电流效率，1920kg的氧化铝单耗计算，单槽标准下料间隔为145秒，折合日均下料量应为5.7t/槽日。综合考虑下料飞扬等原因，正常下料量应为6t左右/槽日。而我们实际下料量当时只有4.5-5t左右。就说明电解槽漏料是相当的严重，长期漏料让槽控机自控系统形同虚设。氧化铝无法稳定控制，炉底结壳与沉淀的增多就成为必然。

二 、炉底结壳的处理措施

炉底结壳的形成关键在于日常生产中工艺技术条件保持欠佳和作业质量不高两个主要因素引起，使电解槽走向冷行程后分析处理不及时的后果。炉底结壳一旦形成会对槽子正常生产带来较大的危害性，如角部伸腿长铝液稳定差引起槽电压针振、严重时出现滚铝，水平电流过大溶化边部炉帮、炉底压降增高使槽子实际工作电压降低、极距降低，温度增高不易控制，这些都导致电流效率大幅降低。若炉底沉淀已形成结壳，首先应提高极距，尽量减少二次反应，增加热收入，提高分子比，保持尽可能高的电解质水平，控料好电解质中的氧化铝浓度，以达到逐步溶化结壳溶解氧化铝，平整炉底规整炉膛的目的。欢迎访问

1、 增减热收入控制热平衡

适当增加热收人，减少热支出，适当提高工作电压，电压可根据炉底压降高低进行长期摆放，提高电解质水平，提高电解质温度，增加电解槽热收入并严格规整阳极保温料，减少电解槽上部散热量，减少热支出，恢复热平衡。

2、 保持适宜的技术条件

(1)分子比保持不能过低，尤其是不能低于2.6，使电解质有较大的溶解氧化铝的能力；

(2)电解质保持要稳定在18-20 cm之间不能过低，尤其是电解质水平不能长时间低于17cm，保证槽子内有足够的电解质量来溶解氧化铝；

(3)保持适宜的铝液水平，以出铝后铝液水平29±0.5cm为宜。为了加速沉淀结壳溶化可通过加大出铝量，降低铝水平从而提高炉底温度；

(4)控制好氧化铝浓度，对于长时间不来效应或长时间走欠量的槽子应采取人工适当控料，延长下料间隔等措施，降低电解质中的氧化铝含量；

(5)保持均匀的阳极保温料和炉面保温料，减少通过阳极上部散失过多热量，保证炉底有足够高的温度使其能够化沉淀和结壳。

3、 建立规范的电解槽作业制度
电解生产过程中的人工作业或多或少的对电解槽的物料平衡和能量平衡产生一定程度的影响，建立规范的电解槽作业制度，其目的是尽量减少日常工作引起的槽况波动，减少对电解槽的人工干扰。尤其是换阳极和边部开口这两项作业。不可避免的有相当数量的氧化铝料进入槽中，引起氧化铝浓度偏高，因而必须严格按标准作业执行，在换极和开口作业时一定要将阳极上部的浮料扒干净，以减少人工投入到电解槽中的氧化铝料量。同时，可利用换阳极的时机，用大钩钩拉炉底沉淀和结壳，一方面可使沉淀疏松容易溶化，另一方面在已拉沟后铝水顺沟浸入炉底，可改善沉淀结壳区域的导电性，对阴极导电均匀有好处。另外，可利用来效应和换极时多捞炭渣，使电解质清洁，改善其物理性质。迎访问铝工
4、 抓好设备管理
电解槽的主要设备、技术条件的调整，都是建立在设备正常的基础上，设备的好坏关系到电解槽运行的好坏。抓好设备管理，关键是要求操作者正确使用、精心操作设备，加强设备的日常巡检，检修质量，以保障尽可能高的设备运转率，为高效生产创造有利条件。

三 、结语：

炉底结壳，关键在于有针对性的及早预防，保持合适的工艺技术条件，高质量的操作。处理过程中要环环相扣，统一协调，慢动而不是急动，切忌操作过急。我公司通过上述措施的实施后通过一年来的运行在经济技术指标上已初见成效，同时各种能耗物耗也大幅下降。降低了成本，经济效益得到提高。

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参考文献：

【1】 梁学民．张松江《现代铝电解生产技术与管理》．中南大学出版社。
【2】 邱竹贤．铝电解．冶金工业出版社。欢迎访问铝工业技术论坛x7 E& v-
【3】 田应甫．大型预焙铝电解槽生产实践．中南工业大学出版社。