改善电解质成分促进炉帮形成的生产实践.pdf

总第2 11期2023年第8 期生产实践摘要：在强化电流后的铝电解系列中，由于电解槽的槽壳散热面积和内衬材料未能实现同步调整，导致电解槽炉膛内型遭到破坏，特别是炉帮伸腿不能有效形成，导致电解槽的生产稳定性及电解经济技术指标劣化，通过分析、寻找一两种添加剂进行改善电解质成分，促进电解槽炉帮、伸腿的形成，并在生产实践中进行论证和验证。关键词：炉膛内型；添加剂；炉帮；伸腿中图分类号：TF8211某企业3 50 kA系列背景某企业3 50 kA系列强化电流达到40 0 kA后，运行电流效率由9 2%降低到9 0%左右，降低了将近2%。从测量的炉膛情况来看，炉帮厚度为11cm、伸腿长度为0；而从电解质成分看，w(KF)平均达到了5%左右,而w(CaF2)为4%以下,w(MgF,)为0.2%左右。2原因及可行性分析铝电解生产中电解质的成分构成中要求w(KF）不超过2%，过高的w(KF)会降低电解质在铝液界面上的相间张力，造成铝的溶解损失增大、铝的二次反应加剧,导致电流效率的降低。增大电解质在铝液界面上的相间张力的添加剂就能抵消w(KF)高的影响,而CaF,和MgF2等添加剂在理论上能增大电解质在铝液界面上的相间张力。另外CaF2和MgF2作为一种矿化剂,溶解到液体电解质中后在侧块及人造伸腿上能够偏析出来,形成高初晶温度物质Na2MgAlF,形成坚固的炉帮和伸腿。从电解质中各成分含量来看，CaF2含量较高而MgF2含量较低，且电解质中CaF2升高对降低Al2O3溶解性比较MgF2影响更大，因此按一定比例进行CaF,和MgF2的添加。3验证试验3.1矿确定添加剂使用量3.1.1石确定氟化钙添加量（单独添加）1)w(CaF2)由当前3.9%提升到4.5%，提高0.6%，添加量6 0 kg（液体电解质量单槽按10 t计算，下同）。2)添加的机械损失和挥发损失按3 0%算。3)伸腿增加量按厚5cm、斜边长40 cm计，全槽伸腿重2.1t,按伸腿成分NaCaAlF。的w（C a)=19.6%，钙质量0.42 t,换算为CaF2为0.8 2 t。4)CaF,单槽需求量为（6 0+8 2 0）0.7=12 57 kg1.3t。3.1.2石确定氟化镁添加量(单独添加)1)w(CaF2)由当前0.18%提升到2%，提高1.8 2%，收稿日期：2 0 2 3-0 3-13作者简介：文胜毅（19 7 8 一),男，贵州雷山人，本科，毕业于贵州工业大学，副高级工程师,主要研究方向为铝电解的节能减排。山西冶金ShanxiMetallurgy改善电解质成分促进炉帮形成的生产实践文胜毅（遵义铝业股份有限公司，贵州遵义6 53 0 0 0）文献标识码：A添加量18 2 kg。2)添加的机械损失和挥发损失按3 0%算。3)伸腿增加量按厚5cm、斜边长40 cm计，全槽伸腿重2.1t,按伸腿成分Na,MgAlF,的w(Mg)=10.4%，镁质量0.2 2 t，换算MgF2为0.57 t。4)MgF单槽需求量为：（12 0+57 0）-0.7=9 8 5kg1.0 t。3.1.3混合添加CaF2和MgF2需求量按照w(Ca）、w(Mg)的提升分别为0.6%和1.82%，按1：3（质量比）进行配比添加，单槽CaF2需求3 2 0 kg,MgFz需求7 50 kg。3.2确认添加方式由于CaF，和MgF,都会在一定程度上减小Al,O3的溶解度和溶解速度,所以为了避免在阳极底掌下产生多量沉淀，只在大面沿着炉帮处加CaF2和MgF2。3.3试验步骤1)成立试验攻关团队。2)确认试验槽号和对比槽号。选取电解一工区2128号、2 12 9 号和2 13 0 号3 台电解槽为攻关试验槽，2 13 1号、2 13 2 号和2 13 3 号3 台电解槽为对比槽。3)试验前数据测量、收集。测量炉帮厚度、伸腿长度、电解槽三温和炉底压降，收集实验前三个月电解槽的电解质成分中的氟化钙和氟化镁含量、技术条件保持情况和生产经济指标完成情况。4)试验过程的数据测量、收集。在添加剂加到一半的时间后，每周对试验槽和对比槽上述3)中的项目进行一次的测量、收集5)添加方法。添加剂按照一个换极周期加完的周期进行添加，每天计算的添加量在阳极更换时添加在所换阳极的炉帮边部。6)经济技术指标评价周期。添加剂完成添加调整后的两个月作为评价周期，分析统计电流效率的完成情况。Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.057文章编号：16 7 2-1152(2 0 2 3)0 8-0 146-0 22023年第8 期文胜毅：改善电解质成分促进炉帮形成的生产实践1477)电解质成分的变化。在完成添加工作后，持续跟踪分析电解质成分变化,实验添加槽的w(MgF2)增加了1.3 4%，w(CaF2)增加了0.3 5%，具体见表1。表1铝电解质分析报告槽号w(CaF2)/w(MgF2)/w(Al.O.)/m(NaF)/%m(AlF.)n(AlF.)系列平均值3.9821284.70实验21294.1421304.18实验槽伞药值4.33差值0.350统计时段槽号21282129试验槽2130平均值试验前数据21312132对比槽2133平均值差值21282129试验槽2130平均值试验后数据21312132对比槽2133平均值改善值参考文献1邱竹贤.预焙槽炼铝：第3 版M.北京：冶金工业出版社，2 0 0 5：62-77.Production Practice of Improving Electrolyte Composition to Form Furnace SidesAbstract:In the aluminum electrolysis series after strengthening the current,due to the failure to achieve synchronous adjustment of theheat dissipation area of the electrolytic cell shell and the lining material,the inner shape of the electrolytic cell furnace was damaged,especially the inability to effectively form the furnace legs,resulting in the deterioration of the production stability and electrolysis economicand technical indicators of the electrolytic cell.By analyzing and searching for one or two additives to improve the electrolyte composition,theformation of the electrolytic cell furnace legs and legs was promoted,which are demonstrated and verified in production practice.Keywords:furnacetypeiadditives furnace lining;leg extension3.4数据测试及统计指标完成实验周期后炉膛的测量数据中，添加槽和比对槽实现炉帮厚度增加3 4mm，伸腿长度增加了40mm，电解温度降低了4.7,炉底压降和平均电压基本维持不变,电流效率提高了0.9%,直流电耗降低n(NaF)/w(KF)%0.212.261.672.121.722.592.422.561.542.381.3350.126电解温度/阴极压降/mV炉帮厚度/mm伸腿长度/mm平均电压/mv日出铝量直流电耗/(kWh/t)950.0294.0949.0295.0950.0313.0949.7300.7948.0300.0950.0307.0956.0295.0951.3300.7-1.7-1.7945.0313.0944.02.97.0947.0300.0945.3303.3950.0301.0948.0300.0952.0304.0950.0301.7-4.71.7(zunyi Aluminum Industry Co.,Ltd.,Zunyi Guizhou 653000,China)%1.222.431.232.461.232.461.272.541.242.470.0280.043表2镁盐添加试验数据统计表1150.01100.0930.01030.01140.01200.0970.01100.080146501375013820140401080.01160.0950.01060.034402王永志.添加剂对铝电解熔盐体系结构与性质的影响研究D.昆明：昆明理工大学，2 0 15.(编辑：苗运平）Wen Shengyi134.3kWh/t。具体见表2。5.354结论5.611)在电解质炉帮边部添加氟化镁、氟化钙等添加5.15剂能够有效促进炉帮后伸腿的生长；5.442)电解质成分中氟化镁和氟化钙含量的升高实5.39现电解温度的降低；0.0393)电解质中w(MgF,)增加了1.3 4%、w(CaF2)增加了0.3 5%能够实现直流电耗降低13 4.3 kwh/t。3.97513.404.03.9462.8723.9692.8453.9632.8443.9562.8483.9352.8553.9532.7803.9482.8280.00.0153.9362.8523.9402.9463.9752.9293.9502.9093.9432.8033.9302.9193.9462.8913.9402.8710.0110.0382.81513047.013 243.013 231.313187.013 082.013.498.013255.70.01613109.012.710.012895.012904.713362.012788.012.967.013039.0-134.3