306KA电解槽电压摆的原因及处理
摘要指出了306kA电解槽沉淀生成的原因、探讨消除沉淀的方法。
关键词炉底沉淀；电能利用率；换极作业；堵卡打击头；技术参数匹配
电解槽炉底沉淀对电解槽安全高效生产有很大的危害，一方面沉淀随着液体流动而磨损阴极，据邱竹贤研究，软沉淀的电导率是传统电解质的一半，沉淀会使周边的阴极有很大的电流密度，容易受到腐蚀，缩短槽寿命，另一方面，槽底沉淀会增加槽底电阻，使炉膛畸形，造成电解槽电压不稳定，迫使电解槽的极距降低，增加铝的再溶解量，大幅度降低电流效率，升高运行电压，降低了吨铝电能利用率，增加了吨铝成本。
某厂306KA电解槽自投产以来，技术参数和作业方式经过多次调整，逐渐总结出适宜的做法，预防并消除了炉底沉淀，稳定了电解槽况，提高了电流效率，降低了电耗。
1 306KA电解槽沉淀产生的原因
现代电解铝工艺普遍采用中间点式下料的方法向电解槽内添加氧化铝粉，正常情况下，不会产生沉淀，但是在实际生产中，会出现短时间内进入大量的氧化铝粉和电解质块的情况，物料无法被全部溶解，便沉积槽底，形成在铝水下的沉淀，经久不化，则变成结壳。
产生沉淀的主要原因有：
1）換极作业操作不合理性是沉淀的重要原因之一。
初期換极存在以下三种问题，是制造沉淀的主要原因：（1）是換极前不扒出极上浮料，提极后残极四周浮料全部进入槽内；（2）是更换阳极时壳面开口不合理，造成进入过多物料；（3）是管理制措施不完善，提极时掉入电解槽的块料捞不干净；
2）堵击头现象造成的沉淀，也是投生成沉淀的重要原因之一，306KA电解槽中缝设计阳极间距为200mm，由于电解槽不稳定，加之使用的打壳气缸是小气缸，高压风在0.45mp左右，所以电解槽下料点堵打击头现象十分严重，经常出现在下料口堆积大量氧化铝粉，此时一旦下料口被打开，堆积的氧化铝粉迅速进入电解槽中，在下料点处的槽底形成大量沉淀，长时间堆积变成槽底结壳；
3）下料方式落后造成的电解槽炉底沉淀增加，306KA电解槽在设计时采用中间下料点五点同时进料，但在经几年的运行实践表明，五点同时下料一次性对电解槽供料量过大，下料经常出现沉淀，严重时变成结壳，也有悖于现代电解槽低氧化铝浓度稳定运行的理念，不利于氧化铝粉的充分溶解，易形成沉淀；
4）技术参数匹配不合理，GeaD等人对电解槽槽底沉淀的研究得出，槽底沉淀的组成主要是Al2O3和冰晶石的成分，沉淀物中的电解质成分非常接近于Na3AlF6槽内沉淀与氧化铝粉的共晶点温度为955℃z左右，因此，当电解槽使
用低分子比，电解温度很低时，槽底沉淀就不容易溶化和消失，现代电解槽普遍采用低分子比和低温来提高电流效率，306KA建厂设计主要技术参数如下：铝水19cm～21cm 电解18cm～21cm，温度940℃～950℃，分子比2.40，并且在电解质添加了2%～3%的氟化镁，在此组参数下，电解槽无法稳定，电解槽电压摆严重，炉底沉淀、结壳严重，散热孔出现发红现象，电解槽侧部、底部漏槽时有发生。
2 306KA电解槽处理沉淀的方法
针对某厂306KA电解槽实际运行的槽况，我们从以下几方面调整技术参数和作业方式，首先在源头上采取手段，防止沉淀进一步增加，然后调整技术条件，辅助人工处理消除沉淀。
1）规范换极作业规程，尽可能减小氧化铝掉入电解槽，主要做法
（1）换极前扒除极上浮料，减少提极后掉入物料量；
（2）换极开口有原来的三面密集开口改为两面松散开口，减少打壳开口时掉料量；
（3）设计中缝托架，在残极刚刚提起还没有离开电解槽前，将托架从残极上空隙处插入，来防止中缝大块掉入电解槽中，以减少换极时掉入电解槽中缝物料量。
2）针对易堵打击头现象，采取的做法是：（1）封新极时在靠近下料点附近使用大块结壳块打堰墙，以防止中缝物料距离打击头过近造成的堵打击头；（2）提高风压至0.5mp，并逐步将容量小的打击头气缸升级为大气缸；（3）设计专用的扩眼器来扩大易卡下料口，防止下料口过小堵卡打击头；（4）一旦发现卡打壳头积料，在扒净下料点积料后，方可在处理卡住的打壳头，尽可能减少物料的掉入；
3）关于解决下料方式的不合理性，是将306KA电解槽5点同时下料方式更改为1、3、5下料点与2、4下料点交替下料，即增加了在相同风压下，打壳气缸打击力度，有利于减少堵卡打击头现象，也因为每次对电解槽供应氧化铝下料量减少，使氧化铝更容易溶解入电解质中，确保电解槽电解质中氧化铝浓度始终保持在1.5%～2.5%之间，防止了生成沉淀，同时，较低的氧化铝浓度也为消除原有的炉底沉淀，提供了必要条件；
4）优化技术参数消除炉底沉淀，处理炉底沉淀的核心理念是增强电解质对氧化铝的溶解能力，在这个理论的指导下，将原有的参数匹配，铝水平：21cm，电解质18cm～21cm，温度940℃～950℃，分子比2.30～2.40，并且在电解质添加了2%的氟化镁，调整为，铝水平：25cm，电解质18cm～21cm，温度955℃～960℃，分子比2.45～2.55，停加氟化镁，提高铝水平是为了增加在产铝使其电解槽稳定并增加侧部散热，从而增厚炉帮减少水平电流，增加垂直电流有利于融
化炉底沉淀及结壳，提高分子比、停加氟化镁是为了增加电解质氧化铝溶解能力，提高电解温度为了融化槽底结壳，同时缩短效应间隔，利用效应等待和换极时松动沉淀，加快消除炉底沉淀速度。
3 结论
1）槽底沉淀对电解槽危害很大，保持槽底足够的洁净度，是稳定电解槽，提高电流效率的前提条件；
2）预防及处理炉底沉淀要从技术条件和作业方式两方面同时入手，二者相辅相成，缺一不可；
3）在处理炉底沉淀过程中要充分考虑电解槽的实际情况，因为每次处理都相当于对电解槽实行一次手术，这对槽龄较长的和阴极碳块破损的电解槽来说是存有漏槽的危险性，而且，在处理炉底沉淀的过程中，电流效率是下降的，所以说，预防沉淀生成比处理炉底沉淀更是上策；
4）消除炉底沉淀的做法很多，如提高阳极电流密度等，各类电解槽由于设计等差异性决定了选择消除炉底沉淀的有效方法，还需要根据具体情况仔细摸索。
参考文献
[1]邱竹贤.预焙槽炼铝.3版，冶金工业出版社，2005，1.。