天龙矿业400KA电解槽阳极尺寸调整要求 - 图文

天龙矿业400KA电解槽阳极尺寸调整要求

一、为什么要调整阳极尺寸

天龙矿业400KA电解槽在设计上有几点优势，一是全部采用阳极角部下料，为缩短中缝宽度和加长阳极创造了良好的打壳下料环境条件；二是电解槽大、小加工面全部采用碳化硅侧块，目前炉帮厚度介于50~100mm之间，加长阳极缩短大加工面以后还能保持30mm以上的炉帮厚度，创造了加长阳极的安全生产条件；三是采用单阳极设计，阳极间缝均为40mm，为保持整槽的电解质总量创造了良好的生产条件。

为什么要加长阳极？主要目的是降低阳极和电解质的压降，并提高阴极电流密度的均匀性，同时还可以减少垒堵阳极中缝的劳动量。关于阳极中缝的设计宽度，需要理解各个不同时期的设计背景。七十年代末期从日本引进160KA电解槽时，采取小车加料制度，每个点每次下料60kg，因为溶解氧化铝很困难，即使250mm宽的中缝，炉底沉淀也非常严重，因为局部电解质与氧化铝的重量比约为1:1，不可能不长沉淀，即使每天等一个效应，也经常诱发病槽。后来把下料量减少到18kg、4.5kg、1.8kg,现在我们减少到1.2kg，从而为我们缩短中缝宽度创造了条件。我们目前中缝结壳还非常严重，但结壳的根源是下料器太小，打壳太频繁，而我们400KA电解槽打击头因为铝水平上涨而太长，加剧了打壳强度过剩因素，打击头因为过热而结包，结包落入槽底而形成炉底结壳。这个问题在缩短打击头长度和减弱打壳强度以后就可以立即解决。九十年代末国内小自焙改预焙槽的时候把中缝的宽度普遍缩短为100mm左右，因为不是在中缝进行加料，而是在出铝口预留间缝偏槽中缝位置加料，因此不需要保留当时大型预焙槽的200mm左右的中缝宽度。二十一世纪二十年代初期设计的超大型预焙槽都采取槽中缝阳极角部加料模式，槽电压也由原来的4.2V下降到3.9V

左右，边部炉帮普遍较好，只要对中缝阳极适当切角，就创造了加长阳极的条件。因此阳极对称加长并进行中缝部位切角是符合天龙矿业的实际情况的，而且中孚铝业400KA电解槽已经改造了很长时间。阳极切角长度以80~100mm为佳。

设计效果图（1）示：

实际应用图(2)示：

实际应用图(3)示：

实际应用图(4)示：

保留较宽的阳极中缝一方面是为了适应中缝打壳的需要，距离阳极越近，特别是温度较低的新阳极越近，壳面越硬。如果打击头与阳极的间距不够，容易因为壳面太硬而造成堵料，因此槽中缝的宽度预留为180~200mm，打击头的直

径为90mm，打击头与阳极的间隙为40~50mm。我们队阳极角部切角后可为下料点预留200×260（阳极切角80mm）或者240×300（阳极切角100mm）的打壳空间，阳极与打击头的预留间隙和下料点电解质总量都与原来基本一致，不同的是距离下料点较远的中缝位置缩短了50~60mm间隙。根据图（1）所示，为什么槽中缝要比阳极间缝宽100mm以上呢？作为氧化铝和电解质的扩散通道，保留60~80cm就足够了，阳极中缝和间缝作为电解质循环通道的作用是基本一致的。保留较宽的槽中缝主要是为了满足打壳和电解质总量的需要。既然我们通过阳极切角解决了打壳和电解质总量问题，加长阳极的意义就利弊明确了。

为什么要进行阳极开沟？阳极开沟在国际铝电解界曾经引起过争论，但在阳极电流密度日益提高的当前，已基本统一意见。阳极开沟会增加阳极消耗，但有利于阳极底掌气泡的尽快逸出，从而有利于降低气模压降和减弱阳极气泡对电解质的搅拌。更重要的是阳极开沟改变了阳极气泡的逸出方向，避免了电解质交换与阳极气泡逸出的冲突，从而提高了电解质的交换效率。阳极开沟有单沟槽和双沟槽之分，如果锯切开槽应该开双通沟槽，如果成型预埋开沟槽应该开向中缝排气的单沟槽，从而提高电解质的循环效率。开沟前图（5）示：

单向开槽以后，电解质循环因为单向排气沟的原因产生了明显的方向性和循环性，从而提高了下料点高浓度电解质与阳极底掌低浓度电解质的交换效率，有利于提高电解槽内部和阳极底掌氧化铝浓度的均匀性。因此，有必要开展阳极成型预埋开单向沟工作。阳极开单向沟以后，新阳极的导气能力提高了，就没有必要开展阳极倒角工作了，这样有利于提高阳极的使用率，降低残极率，从而可以部分弥补阳极开沟造成的增加的阳极消耗。

为了进一步降低残极率，我们应该对阳极上表面的棱进行倒角。电解质高度按20cm保持，极距按4cm保持，则残极高度为16cm左右，而碳碗深度为12.5cm,阳极凸台高度为7.5cm,残极的边部高度还有约8cm。为了进一步降低残极率，我们应在生阳极成型时阳极上表面的棱进行倒角，倒角腰长约为6cm。从而为提高电解质水平和降低残极率创造条件。

因此阳极尺寸调整需要落实五方面的细节，是我们技术进步内容需要少量资金投入的第三环节。

一是阳极焙烧块由目前的1590mm加长到1650mm，（成型生块的尺寸为底长1670mm，顶长1660mm）中缝由目前的160mm缩短到100mm。

二是对成型阳极生块宽度方向按100mm腰长倒两个等腰直角，为下料点位置预留240×300（阳极切角100mm）的打壳空间，下料点局部电解质总量与目前现状维持不变。

三是生阳极成型时在阳极宽度中心位置开联通阳极切角方向的单沟，沟长1350mm,沟高240~260mm，沟顶宽15mm,沟底宽18mm。

四是取消阳极底部倒角，阳极底部倒角对于阳极间缝较窄的双阳极有一定意义，对于阳极间隙已经达到40mm的单阳极设计基本没有意义，对于已经开沟的单阳极更加没有意义。取消底部倒角有利于提高阳极的利用率。

五是阳极上部倒角，把阳极上部边棱倒角与阳极凸台连成直线或者圆弧线，碳碗深度依然保持125mm，倒角后残极边部的厚度保持约2cm。阳极总高度根据现场新阳极安装的实际情况建议按640mm~650mm控制。在我们电价较低和人力资源价格加高的大环境下，加高阳极只要不造成换极安装操作困难都是适宜的。

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