阳极覆盖是铝电解过程中保持铝电解槽能量平衡的重要措施之一。通常,阳极覆盖料又称之为极上保温料,在铝电解槽中,以一定的粒度搭配和厚度覆盖于阳极炭块的上方。
本文基于铝电解槽的散热特点重点介绍阳极覆盖料的组成、厚度及粒度对铝电解槽运行工况的影响,供企业参考借鉴。
阳极覆盖料功效
阳极覆盖料一般具备以下三个方面的功效:
1.降低通过阳极的热损失,维持电解槽的热平衡;
2.减小高温下碳阳极与空气的接触面积,防止阳极过度氧化,减少由于碳氧化所造成的电解质中炭渣的生成量,不但有利于降低电解质电阻,而且有利于降低碳阳极消耗,最终有利于延长换极周期;
3.通过阳极覆盖料的结壳,可有效减少电解质中氟盐的挥发,有利于保持相对稳定的分子比和电解质温度。
正是由于阳极覆盖料具备以上功效,才使得合适的阳极覆盖料粒度、组成和覆盖层厚度在保持铝电解槽运行工况的稳定性中发挥着重要的作用。
铝电解槽的散热特点
有研究表明,我国大中型预焙铝电解槽散热损失有两个显著特点:
1.我国大中型预焙铝电解槽热损失相当于2.0V左右;
2.现阶段我国大中型铝电解槽上部(覆盖料)和下部(侧部和底部)的热损失分别占55%和45%。
电解槽散热基本可分为两部分,即上部散热和下部散热。所谓上部散热,就是铝电解槽通过预焙阳极覆盖料、槽盖板和铝导杆散失的热量;而下部散热则是通过侧部炉帮和底部炉衬以及阴极钢棒外露部分所散失的热量。
阳极覆盖料对电解槽运行工况的影响
在新建电解铝厂中,阳极覆盖料通常为一定粒度的氧化铝。
电解系列运行一段时间后,当出现电解质水平偏高、甚至出现阳极钢爪熔化现象时,必须从正在运行的电解槽中舀出一定量的液体电解质,使电解质水平保持在一定高度。
然而,随着时间的延长,舀出的电解质越来越多,甚至形成物料的大量积压。
因此,通过将固体电解质进行破碎并以一定的粒度和比例与氧化铝颗粒搭配作为阳极覆盖料就成为消化积压电解质的途径。
目前,国内外铝冶炼厂大多采用该方式制备阳极覆盖料。
阳极覆盖料组成对电解槽运行工况的影响
对于正常运行的铝电解厂,阳极覆盖料是由电解质与氧化铝按照一定比例混合而成。因此,阳极覆盖料的组成,即电解质与氧化铝的比例对于阳极覆盖料的导热性非常重要。
有研究表明,覆盖料中氧化铝含量在35~40%之间比较合适,可保持良好的电解质水平。现实生产中,选取三个不同厂家进行对比研究,详细数据见下表1。
表1 不同厂家阳极覆盖料成分表(%)
由表1可知,氧化铝含量在33~45%之间与理论研究的结果较为接近。企业在实际生产中可参考该比例进行混配。
阳极覆盖料中的氧化铝与电解质配比是调节阳极覆盖料保温效果的重要手段,通常情况,对于高压运行的铝电解槽,在阳极覆盖料中可适当降低电解质比例;而对于低压运行的铝电解槽来说,适当提高电解质比例则有利于弥补低工作电压带来的电解槽能量收入不足的问题。
当然,除了覆盖料成分外,阳极覆盖料的厚度及粒度同样对电解槽运行工况构成影响,在下期连载文章中,小编再与大家详细探讨,欢迎继续关注!