山西華圣鋁業(yè)有限公司電解鋁工程采用的是沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的SY300KA電解槽，系列設(shè)計(jì)年產(chǎn)能22萬(wàn)噸。公司共有300KA電解槽276臺(tái)，分6個(gè)區(qū)，每區(qū)46臺(tái)槽。其中2003年11月24日曾對(duì)1、4區(qū)電解槽6臺(tái)電解槽通電焙燒，至同年12月31日系列停電，期間電解槽沒(méi)有啟動(dòng)，后又于2004年10月16日開(kāi)始對(duì)1、4區(qū)第二次通電投產(chǎn)，92臺(tái)電解槽全部啟動(dòng)，后因氧化鋁和電力問(wèn)題于11月30日全部停槽。
這批電解槽要進(jìn)行二次焙燒啟動(dòng)所面臨的現(xiàn)狀是：92臺(tái)啟動(dòng)后停運(yùn)的電解槽，其中有61臺(tái)槽陽(yáng)極坐入鋁液中，31臺(tái)槽停槽時(shí)陽(yáng)極拉起、鋁液基本抽干；92臺(tái)電解槽每臺(tái)槽陽(yáng)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(jī)構(gòu)和其他附屬設(shè)備存在較多問(wèn)題。
針對(duì)這比電解槽的實(shí)際情況，我們制定了合理的清槽、補(bǔ)槽和焙燒啟動(dòng)方案。在總體思路上把握以成功啟動(dòng)為前提，以安全節(jié)能環(huán)保為原則，結(jié)合其放置時(shí)間長(zhǎng)，且大部分槽有20噸固體鋁的情況，采取保護(hù)性清爐、低成本補(bǔ)槽，低電壓焦粒焙燒啟動(dòng)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(shí)，以保護(hù)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(hù)陰極。主要考慮了以下幾點(diǎn)：
1、由于停槽加冰晶石覆蓋料時(shí)，陽(yáng)極上有一定量的氧化鋁，因此在清理極上料時(shí)，要將冰晶石與氧化鋁盡量分開(kāi)盛裝，以備將來(lái)物料更好的利用。
2、在清理槽膛四周的結(jié)殼時(shí)，要避免碰傷側(cè)部碳?jí)K。
3、槽膛內(nèi)的鋁塊是一個(gè)大整體，厚度在10cm以上，重量達(dá)10余噸，而鋁塊的邊部緊貼電解槽側(cè)部，清理時(shí)各種工具很難施展，因此在清理時(shí)一定要謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁碰壞側(cè)部、拉傷陰極碳?jí)K。
修補(bǔ)電解槽
電解槽覆蓋料、結(jié)殼、陽(yáng)極和鋁塊被清出后，電解槽側(cè)部和陰極部分破損比較嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在：人造伸腿斷裂、起層、滲鋁嚴(yán)重；側(cè)部碳?jí)K斷裂、被浸蝕氧化、掉塊；陰極碳?jí)K風(fēng)化、斷裂、起層、掉塊；陰極碳?jí)K間縫開(kāi)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(dòng)，電解槽在清槽后必須經(jīng)過(guò)修補(bǔ)才能進(jìn)行投產(chǎn)。
在確定修補(bǔ)方案時(shí)，主要以阻止形成鋁液通道為原則，采用熱搗糊扎固需修補(bǔ)的炭間縫及人造伸腿，扎固時(shí)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(duì)電解槽不同的破損情況，我們采取了針對(duì)性的修補(bǔ)方法：
1、針對(duì)人造伸腿出現(xiàn)裂縫、起層、剝落、滲鋁的現(xiàn)象，要求對(duì)人造伸腿清除掉2-4層并重新進(jìn)行扎固。
2、針對(duì)陰極碳?jí)K間縫開(kāi)裂、滲鋁的現(xiàn)象，要求將碳?jí)K間的糊料挖開(kāi)10cm，滲鋁部位最多20cm，重新進(jìn)行扎固。
3、對(duì)陰極碳?jí)K起層、掉塊的地方，要經(jīng)過(guò)清理后用糊料進(jìn)行填補(bǔ)扎固。
4、對(duì)陰極碳?jí)K本體所有可見(jiàn)縫隙，要求從縫隙處鑿開(kāi)1cm-2cm左右寬，用糊料進(jìn)行填補(bǔ)。
5、對(duì)于有裂縫的側(cè)塊，要求用砂輪片將縫隙擴(kuò)大，然后用糊料填抹修補(bǔ)。
電解槽的二次焙燒啟動(dòng)
1、焙燒啟動(dòng)方法的選擇?？紤]到本批二次啟動(dòng)槽運(yùn)行時(shí)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(dòng)時(shí)采取低電壓、低陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)，高分子比環(huán)保性啟動(dòng)方法，達(dá)到保護(hù)陰極、延長(zhǎng)槽壽命、減少環(huán)境污染的目的。為了防止對(duì)槽邊部和角部強(qiáng)烈的熱沖擊，造成槽邊部和角部出現(xiàn)裂縫，采用濕法無(wú)效應(yīng)啟動(dòng)。焙燒時(shí)間我們確定為96小時(shí)。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(zhǔn)，電流送至240KA測(cè)量電流分布，確認(rèn)無(wú)異常且沖擊電壓不大于5V后，再送下一個(gè)級(jí)別，停送電時(shí)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(dòng)后要求電解質(zhì)分子比在2.8以上，如果裝槽時(shí)使用普通的酸性冰晶石，就需要投入大量的純堿來(lái)提高分子比，因此裝爐時(shí)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(shí)加入一定量的氟化鎂來(lái)保護(hù)伸腿。為了加強(qiáng)電電解槽焙燒時(shí)槽中間的熱對(duì)流，使焙燒溫度分布均勻，防止中縫陰極表面氧化，同時(shí)啟動(dòng)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(yáng)極導(dǎo)桿與陽(yáng)極大母線之間安裝軟帶連接母線。軟連接與陽(yáng)極導(dǎo)桿及陽(yáng)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(shí)陽(yáng)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(shí)的沖擊電壓將上升，對(duì)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(lái)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，即在每組8片的基礎(chǔ)上加焊1到9片。送全電流6小時(shí)后電壓在3V以下先拆除第一組分流器和第五組分流器，12小時(shí)后拆除剩余分流器，若電壓急劇上升應(yīng)停止拆除工作，電壓穩(wěn)定后再繼續(xù)拆除。
4、啟動(dòng)及啟動(dòng)后期管理。焙燒96小時(shí)以后，確認(rèn)具備啟動(dòng)條件時(shí)，可進(jìn)行電解槽啟動(dòng)；啟動(dòng)前必須同時(shí)具備下列條件：
（1）中縫冰晶石大部分化開(kāi)，溫度高于900℃。
（2）槽四周局部開(kāi)始融化，TAP端及DE端溫度在750℃以上。
（3）中縫液體電解質(zhì)不小于15cm。電解槽啟動(dòng)灌鋁后24小時(shí)內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制從4.8V均勻降至4.5V以下；48小時(shí)內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制均勻降至4.3V以下；72小時(shí)內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制均勻降至4.2V以下；96小時(shí)內(nèi)電壓由計(jì)算機(jī)控制均勻降至4.18V以下；120小時(shí)電壓保持4.16V以下進(jìn)入后期管理。電解槽啟動(dòng)初期，氧化鋁的添加是定時(shí)自動(dòng)加工，半個(gè)月以后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入模糊控制加料即正常生產(chǎn)加料。因此，啟動(dòng)初期的NB加工間隔為110-130秒，伴隨槽溫等工藝技術(shù)條件的正常，逐漸縮短N(yùn)B間隔。在電解槽二次啟動(dòng)初期，修補(bǔ)后的人造伸腿等邊部扎糊還未充分焦化，為了使邊部扎糊良好焦化燒結(jié)為一體、防止修補(bǔ)后的扎糊層分層剝離，要求邊部溫度上升不宜太快。電解槽啟動(dòng)初期，灌鋁后槽溫下降較多，邊部物料熔化減慢，同時(shí)液體電解質(zhì)在邊部不斷凝固，形成可逆過(guò)程。在此過(guò)程中控制好各項(xiàng)工藝技術(shù)條件，減緩邊部電解質(zhì)的熔化，使邊部升溫緩慢，得以使邊部扎糊良好焦化，不至造成人造伸腿扎糊層分層剝離和側(cè)炭早期裂紋、破損、且有助于形成規(guī)整的爐膛內(nèi)型。
5、實(shí)施效果。目前這批電解槽已啟動(dòng)7個(gè)多月，運(yùn)行狀況良好，技術(shù)條件穩(wěn)定，槽電壓穩(wěn)定在4.12V，效應(yīng)系數(shù)達(dá)0.3次/槽日以下，電流效率達(dá)93%，和其它正常槽沒(méi)有差距。
6、結(jié)語(yǔ)。通過(guò)保護(hù)性低成本的清槽和補(bǔ)槽工作，選擇低電壓環(huán)保性的焙燒啟動(dòng)方法，以及在啟動(dòng)后期低氧化鋁濃度和低效應(yīng)的管理措施，不但節(jié)約了50%的焙燒啟動(dòng)電量，而且解決了300KA大型預(yù)焙槽側(cè)部用75mm厚的碳化硅大面積發(fā)紅的技術(shù)難題，大大減少了啟動(dòng)期間的環(huán)境污染和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，啟動(dòng)后各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了很好的啟動(dòng)效果，節(jié)約焙燒啟動(dòng)耗電量10萬(wàn)度/槽；鋁液質(zhì)量達(dá)到AL99.70以上平均時(shí)間為16槽日；在全國(guó)同行業(yè)大面積二次啟動(dòng)電解槽史上可以說(shuō)是一個(gè)奇跡，為我國(guó)鋁行業(yè)大型預(yù)焙槽二次啟動(dòng)探索出了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值。
