【摘要】通过生产实践，分析和阐明了200KA预焙槽炉底结壳形成的原因、处理措施，打到节能效果。 【关键词】预焙电解槽；炉底结壳；原因；措施 面临越来越大的资源、能源和环境的压力，电耗、环保已成为影响中国电解铝工业可持续发展的关键因素。在今后相当长的一段时期内，节能降耗和环保将是中国电解铝技术发展的主旋律。表1是国内外一些先进电解铝企业的工艺技术指标对比情况，可以看出，青海分公司在节能降耗方面与国内外先进电解铝企业存在一定的差距，同时也显示出我们在节能降耗方面有很大的潜力可挖。
近年来，我国电解铝工业发展迅速，电解铝产量逐年上升，已达到世界第一位。我国电解铝工业的迅速发展主要得益于近年来中间点式下料预焙槽的飞速发展。目前，国际上大型预焙槽电流效率已达到 93%-96%，直流电耗达13000∽13400KWh/t.Al的电解系列越来越多。在电流强度确定的情况下，铝电解工艺技术条件就成为电解技术经济指标的决定性因素。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[1]。
自80年代以来，国际上最先进的只能模糊控制技术指导取得了良好的经济技术指标[2]。但在生产运行中，电解槽炉底有沉淀结壳的发生，影响电解槽平稳生产和取得更高的经济技术指标。针对炉底结壳，经过大量的生产实践，基本摸索出了一套避免形成、控制和处理炉底沉淀结壳的管理经验。
1.炉底结壳形成的原因
炉底结壳时投入电解槽中的氧化铝料没有被完全溶解掉沉到炉底形成沉淀，沉淀遇冷态变硬而形成的。
1.1分子比保持过低
1.1.1应用分子比操作的优点
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[3]：
（1）电解质的初晶温度低可降低电解质温度。
（2）Na+在阴极上放电的可能性小。
（3）电解质的密度和粘度有所降低，从而电解质的流动性好，并有利于金属铝从电解质中析出。
（4）电解质同碳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溶解度。
（5）槽面上的电解质结壳松软，便于加工操作。
1.1.2降低分子比存在的不利方面
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）氧化铝浓度溶解性降低。
（3）电解质导电率降低，其电阻增大。
虽然我厂200KA电解槽同样采用的是氧化铝浓度模糊控制技术，氧化铝浓度控制在较低的浓度范围内（1.5%-2.5%），但是，由于分子比保持过低（低于2.4），电解质溶解氧化铝的能力大幅下降，从下料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，槽温也对应转低，炉底处于冷态，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。
1.2电解质水平偏低
电解质的波动及易引起电解槽的波动，当电解质水平降低，电解质量小，溶解氧化铝料量也相对应的减小，因而下到电解槽中的氧化铝料有一部分溶解不了而直接沉到炉底山形成沉淀，受冷生成结壳。
1.3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，不使炭化铝在槽底上大量生成而增加电阻。
（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上的高洼不平之处，使电流比较均匀地通过槽底，并能够削弱 磁场的作用力，使铝液倾斜和波动性减小。
（4）适当的铝液数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。同时，由于电解槽容积有限，槽子炉面高度有限，铝液过多，直接导致电解质的数量减小，电解质水平不易控制，易发生大量沉淀和炉底结壳。
1.4氧化铝浓度过大
虽然我厂200KA预焙槽采用氧化铝浓度智能模糊控制技术，但由于氧化铝浓度不能在线检测到，而是依据槽电阻与氧化铝浓度的关系来间接判断槽子氧化铝浓度高低，会产生一定的偏差。同时，对设备故障造成槽子氧化铝下料过量时，不能及时予以停料来修正氧化铝浓度，这就会出现由于设备故障、计算机算法偏差，造成氧化铝浓度高而无法自动调整，炉底易发生沉淀甚至结壳。
1.5人工作业的影响
在电解生产过程中，电解槽定期或不定期的进行一些人工作业，如：换阳极、边部加工、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、物料平衡和槽况的稳定性带来较大影响，尤其是边部加工和换阳极，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。
2.处理措施
炉底结壳形成关键在于工艺技术条件的不匹配和作业质量不高两个主要因素，使电解槽走向冷行程后预防处理不及时的后果。炉底结壳一旦形成会对槽子正常生产产生较大的危害性，如铝液稳定性差引起槽噪声值偏大，水平电流过大溶化边部炉帮、炉底压降增高而使槽子实际工作电压降低、极距过低，局部二次反应增加使铝的损失增加，同时二次反应产出大量的热量，使温度增高，这些都导致电流效率降低，能耗增高。严重是易发生压槽、滚铝等病槽事故。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，人工单双点控料降低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。
2.1适当增加热收入，减少热支出
适当提高工作电压，提高电解质水平，提高电解质温度，增加电解槽热收入并适当增加阳极保温料，减少电解槽上部散热量，达到增加热收入，减少热支出，灰分热平衡。
2.2保持适宜的技术条件[4]
（1）分子比保持不能过低，尤其是不能低于2.4，使电解质有较大的溶解氧化铝料的能力 。
（2）电解质保持不能过低，尤其是电解质水平不能低于19cm，保证槽子内有足够的电解质数量来溶解氧化铝料。
（3）保持适宜的铝液水平，以出铝后铝液水平22-24cm为宜。为了加速沉淀结壳溶化可采用分次出铝的办法（增加出铝次数，而减少一次出铝量）提高炉底温度。
（4）保持合适的阳极效应系数，以 0.1-0.08次/槽.日。
（5）单槽每天下料量应控制在实际产出效率换算后的±50kg。
3.结论
重视工艺技术条件的保持与调整，工艺参数重视工艺技术参数的保持与调整，工艺参数的匹配与控制，对电解槽的稳定影响是全面的、长期的，而操作质量的影响是片面的、局部的、合理的电解工艺控制可增强电解槽自平衡能力，防止电解槽槽底发生恶化，增加电压的有效利用率，从而达到稳定生产和降低能耗的目的。
【参考文献】
[1]杨重愚主编.轻金属冶金[M].北京：冶金工业出版社，1991.
[2]邱竹贤.预焙槽炼铝（第三版）.冶金工业出版社.
[3]现代大型预焙槽生产技术.东北大学出版社.
[4]三电解启动后期技术与管理生产实线经验总结.
