工艺技术管理论文(2)
工艺技术管理论文篇二
试论优化铝电解工艺技术管理
摘要：我国以铝电解槽热电磁力特性及磁流体数学模型研究为核心,在工艺、材料、过程控制及配套技术等方面开展了广泛深入的研究。本文对优化铝电解工艺技术管理进行简要地阐述。
关键词：铝电解 工艺 技术管理
中图分类号：O646.51 文献标识码：A 文章编号：
铝水平过高或过低对电解过程都有影响。铝水平过高，散热量增大，会使槽底发冷，沉淀增多或结壳，电解质水平降低。铝液水平过低，阳极浸入电解质过深，使电解质温度上升，槽四周结壳熔化，槽底沉淀或结壳熔化，炉膛扩大，电解质水平升高，阳极气体排出困难。铝水平过低时，铝液稳定性差，最易出现槽电压摆动，造成电流效率下降。为此，无论电解质水平和铝液水平都应适时调整，才能有较高的电流效率。
1、铝电解的生产关键技术
铝电解生产过程是一个非线性、多变量、强耦合的系统，随着电解槽信息化的不断深入，大量重要的铝电解生产数据得以积累，如何进一步有效利用铝电解生产数据资源，将数据资源转化为知识资源，将工艺技术人员、生产管理人员从日常报表中解脱出来，让数据指导电解生产，从数据中发现决策知识，实时分析电解槽生产状态，及时找到病槽发生的原因，是当前铝电解生产急需解决的问题之一。
不同的槽型及同一槽型每台槽，都有其最合适的电解质水平和铝水平，同时也与其他技术参数和操作制度有着密切联系。电解质水平高时，电解槽有较大的热稳定性，电解温度波动小，增大了阳极和电解质的接触面积，能使槽电压减小。但电解质水平过高时，则使阳极浸入电解质过多，阳极气体不易排除，造成电流效率下降、阳极底掌消耗不均或长包。电解质水平低时，电解槽的热稳定性差，氧化铝的溶解性差，易产生沉淀，效应增多;温度过低时，易出现电解质表面过热或出现病槽，造成电流效率下降。
2、铝电解存在的技术不足
(1)技术水平参差不齐、生产指标相差悬殊。不同的槽型由于采用电流等级以及工艺技术的差异，导致电解生产技术指标存在较大的差别。即使对于大型预焙铝电解槽，由于开发时间短，同时在生产领域的深层次开发明显不足，致使实际运行指标与国际先进水平差距较大。
(2)缺乏对阴极破损机理与规律掌控基础上的技术开发和提高槽寿命的技术措施的研究。电解槽难以达到设计寿命，早期破损率高。影响我国大型槽寿命因素除了阴极炭素材料质量原因外，电解槽的设计、筑炉材料、筑炉质量、焙烧启动、正常生产操作及生产管理等均存在问题。其原因是我国尚缺乏对铝电解槽破损(常称为阴极破损)机理与规律的深入掌握以及在此基础上的“精细设计”技术开发和提高槽寿命的综合技术措施研究。随着电解槽容量的不断扩大，槽寿命问题就更加突出。
(3)缺乏先进的工艺技术和生产实践经验。由于我国300kA以上级的特大型预焙铝电解槽投入工业应用的时间短，实践经验不足，因此在电解槽前期通电焙烧启动、后期维护生产管理等方面又不能完全照搬以前在大型预焙槽上的相关经验(这些经验也有很大局限性);焙烧启动过程中电流分布不均，焙烧启动过程中的能耗高;投入运行后电解槽的物理场(电场、磁场、流场)容易波动，热平衡的维持较困难;阳极效应发生后熄灭困难，且由于电解槽的惯性大，一旦出现槽况波动或槽况异常现象，很难快速恢复正常。
(4)工艺技术装备落后，污染严重。一些企业为了满足国家环保产业政策的要求，对原有的侧插自焙铝电解槽进行预焙化技术改造，但其技术仍是国家限制的100kA以下的小型预焙化生产技术，有的虽然进行了湿法改干法的烟气净化技术，但未对供料系统进行浓相输送改造，有的根本没有进行烟气净化系统改造，电解生产密闭性差。生产环境、生活环境污染严重，而且氧化铝、氟化盐等原材料的消耗非常高，企业效益低，有的举步维艰，随时面临淘汰的危险。
3、槽控软件与铝电解技术配置结合升级
目前高温在线监测材料太昂贵，无法实现工业性应用，但往往懂电解工艺的人不懂控制建模，熟练建模控制的人又不能完全参透工艺技术配置，两者的脱节使得槽控软件的升级变得困难。近几年，国内某些铝厂联合设计院也加强了槽控软件结合技术优化配置的研究，如国内的近几年研究出的双平衡控制软件、三度寻优控制软件技术等正是基于理解并把握电解工艺技术条件的基础上，结合适当提高设定电压、提高电流效率这一技术理论思路上，进一步研发出的槽控软件，该软件在物料平衡的基础上引入能量平衡概念，实现过热度、氧化铝浓度的最佳配置。一定程度上提高了电流效率，降低了直流电耗。
根据现代大型预焙阳极电解槽设计理念和经国际通用大型计算软件优化设计的电解槽物理场，结合地坑式厂房通风模拟结果，槽内衬半石墨质阴极碳块在国内首次采用了高斜面人造伸腿，生产槽槽炉帮规整、厚、结实，槽内衬使用寿命已超过1400天。采用24组新型预焙阳极，并将碳块锥形平台减肥、拔高，增加碳块有效高度，延长碳块使用周期，减少了残极量，降低了阳极消耗，阳极毛耗为480Kg/t.Al，降低了14.2%。将传统设计的整流柜、空压机、铸锭设备的循环水冷却塔系统的各个子系统集为一体，取代冷却塔、水泵、循环池等设备，用外观景观效果好，设备投资及维修费用低的新的冷却系统代替，该系统就是利用厂区地形，通过管道自流汇总，将需冷却的热水通过管道流入小溪、湖泊，并根据需要，因地制宜地设置一些瀑布、喷泉、水车等景观设施，在此过程中通过水的自然蒸发散热使水温降低，循环水经过过滤池过滤后，用泵提升至需要冷却水的设备继续使用，既达到冷却降温效果，又美化了环境，还节省能源。在铝电解控制系统的基础上，全厂建成集铝电解生产监控，铝厂供电系统自动监控，生产办公、调度查询为一体的综合网络，并和因特网联网，使生产、职能、主管能够一步化，交互式管理得到完善，生产办公全部通过网络，摆脱时间和地域的限制，实现了协同工作与知识管理，实现了无纸化和远程办公。
因此，要正确分析我国大型预焙铝电解槽生产技术与国外存在的差距，才能从整体上提高我国电解铝生产技术水平，达到大幅度节能降耗，进一步有效降低环境污染，实现电解铝工业的可持续发展，对我国电解铝工业技术水平全面达到国际先进水平具有十分重要意义。
参考文献：
[1]吕怀军. 铝电解技术条件对正常生产期电流效率的影响[J]. 中州煤炭，2009年第5期.
[2] 丁立伟. 铝电解技术节能的探讨[J]. 轻金属. 2009年第7期.
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