【技术】电解槽电压摆的7种波形及处理措施

发布时间: 2023-06-19 18:04:52 作者:中商碳素研究院


电压摆是指电解槽在生产过程中产生的工作电压偏离设定电压并呈周期性变化的一种现象。电压摆的危害性不容小觑,除了升高工作电压,增加电耗外,还会增加铝的二次反应,进而降低电流效率。为了有效控制电压摆动,本文对7种电压摆波形进行分析并给出处理措施,仅供企业参考


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一、电压摆波形分类

(一)小摆波形

小摆波形的波幅在20-40mV范围,波动周期约为60s。通常情况,小摆波形的出现是电解槽不稳定性的前兆,且具备潜在危害性。若在小摆期间进行100mV以上的降阳极作业或有扰动铝液界面的操作如效应处理、更换阳极、块状物料进入熔体等,会促使电压摆动加剧,尤其当槽距较低,炉膛不规整或沉淀分布不均时,扰动更易引起电压摆动的恶化。


(二)中摆波形

中摆波形的波幅在70-170mV范围,波动周期约为60-90s。通常该波形影响因素主要体现在:

1.小摆中有降阳极幅度较大的操作,使之加剧而发展为中摆波形;

2.小摆期间极距保持不合适或较低,使小摆波形逐步自动升级,若此时有扰动铝液或引起阴、阳极电流分布改变的因素,则易形成中摆波形甚至大摆波形;

3.槽底分布的不均匀沉淀,铝液运动时其地层区流动易于受阻,会形成不规则的低频下摆波形。


(三)大摆波形

大摆波形一般发生在小摆尤其是中摆过程期间,人为进行多次或大幅度阳极升降动作,严重加剧了铝液界面的振动而导致电压摆动的进一步恶化。


大摆波形的波幅约为180-2800mV范围,波动周期约为60-120s。大摆波形的复杂性及危害性较大,一般包含中小摆波形在内的多种波形的叠加现象。


(四)剧摆波形

剧摆波形反映了电解槽内阴、阳极间产生瞬时的局部短路即一定程度上的滚铝现象。剧摆波形的波幅可在300-1000mV范围,波动规律极不明显,波形的稳定性也较差。


剧摆波形与槽况密切相关,炉膛极不规整、阳极病变、沉淀多且极不均匀、槽内局部偏流或有漂浮异物等,造成金属液面严重隆起变形,金属液面受阻产生剧烈振动,当外力作用扰动了液面时,易使摆动状况恶化而突发形成剧摆波形。


(五)其它波形

除上述四种摆动波形外,还有不少有规律的电压摆动波形:大、中、小摆波形同时产生的叠加波形频率较低的大摆波形和频率较高的中小摆波形组成的球状波形;槽底沉淀不均,局部有块状物料以及块状物会随熔体环流发生起伏运动时,形成的跳动状波形


二、电压摆危害

(一)直接升高工作电压,增加电耗;

(二)增加了处理时间和工作难度,耗费大量人力,物力和设备,潜在着较大间接损失;

(三)加快电解质和铝液的流速,增加铝的二次反应,降低了电流效率;

(四)电解温度上升,导致电解质中氟化铝挥发加快,增加了氟化盐的损失。


三、电压摆处理

电解槽发生电压摆时,首先要测量全槽电流分布,查看槽电阻曲线,初步判断是阳极的原因还是炉膛的原因。进行科学分析和判断后再对症下药,切忌盲目乱动。


(一)降分子比过快造成的电压摆

1.加强对侧部炉帮的监控,用风管强制冷却,加速上口炉帮形成;

2.减少或停止氟化铝的添加,适当拉大下料间隔;

3.随着分子比的上升,过热度下降,侧部炉帮逐渐增厚,抑制水平电流,缓慢熔化炉底结壳,最后是炉膛逐步规整。此情形有别于热槽,同样熔化炉帮,电解质水平上升,但实质原因不同,若当作热槽处理,槽况只会更加恶化。


(二)冷行程造成的电压摆

1.提高电压、极距,补充热量,消化多余的积料可达到处理的目的;

2.计算机浓度自动控制对冷行程槽有恶化的趋势,一定要控制好其下料量,必要时可关闭浓度自动控制;

3.增大出铝任务,减少氟化铝添加的办法来处理冷行程槽。


(三)伸腿过大,铝水平低造成的电压摆

1.提高铝水平,须注意的是在留铝的同时一定要提高设定电压,保证槽子的热平衡。留铝可以在短时间内消除电压摆,留过铝的槽子不要急于向下降电压,留铝的影响有其滞后性,观察十五到三十天后才能判断出电解槽的各种平衡。

2.提高设定电压,加大出铝任务,让炉底尽快热起来,伸腿变小,炉膛变大。但此法控制不好有可能使槽子走向热行程,且在处理好后还得向槽内留铝。


(四)阳极原因造成的电压摆

阳极原因造成的电压摆属高频振动,一般从槽电阻曲线和对全槽电流分布的测量上可以判断出来,这种情形要尽早处理,延时太长会使小摆变大摆,严重破坏炉膛。


(五)漏料造成的电压摆

对于漏料造成的电压摆,除对设备进行维修和更换外,用铁工具对漏料部位进行扒拉,必要时还可以关闭漏料部位的下料阀,待积料清除后再打开下料阀。


不论何种原因造成的电压摆,都必须拉大其下料间隔,以消除电压摆对氧化铝浓度的影响,同时须考虑电压摆下电解槽实际效率和氧化铝投入量的关系,减少电压摆槽炉底的沉淀。