項目背景
山西華圣鋁業(yè)有限公司電解鋁工程采用的是沈陽鋁鎂設(shè)計研究院設(shè)計的SY300KA電解槽,系列設(shè)計年產(chǎn)能22萬噸。公司共有300KA電解槽276臺,分6個區(qū),每區(qū)46臺槽。其中2003年11月24日曾對1、4區(qū)電解槽6臺電解槽通電焙燒,至同年12月31日系列停電,期間電解槽沒有啟動,后又于2004年10月16日開始對1、4區(qū)第二次通電投產(chǎn),92臺電解槽全部啟動,后因氧化鋁和電力問題于11月30日全部停槽。
這批電解槽要進行二次焙燒啟動所面臨的現(xiàn)狀是:92臺啟動后停運的電解槽,其中有61臺槽陽極坐入鋁液中,31臺槽停槽時陽極拉起、鋁液基本抽干;92臺電解槽每臺槽陽極上部覆蓋有20余噸冰晶石保溫料;多數(shù)電解槽各部位絕緣不良,槽上部機構(gòu)和其他附屬設(shè)備存在較多問題。
針對這比電解槽的實際情況,我們制定了合理的清槽、補槽和焙燒啟動方案。在總體思路上把握以成功啟動為前提,以安全節(jié)能環(huán)保為原則,結(jié)合其放置時間長,且大部分槽有20噸固體鋁的情況,采取保護性清爐、低成本補槽,低電壓焦粒焙燒啟動法和低效應(yīng)、低氧化鋁濃度控制策略。
清理電解槽
在確定清槽方案時,以保護陰極及上部結(jié)構(gòu)為原則,采用核心技術(shù)將鋁塊分割后取出,并采取陰極表面防氧化措施保護陰極。主要考慮了以下幾點:
1、由于停槽加冰晶石覆蓋料時,陽極上有一定量的氧化鋁,因此在清理極上料時,要將冰晶石與氧化鋁盡量分開盛裝,以備將來物料更好的利用。
2、在清理槽膛四周的結(jié)殼時,要避免碰傷側(cè)部碳塊。
3、槽膛內(nèi)的鋁塊是一個大整體,厚度在10cm以上,重量達10余噸,而鋁塊的邊部緊貼電解槽側(cè)部,清理時各種工具很難施展,因此在清理時一定要謹慎,嚴禁碰壞側(cè)部、拉傷陰極碳塊。
修補電解槽
電解槽覆蓋料、結(jié)殼、陽極和鋁塊被清出后,電解槽側(cè)部和陰極部分破損比較嚴重,主要表現(xiàn)在:人造伸腿斷裂、起層、滲鋁嚴重;側(cè)部碳塊斷裂、被浸蝕氧化、掉塊;陰極碳塊風(fēng)化、斷裂、起層、掉塊;陰極碳塊間縫開裂、滲鋁等。鑒于以上情況的普遍存在,為保證電解槽的順利啟動,電解槽在清槽后必須經(jīng)過修補才能進行投產(chǎn)。
在確定修補方案時,主要以阻止形成鋁液通道為原則,采用熱搗糊扎固需修補的炭間縫及人造伸腿,扎固時糊料溫度控制在90℃-120℃、陰極表面溫度加熱到80℃-100℃,側(cè)塊基本不更換。針對電解槽不同的破損情況,我們采取了針對性的修補方法:
1、針對人造伸腿出現(xiàn)裂縫、起層、剝落、滲鋁的現(xiàn)象,要求對人造伸腿清除掉2-4層并重新進行扎固。
2、針對陰極碳塊間縫開裂、滲鋁的現(xiàn)象,要求將碳塊間的糊料挖開10cm,滲鋁部位最多20cm,重新進行扎固。
3、對陰極碳塊起層、掉塊的地方,要經(jīng)過清理后用糊料進行填補扎固。
4、對陰極碳塊本體所有可見縫隙,要求從縫隙處鑿開1cm-2cm左右寬,用糊料進行填補。
5、對于有裂縫的側(cè)塊,要求用砂輪片將縫隙擴大,然后用糊料填抹修補。
電解槽的二次焙燒啟動
1、焙燒啟動方法的選擇??紤]到本批二次啟動槽運行時間短,爐底表面比較平整,我們采用焦粒焙燒法,可以在灌入鋁液之前用高分子比電解質(zhì)液體堵塞因焙燒形成的裂縫及通道。啟動時采取低電壓、低陽極效應(yīng)系數(shù),高分子比環(huán)保性啟動方法,達到保護陰極、延長槽壽命、減少環(huán)境污染的目的。為了防止對槽邊部和角部強烈的熱沖擊,造成槽邊部和角部出現(xiàn)裂縫,采用濕法無效應(yīng)啟動。焙燒時間我們確定為96小時。二次焙燒送電很關(guān)鍵,電流上升梯度我們以120KA 、180KA、240KA、300KA為基準,電流送至240KA測量電流分布,確認無異常且沖擊電壓不大于5V后,再送下一個級別,停送電時間控制在30分鐘內(nèi)。
2、裝爐操作及軟連接的安裝。由于電解槽啟動后要求電解質(zhì)分子比在2.8以上,如果裝槽時使用普通的酸性冰晶石,就需要投入大量的純堿來提高分子比,因此裝爐時選用高分子比冰晶石,從而使純堿的使用量大大減少。并在裝爐時加入一定量的氟化鎂來保護伸腿。為了加強電電解槽焙燒時槽中間的熱對流,使焙燒溫度分布均勻,防止中縫陰極表面氧化,同時啟動前槽內(nèi)有少量的液體電解質(zhì),我們采取中空裝爐法。通電前在陽極導(dǎo)桿與陽極大母線之間安裝軟帶連接母線。軟連接與陽極導(dǎo)桿及陽極大母線接觸的各部位安裝前要打磨、清洗干凈,各部位螺栓緊固好,確保軟連接有足夠的彎度,以防止接觸不良發(fā)生打火現(xiàn)象或焙燒時陽極上升把軟連接母線拉斷。
3、安裝的拆除分流器。由于1、4區(qū)電解槽陰極不平整度和焦粒厚度增加,電解槽通電時的沖擊電壓將上升,對電解槽的熱沖擊加劇。為了減小這種不利,我們采取在原分流器的基礎(chǔ)上加焊分流片的方法,來增加分流量,原電解槽分流器為5套/槽,每套分2組,每組8片
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