當(dāng)電解槽實(shí)際電解溫度高于正??刂频碾娊鉁囟壬舷迺r(shí),我們稱(chēng)該電解槽為熱槽或進(jìn)入了熱行程。
從能量平衡的角度,形成熱槽的原因?yàn)闊崾杖朐黾?,或因熱支出減少,或二者同時(shí)存在。決定電解槽熱收入的主要因素有槽工作電壓、陽(yáng)極效應(yīng)、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(xiàng)或幾項(xiàng)因素發(fā)生改變而導(dǎo)致電解槽溫度上升的熱槽,常稱(chēng)做普通熱槽。而由于各項(xiàng)技術(shù)條件匹配不合理、槽膛嚴(yán)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(yīng)加劇,電流效率明顯下降,本該轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的電能大量以熱能釋放出來(lái),使槽溫上升,形成熱槽,我們把這種熱槽稱(chēng)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(guò)高,電解質(zhì)電阻壓降增加,槽電壓偏高,槽內(nèi)熱收入過(guò)多。造成極距過(guò)高有兩種可能原因,一種是電壓測(cè)量?jī)x表有誤差,測(cè)量值低于實(shí)際電壓值,計(jì)算機(jī)按測(cè)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(méi)有及時(shí)降下來(lái)。
(2)極距過(guò)低,引起二次反應(yīng)加劇。二次反應(yīng)放出大量熱量,使電解槽溫度上升。
(3)電解槽內(nèi)鋁水平過(guò)低,鋁量少,槽底散熱量減少形成熱槽;或因電解質(zhì)水平過(guò)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(guò)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(guò)熱現(xiàn)象。
(5)陽(yáng)極效應(yīng)處理不及時(shí),或處理方法不當(dāng),效應(yīng)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),造成槽溫上升。
(6)由于冷槽處理不及時(shí)或處理不得法而轉(zhuǎn)變成熱槽。因?yàn)槔洳垡驕囟鹊投娊赓|(zhì)萎縮,氧化鋁溶解能力降低,如果得不到及時(shí)處理,會(huì)形成大量沉淀,導(dǎo)致槽底發(fā)熱,加之效應(yīng)頻發(fā),效應(yīng)電壓高,槽溫上升,進(jìn)而轉(zhuǎn)化成熱槽。
電解槽進(jìn)入熱行程會(huì)有以下外觀特征:
(1)火苗黃而無(wú)力,電解質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯改變,流動(dòng)性極好,顏色發(fā)亮,揮發(fā)厲害,陽(yáng)極周?chē)娊赓|(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(duì)靜止的液體電解質(zhì)表面有細(xì)粉狀炭渣漂浮,用漏勺撈時(shí)炭渣不上勺;
(3)陽(yáng)極著火,氧化嚴(yán)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(cè)兩水平時(shí),電解質(zhì)與鋁液之間的界線(xiàn)不清,而且鐵釬下端變成白熱狀,甚至冒白煙;
(6)電解質(zhì)對(duì)陽(yáng)極潤(rùn)濕性很差,槽電壓自動(dòng)上升,陽(yáng)極效應(yīng)滯后發(fā)生,效應(yīng)電壓較低,不易熄滅;
(7)嚴(yán)重?zé)岵蹠r(shí),電解質(zhì)溫度很高,整個(gè)槽無(wú)槽幫,無(wú)表面結(jié)殼,白煙升騰,紅光耀眼;電解質(zhì)黏度很大,流動(dòng)性極差,陽(yáng)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(dòng)。這種狀態(tài)在生產(chǎn)中稱(chēng)之為“開(kāi)鍋”現(xiàn)象。
電解槽進(jìn)入熱行程,要及早發(fā)現(xiàn),及時(shí)處理。首先要分析屬于普通熱槽還是異常熱槽。
對(duì)于普通熱槽的處理,要分析熱槽產(chǎn)生的原因,針對(duì)不同誘因采取不同措施:
(1)因設(shè)定電壓過(guò)高產(chǎn)生的熱槽,將電壓適當(dāng)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(guò)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(dǎo)和散失;
(3)摩爾比高引起的熱槽,適當(dāng)多添加氟化鋁,降低摩爾比;
(4)保溫料厚的要適當(dāng)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(dāng)保持較高的電解質(zhì)水平,增加電解槽的熱穩(wěn)定性。
對(duì)于異常熱槽的處理,關(guān)鍵仍然是要認(rèn)真檢查槽況,正確判斷產(chǎn)生熱槽的原因,對(duì)癥實(shí)施處理措施,否則不但不能使熱槽恢復(fù)正常,反而能引起更多嚴(yán)重后果。一般檢查的項(xiàng)目包括:首先校對(duì)電壓測(cè)量?jī)x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(yáng)極電流分布情況;查看工作記錄,了解該槽加工和效應(yīng)情況。根據(jù)收集到的信息
做出判斷,擬定并實(shí)施對(duì)癥處理辦法:
(1)因極距過(guò)低,二次反應(yīng)增加引起的熱槽,首先要將極距調(diào)至正常,減少二次反應(yīng),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(guò)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(yáng)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(yáng)極長(zhǎng)包或掉塊引起的偏流,要盡快處理異常陽(yáng)極。
(4)由于電解質(zhì)電阻大引起電解質(zhì)過(guò)熱而形成的熱槽,可以短時(shí)間打開(kāi)大面結(jié)殼,使陽(yáng)極和電解質(zhì)裸露,加強(qiáng)電解槽上部散熱;同時(shí)向槽內(nèi)添加氟化鋁和冰晶石粉的混合料?;旌狭系娜刍瘜⑽沾罅繜崃浚档筒蹨?;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(dǎo)電性能。
(5)嚴(yán)重的熱槽可以采取倒換電解質(zhì)的方法來(lái)降低槽溫;需要注意的是,絕不能用添加氧化鋁來(lái)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(wèn)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(shí)處理。
熱槽好轉(zhuǎn)的標(biāo)志是陽(yáng)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(shí)再逐漸降低槽工作電壓,并配合恢復(fù)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(fù)正常運(yùn)行。
熱槽好轉(zhuǎn)后,往往槽底仍存在較多沉淀,尤其是嚴(yán)重?zé)岵?,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(fù)階段,只要嚴(yán)格控制電壓下降程度,合理掌握出鋁量,適當(dāng)保持效應(yīng)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(fù)。因此,恢復(fù)階段必須精心調(diào)整各項(xiàng)技術(shù)條件,時(shí)刻注意槽況變化,確保電解槽平穩(wěn)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。