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當電解槽實際電解溫度高于正常控制的電解溫度上限時,我們稱該電解槽為熱槽或進入了熱行程。
從能量平衡的角度,形成熱槽的原因為熱收入增加,或因熱支出減少,或二者同時存在。決定電解槽熱收入的主要因素有槽工作電壓、陽極效應、系列電流、電解質(zhì)電阻等。影響電解槽熱支出的主要因素有保溫料厚度、鋁水平等。因熱收入和熱支出的某項或幾項因素發(fā)生改變而導致電解槽溫度上升的熱槽,常稱做普通熱槽。而由于各項技術(shù)條件匹配不合理、槽膛嚴重畸形等多重深層次誘因引起的病槽,水平電流增加,二次反應加劇,電流效率明顯下降,本該轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的電能大量以熱能釋放出來,使槽溫上升,形成熱槽,我們把這種熱槽稱做異常熱槽。
具體分析,可能形成熱槽的原因主要有以下幾種:
(1)極距保持過高,電解質(zhì)電阻壓降增加,槽電壓偏高,槽內(nèi)熱收入過多。造成極距過高有兩種可能原因,一種是電壓測量儀表有誤差,測量值低于實際電壓值,計算機按測量值調(diào)整極距,使極距控制偏高;另一種是人為地提高槽電壓沒有及時降下來。
(2)極距過低,引起二次反應加劇。二次反應放出大量熱量,使電解槽溫度上升。
(3)電解槽內(nèi)鋁水平過低,鋁量少,槽底散熱量減少形成熱槽;或因電解質(zhì)水平過低,液體電解質(zhì)量少,氧化鋁溶解能力下降,槽底產(chǎn)生大量沉淀,引起槽底發(fā)熱;電解質(zhì)水平過低,電解槽熱穩(wěn)定性也變差,這也容易引起熱槽。
(4)電流分布不均勻,局部電流集中,形成局部過熱現(xiàn)象。
(5)陽極效應處理不及時,或處理方法不當,效應持續(xù)時間過長,造成槽溫上升。
(6)由于冷槽處理不及時或處理不得法而轉(zhuǎn)變成熱槽。因為冷槽因溫度低而電解質(zhì)萎縮,氧化鋁溶解能力降低,如果得不到及時處理,會形成大量沉淀,導致槽底發(fā)熱,加之效應頻發(fā),效應電壓高,槽溫上升,進而轉(zhuǎn)化成熱槽。
電解槽進入熱行程會有以下外觀特征:
(1)火苗黃而無力,電解質(zhì)物理化學性質(zhì)發(fā)生明顯改變,流動性極好,顏色發(fā)亮,揮發(fā)厲害,陽極周圍電解質(zhì)沸騰激烈,電流效率很低;
(2)炭渣與電解質(zhì)分離不清,在相對靜止的液體電解質(zhì)表面有細粉狀炭渣漂浮,用漏勺撈時炭渣不上勺;
(3)陽極著火,氧化嚴重;伸腿變小,槽底沉淀增多;
(4)殼面上電解質(zhì)結(jié)殼變薄,下料口結(jié)不上殼,多處穿孔冒火,冒“白煙”;
(5)槽膛遭到破壞,部分被熔化,電解質(zhì)溫度升高,電解質(zhì)水平上漲,鋁水平下降,電解質(zhì)摩爾比升高;測兩水平時,電解質(zhì)與鋁液之間的界線不清,而且鐵釬下端變成白熱狀,甚至冒白煙;
(6)電解質(zhì)對陽極潤濕性很差,槽電壓自動上升,陽極效應滯后發(fā)生,效應電壓較低,不易熄滅;
(7)嚴重熱槽時,電解質(zhì)溫度很高,整個槽無槽幫,無表面結(jié)殼,白煙升騰,紅光耀眼;電解質(zhì)黏度很大,流動性極差,陽極基本處于停止工作狀態(tài),電解質(zhì)不沸騰,只出現(xiàn)微微蠕動。這種狀態(tài)在生產(chǎn)中稱之為“開鍋”現(xiàn)象。
電解槽進入熱行程,要及早發(fā)現(xiàn),及時處理。首先要分析屬于普通熱槽還是異常熱槽。
對于普通熱槽的處理,要分析熱槽產(chǎn)生的原因,針對不同誘因采取不同措施:
(1)因設定電壓過高產(chǎn)生的熱槽,將電壓適當降低即可減少電解槽體系中的熱收入;
(2)因槽內(nèi)鋁水平過低引起的熱槽,可采取減少出鋁或向槽內(nèi)加入固體鋁的方法提高在產(chǎn)鋁量,增加熱的傳導和散失;
(3)摩爾比高引起的熱槽,適當多添加氟化鋁,降低摩爾比;
(4)保溫料厚的要適當減薄保溫料;
(5)槽內(nèi)炭渣量大的要做好撈炭渣工作,始終保持電解質(zhì)清潔;
(6)還要適當保持較高的電解質(zhì)水平,增加電解槽的熱穩(wěn)定性。
對于異常熱槽的處理,關(guān)鍵仍然是要認真檢查槽況,正確判斷產(chǎn)生熱槽的原因,對癥實施處理措施,否則不但不能使熱槽恢復正常,反而能引起更多嚴重后果。一般檢查的項目包括:首先校對電壓測量儀表是否存在誤差,然后檢查電解質(zhì)水平、鋁水平、槽底沉淀和槽膛情況、槽電壓保持情況、陽極電流分布情況;查看工作記錄,了解該槽加工和效應情況。根據(jù)收集到的信息
做出判斷,擬定并實施對癥處理辦法:
(1)因極距過低,二次反應增加引起的熱槽,首先要將極距調(diào)至正常,減少二次反應,消除增加發(fā)熱量的因素。
(2)槽內(nèi)沉淀多,或因槽底結(jié)殼造成槽底壓降大,引起槽底發(fā)熱而產(chǎn)生的熱槽,要先處理沉淀,如通過扒沉淀,或調(diào)整技術(shù)條件逐步消除槽底沉淀。
(3)因電流分布不均勻形成的熱槽,要查找電流分布不均勻的原因并采取措施消除。如因陽極某部位與沉淀接觸引起的偏流,要處理該部位的沉淀;如因陽極長包或掉塊引起的偏流,要盡快處理異常陽極。
(4)由于電解質(zhì)電阻大引起電解質(zhì)過熱而形成的熱槽,可以短時間打開大面結(jié)殼,使陽極和電解質(zhì)裸露,加強電解槽上部散熱;同時向槽內(nèi)添加氟化鋁和冰晶石粉的混合料。混合料的熔化將吸收大量熱量,降低槽溫;添加的氟化鋁則降低摩爾比,降低初晶溫度并改善電解質(zhì)的導電性能。
(5)嚴重的熱槽可以采取倒換電解質(zhì)的方法來降低槽溫;需要注意的是,絕不能用添加氧化鋁來降低槽溫。
(6)因病槽引起的熱槽,要先采取措施使電解槽槽況穩(wěn)定后,再處理槽溫高的問題;由冷槽惡化轉(zhuǎn)變成的熱槽,要分析判斷原因,參照以上所述方法及時處理。
熱槽好轉(zhuǎn)的標志是陽極工作正常、電解質(zhì)沸騰有力、表面結(jié)殼均勻完整、炭渣分離良好。這時再逐漸降低槽工作電壓,并配合恢復極上保溫料,根據(jù)具體情況,緩緩撤出鋁液,消除槽底沉淀,使電解槽穩(wěn)步恢復正常運行。
熱槽好轉(zhuǎn)后,往往槽底仍存在較多沉淀,尤其是嚴重熱槽,沉淀層厚度大。但這種沉淀與冷行程的沉淀不同,因其槽底溫度高,沉淀疏松不硬,容易熔化。在恢復階段,只要嚴格控制電壓下降程度,合理掌握出鋁量,適當保持效應系數(shù),沉淀即可消除,電解槽很快就能轉(zhuǎn)入正常,但若控制不好,也很容易反復。因此,恢復階段必須精心調(diào)整各項技術(shù)條件,時刻注意槽況變化,確保電解槽平穩(wěn)轉(zhuǎn)入正常運行。