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1、淺談如何降低鋁用陽極組的鐵碳壓降杜啟衛(wèi)高東(山東省兗礦科澳鋁業(yè)有限公司山東鄒城273515)摘要:通過分析陽極組裝工藝流程環(huán)節(jié)中影響陽極鐵碳壓降的因素,從而找到降低陽極鐵碳壓降的途徑和方法。關(guān)鍵詞:預(yù)焙陽極組;鐵碳壓降;鋁焊接Abstract:Throughtheanalysisoftheanodeinassemblyprocesslinkfactorsaffectingironcarbonanodepressuredrop,andfindwaystoreducetheironcarbonanodepressuredropa
2、ndmethods.Keywords:Prebakedanodegroup;Theironcarbonpressuredrop;Aluminumsoldering.1.前言當(dāng)前隨著國家對高耗能行業(yè)要求越來越嚴(yán)格,步入門檻越來越高,特別是鋁電解行業(yè)作為高耗能企業(yè)更是管控重點(diǎn),特別是近幾年鋁電解的“寒冬”遲遲不能過去,因此低能耗和生產(chǎn)成本是各生產(chǎn)企業(yè)的生死考驗(yàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,技術(shù)人員從關(guān)注宏觀到從細(xì)節(jié)入手,挖掘分析細(xì)節(jié)各各環(huán)節(jié),作為電解槽““心臟””鋁用陽極組,成為關(guān)注的重點(diǎn),而鋁用陽極組的質(zhì)量直接影響著電解槽生產(chǎn)的穩(wěn)定和
3、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的好壞。其中陽極組鐵碳壓降的高低是衡量陽極組質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo),特別在大型預(yù)焙鋁電解槽的生產(chǎn)實(shí)踐中,電流強(qiáng)度大,每處壓降累計(jì)下來就是很大的數(shù)字,影響整體電流效應(yīng),如何降低鐵—碳壓降,可以說是直接關(guān)系到鋁電解生產(chǎn)成本的問題之一。圖1陽極結(jié)構(gòu)示意圖2.預(yù)焙鋁用陽極組的構(gòu)成預(yù)焙陽極主要由鋁導(dǎo)桿、Al-Fe爆炸焊片、鋼爪、磷生鐵和預(yù)焙炭塊五部分組成。其中鋁導(dǎo)桿與鋼爪之間是由Al-Fe爆炸焊片連接而成,而鋼爪與炭塊之間是用磷生鐵澆注而成的。其陽極結(jié)構(gòu)如圖1所示。3.陽極生產(chǎn)工藝流程預(yù)焙炭塊與導(dǎo)桿鋼爪組組裝在一起,使用熔煉好的磷
4、生鐵水注入陽極炭塊上的炭碗內(nèi),鐵水凝固把鋼爪和炭塊牢固連接在一起,組成陽極炭塊組。供電解槽上使用。其工藝流程如圖2所示。圖2,陽極生產(chǎn)工藝流程圖4.生產(chǎn)現(xiàn)狀與陽極鐵碳壓降的調(diào)查分析4.1生產(chǎn)現(xiàn)狀2014年以前測量靜態(tài)鋁用陽極組的鐵碳壓降非常復(fù)雜,現(xiàn)在有了鐵碳壓降測量儀,測量陽極組的鐵碳壓降非常方便簡單,經(jīng)檢測陽極組鐵碳壓降均值高達(dá)125mV(電流通入200A)以上,并且壓降高低不均,高的在498.57mV,低的在56.32mV。經(jīng)計(jì)算(300KA電流下)電解槽電壓每升高1mV,噸鋁就多消耗電能3.3kWh,依我公司年產(chǎn)14萬
5、噸鋁錠為列,電壓升高1mV就會(huì)造成近20萬的成本支出,所以降低陽極鐵碳壓降項(xiàng)目已迫在眉睫。經(jīng)過于兄弟單位交流,壓降較好在70mV左右。按照我公司生產(chǎn)工藝要求,初步將陽極鐵碳壓降控制目標(biāo)設(shè)定為80mV。4.2陽極鐵碳壓降高原因分析我們對生產(chǎn)工藝流程中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了認(rèn)真調(diào)查、分析和研究。找出了陽極鐵碳壓降升高的原因主要有以下幾個(gè)方面:(1)鋼爪表面清理不好,表面覆轍一定的灰塵雜質(zhì)和電解質(zhì)。鋼爪在循環(huán)使用過程中,有鐵銹、雜質(zhì)等附著在上面,形成隔離層,電阻增大,從而使壓降升高(2)炭塊質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)。一是從理化指標(biāo)來看,有個(gè)別電阻率
6、高于62μΩm;再次陽極炭塊碳碗螺旋槽內(nèi)含有填充料(不導(dǎo)電的炭灰),在澆注過程中混入鐵水,造成鐵水凝固后與碳碗接觸不緊密,造成鋼爪了松動(dòng),形成小間隙直接影響電流導(dǎo)電性,增大電阻率,造成陽極鐵碳壓降升高?! ?3)鋼爪蘸石墨工藝要求不高,一是蘸石墨高度不到位,不均勻,不能起到良好導(dǎo)電作用,反而使陽極鐵碳壓降升高;二是壓風(fēng)噴吹中含水,致使鋼爪、碳塊潮濕,不得不進(jìn)行二次澆注(所謂二次澆注是指先在碳碗中注入少量鐵水,對碳塊鋼爪進(jìn)行預(yù)熱,然后再進(jìn)行澆注),造成鐵水上下翻騰,夾雜氣泡,且兩次澆注磷鐵間易出現(xiàn)斷層,增大電阻率,增加陽極鐵碳
7、壓降。(4)鐵水溫度是控制不嚴(yán),依據(jù)陽極澆注工藝技術(shù)作業(yè)要求,鐵水的出爐溫度不低于1450℃,澆注溫度不低于1350℃。有時(shí)在澆注過程中為了省事澆注溫度過低,造成鐵水流動(dòng)性變差,鐵水進(jìn)入炭碗后不能夠形成鐵環(huán),中間有空隙,使電阻率增大,影響陽極鐵碳壓降?! ?5)磷生鐵中的五大元素配比不合理,從2014年磷生鐵化驗(yàn)結(jié)果來看,P、Mn、Si三元素含量合格率為100%,但C元素含量偏低,而S元素含量偏高。C元素偏低無法石墨化,使磷生鐵導(dǎo)電性下降;S元素高,會(huì)阻礙鐵水石墨化,并形成不導(dǎo)電的硫化鐵,是有害元素,C元素含量低,S元素含量
8、高,會(huì)導(dǎo)致鑄鐵白口化,流動(dòng)性下降,導(dǎo)致鐵碳壓降升高。(6)鋁導(dǎo)桿焊接鐵鐵焊接工藝落后,鐵鐵焊接使用傳統(tǒng)的普通焊接方式(焊接過程中形成加渣、氣孔等缺陷),焊接面處理不好,純在氧化層,鋁導(dǎo)桿與鋼爪間的壓降高,導(dǎo)致陽極鐵碳壓降升高。5.改善陽極生產(chǎn)工藝流程經(jīng)過對整個(gè)工藝過程分析與研究,查找出造成