發(fā)布時(shí)間：2020-06-30所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：在進(jìn)行鋁電解的生產(chǎn)過程之中，會(huì)產(chǎn)生原鋁這種中間產(chǎn)物，而這一中間產(chǎn)物是否具備較高的質(zhì)量一定程度上會(huì)決定最終產(chǎn)品質(zhì)量的高低，也就是說，這一中間產(chǎn)物決定著鋁錠和鋁合金產(chǎn)品的優(yōu)劣，更會(huì)對最終產(chǎn)品的銷量以及價(jià)值產(chǎn)生十分深遠(yuǎn)的影響。要想進(jìn)一步提
摘要：在進(jìn)行鋁電解的生產(chǎn)過程之中，會(huì)產(chǎn)生原鋁這種中間產(chǎn)物，而這一中間產(chǎn)物是否具備較高的質(zhì)量一定程度上會(huì)決定最終產(chǎn)品質(zhì)量的高低，也就是說，這一中間產(chǎn)物決定著鋁錠和鋁合金產(chǎn)品的優(yōu)劣，更會(huì)對最終產(chǎn)品的銷量以及價(jià)值產(chǎn)生十分深遠(yuǎn)的影響。要想進(jìn)一步提升鋁電解企業(yè)的生產(chǎn)回報(bào)率，就應(yīng)該從原鋁的生產(chǎn)質(zhì)量抓起。筆者以自身的工作經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，從根源上對能夠給原鋁質(zhì)量造成影響的因素進(jìn)行了分析，同時(shí)綜合考慮了“翔吉有色金屬有限公司鋁廠240kA預(yù)焙槽”的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，給出了能夠進(jìn)一步保障原鋁生產(chǎn)質(zhì)量的有效方案，以期為電解鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展助力。
關(guān)鍵詞：鋁電解;生產(chǎn)實(shí)踐;原鋁;質(zhì)量
前言
鋁作為應(yīng)用十分廣泛地一種金屬材料，它不僅質(zhì)量輕、導(dǎo)電能力強(qiáng)、導(dǎo)熱能力強(qiáng)，而且還耐高壓耐腐蝕，具備很強(qiáng)的可塑性。要想生產(chǎn)出質(zhì)量上乘的鋁合金，就必須首先生產(chǎn)出高質(zhì)量的原鋁，如果原鋁不具備較好的質(zhì)量，那么在此基礎(chǔ)之上生產(chǎn)的鋁合金等產(chǎn)品就無法得到質(zhì)量方面的保障，故而對于從事電解鋁生產(chǎn)的企業(yè)而言，保障并進(jìn)一步提升原鋁質(zhì)量是當(dāng)務(wù)之急。而鋁電解的整個(gè)過程十分的復(fù)雜且多變，因?yàn)殇X是輕金屬中的一種，鋁的特殊屬性使得其電解過程必須借助熔鹽電解法才能夠完成，這種方法的難度較高、可變因素太多，使得原鋁的質(zhì)量不好得到管理與控制，基于此，本文挖掘出了能夠?qū)υX質(zhì)量造成影響的主要因素，并在分析的基礎(chǔ)之上給出了進(jìn)一步提升原鋁質(zhì)量的方案。
相關(guān)期刊推薦：《有色冶金節(jié)能》(雙月刊)創(chuàng)刊于1984年，由鋼鐵研究總院主辦，是國家科委批準(zhǔn)國內(nèi)外公開發(fā)行的綜合性技術(shù)刊物。主要面向生產(chǎn)企業(yè)試驗(yàn)室、科研單位、大專院校、質(zhì)檢等部門的科技人員，試驗(yàn)人員和管理人員，為廣大物理測試工作者提高業(yè)務(wù)。
1原鋁質(zhì)量的分級
原鋁往往產(chǎn)生于鋁電解的生產(chǎn)過程之中，原鋁是否具備較高的質(zhì)量會(huì)極大程度上決定最終產(chǎn)品質(zhì)量的高低，如果電解產(chǎn)生的原鋁不具備較高的質(zhì)量，那么在此基礎(chǔ)之上生產(chǎn)的鋁錠產(chǎn)品就無法符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與要求，產(chǎn)品的性能也無法得到滿足，這一定程度上會(huì)影響電解鋁企業(yè)的收益。一般而言，原鋁之中包含的雜質(zhì)越多，其質(zhì)量越低，從生產(chǎn)時(shí)間上來看，原鋁可能含有大約二十種其他金屬雜質(zhì)，在這些金屬雜質(zhì)之中含量最高且最普遍的有鐵、硅、銅等金屬元素，這幾種金屬雜質(zhì)含量相對比較固定，不易產(chǎn)生較大的含量波動(dòng)，故而通常衡量原鋁的質(zhì)量是看鐵和硅具體含量的高低，并根據(jù)不同的含量對應(yīng)不同的原鋁質(zhì)量等級。
2原鋁中各種雜質(zhì)的來源
2.1雜質(zhì)鐵和硅
原鋁之中的雜質(zhì)，例如鐵與硅一般是來自原材料之中，諸如氧化鋁、碳陽極、冰晶石等原材料之中往往存在一定含量的氧化硅與氧化鐵。這些雜質(zhì)的氧化物會(huì)和鋁液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而被還原成鐵與硅的單質(zhì)并混合在鋁液之中。基于這種氧化還原反應(yīng)的原理，如果一些鐵質(zhì)的生產(chǎn)用具接觸到了原鋁就可能發(fā)生類似的反應(yīng)，進(jìn)而使得原鋁之中出現(xiàn)鐵雜質(zhì)與硅雜質(zhì)。而雜質(zhì)鐵的來源相較于雜質(zhì)硅更加廣泛一些，倘若在操作過程之中出現(xiàn)“陽極化爪”或者“化磷生鐵”的現(xiàn)象，原鋁之中都可能出現(xiàn)一定含量的鐵雜質(zhì)。與此同時(shí)，如果在運(yùn)輸氧化鋁的過程之中沒有注意管道磨損問題，那么原鋁之中就會(huì)攜帶一部分雜質(zhì)鐵與雜質(zhì)硅，因此輸送過程應(yīng)該多加留心，才能夠有效地管控原鋁的質(zhì)量。
2.2其它雜質(zhì)
原鋁之中也可能存在其他的雜質(zhì)，例如鈉、銅、鈣、鎂、鋅等等。一般而言，鈉雜質(zhì)來源于槽溫過高的時(shí)候陰極發(fā)生的副反應(yīng)，這一反應(yīng)會(huì)使得鈉被析出，進(jìn)而造成原鋁之中存在一定含量的鈉。而銅、鈣、鎂、鋅雜質(zhì)一般起源于原材料，后經(jīng)還原反應(yīng)進(jìn)入到原鋁之中。當(dāng)然，原鋁之中的雜質(zhì)并不都是金屬元素，也存在一部分非金屬的雜質(zhì)，例如炭、氧、氫等都可能在原鋁之中被發(fā)現(xiàn)。
3提高原鋁質(zhì)量的措施
(1)要想進(jìn)一步提升原鋁的質(zhì)量水準(zhǔn)，最重要的就是要確保電解槽、內(nèi)襯材料、內(nèi)襯砌筑的質(zhì)量，最大程度上延長電解槽的使用期限，減少或者規(guī)避內(nèi)襯的破損現(xiàn)象，從而阻止陰極鋼棒的熔化，阻斷鐵離子與硅離子的還原反應(yīng)，從而讓原鋁之中的鐵雜質(zhì)與硅雜質(zhì)的含量顯著降低，確保原鋁的質(zhì)量符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。例如，翔吉有色金屬有限公司鋁廠240kA電解系列便在電解槽方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，該系列采用了“搖籃式”槽殼結(jié)構(gòu)，能夠顯著提升電解槽結(jié)構(gòu)的受力均衡性與穩(wěn)定性，同時(shí)該電解槽的內(nèi)襯材料也選取了質(zhì)量更高的碳氮化硅復(fù)合塊與半石墨陰極碳塊，整體上優(yōu)化了筑爐的質(zhì)量，能夠讓電解槽正常運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)一步延長，據(jù)悉該系列電解槽的使用期限可以超過1800天。
(2)應(yīng)該重點(diǎn)把控原材料的質(zhì)量，確保采用的原材料質(zhì)量達(dá)到國家使用標(biāo)準(zhǔn)，滿足行業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)，使用的氧化鋁應(yīng)該確保其中一級品的比例大于等于98%。與此同時(shí)，其他需要的原材料，例如冰晶石、氟化鈣等等也應(yīng)該在質(zhì)量上有所保證，條件允許的情況之下選用那些知名品牌的產(chǎn)品。
(3)進(jìn)一步改進(jìn)電解與生產(chǎn)過程之中的工藝參數(shù)，確保電解槽的使用期限能夠進(jìn)一步延長。仍然以翔吉有色金屬有限公司鋁廠240kA電解系列為例子，該系列在后期的管理過程之中秉持著一個(gè)原則那就是：“確保電解槽溫度高、電解槽電壓高、電解質(zhì)水平高、分子比例高、效應(yīng)系數(shù)高、鋁水平低。”從而確保在電解槽之中能夠產(chǎn)生爐邦，推動(dòng)爐膛內(nèi)部型狀的標(biāo)準(zhǔn)化。而對于電解槽而言，當(dāng)其開始正常地進(jìn)入生產(chǎn)過程之中后，則應(yīng)該秉持以下原則：“確保電解槽溫度低、電解槽電壓低、分子比例低、氧化鋁所占的濃度低、效應(yīng)系數(shù)低，同時(shí)保證電解的水平與鋁的水平處在最適合電解的階段。當(dāng)電解槽處于熱平衡與物料平衡的情況時(shí)，如果我們讓電解過程再更低的溫度下進(jìn)行，能夠進(jìn)一步加長電解槽正常使用的時(shí)限，從而顯著減少原鋁的雜質(zhì)比重。仍然在上述的例子之中，該系列的電解槽溫度始終維持在10℃，而電解溫度則維持在935℃，電解槽所受的電壓維持在3.8V附近，分子比則保持在2.4至2.5的范圍之中，效應(yīng)系數(shù)等于0.02，幾乎等同于零效應(yīng)，這樣的條件能夠讓槽膛內(nèi)型保持標(biāo)準(zhǔn)的形態(tài)更長時(shí)間，從而減緩雜質(zhì)的溶解，進(jìn)一步提升原鋁的質(zhì)量水平。
(5)確保工藝步驟實(shí)際操作的水準(zhǔn)與質(zhì)量。首先，應(yīng)該提升碳陽極的澆鑄水準(zhǔn)，確保磷生鐵的配比符合操作要求與標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)該保證澆鑄工作做到實(shí)處，確保澆筑過程之中不攜帶殘?jiān)划a(chǎn)生氣孔，在澆注工作完成之后應(yīng)該將碳碗附近殘留的磷生鐵片清除干凈。在運(yùn)輸碳陽極成品的時(shí)候一定要確保不出現(xiàn)顛簸與劇烈磕碰的情況。成品的碳陽極在被運(yùn)輸?shù)诫娊廛囬g之后，我們往往會(huì)借助糊狀的氧化鋁來實(shí)現(xiàn)鋼爪保護(hù)環(huán)的制作，鋼爪保護(hù)環(huán)的作用就是阻斷磷生鐵的溶解過程，避免電解質(zhì)之中出現(xiàn)鐵離子。其次，應(yīng)該進(jìn)一步提升陽極的質(zhì)量水準(zhǔn)，確保陽極所在的位置符合要求與標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)殛枠O的位置不準(zhǔn)確會(huì)引發(fā)電流流向的問題進(jìn)而導(dǎo)致鋼爪溶于原鋁之中。需要格外注意的是陽極更換與電解槽修理的過程，該過程之中往往會(huì)借助許多其他的鐵制用具，這些鐵制用具不可以在電解質(zhì)溶液與鋁液之中放置太久，否則鐵制用具之中的鐵元素可能被還原或者直接溶于電解質(zhì)溶液之中，進(jìn)而造成原鋁的污染。再而，電解車間應(yīng)該進(jìn)一步提高巡查檢視的頻次，一旦出現(xiàn)打殼錘頭卡堵的現(xiàn)象，應(yīng)該第一時(shí)間進(jìn)行疏通與打撈，從而阻止其對原鋁的污染。最后，應(yīng)該確保電解廠房內(nèi)部干凈整潔，同時(shí)在不必要的時(shí)候保證槽蓋門與窗戶的關(guān)閉狀態(tài)，避免風(fēng)沙污染與灰塵的附著，一旦電解槽受到外界的污染，原鋁的質(zhì)量就會(huì)大打折扣。
結(jié)語
綜上所述，要想確定原鋁的質(zhì)量高低，就需要先測出原鋁之中存在的雜質(zhì)多少。因此，對于原鋁的質(zhì)量保障工作而言，管控好原鋁之中雜質(zhì)的成分與多少是十分關(guān)鍵的。盡管雜質(zhì)的種類較多，來源也十分復(fù)雜，但是整體而言，雜質(zhì)的含量是可以控制的，有關(guān)企業(yè)只要進(jìn)一步加強(qiáng)對電解槽的管理、優(yōu)化鋁電解的操作必定能夠一定程度上減少雜質(zhì)的含量，進(jìn)而使得原鋁的質(zhì)量有所提升。——論文作者：許良
