發布時間：2020-06-30所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：在進行鋁電解的生產過程之中，會產生原鋁這種中間產物，而這一中間產物是否具備較高的質量一定程度上會決定最終產品質量的高低，也就是說，這一中間產物決定著鋁錠和鋁合金產品的優劣，更會對最終產品的銷量以及價值產生十分深遠的影響。要想進一步提
摘要：在進行鋁電解的生產過程之中，會產生原鋁這種中間產物，而這一中間產物是否具備較高的質量一定程度上會決定最終產品質量的高低，也就是說，這一中間產物決定著鋁錠和鋁合金產品的優劣，更會對最終產品的銷量以及價值產生十分深遠的影響。要想進一步提升鋁電解企業的生產回報率，就應該從原鋁的生產質量抓起。筆者以自身的工作經驗為基礎，從根源上對能夠給原鋁質量造成影響的因素進行了分析，同時綜合考慮了“翔吉有色金屬有限公司鋁廠240kA預焙槽”的生產經驗與教訓，給出了能夠進一步保障原鋁生產質量的有效方案，以期為電解鋁產業的發展助力。
關鍵詞：鋁電解;生產實踐;原鋁;質量
前言
鋁作為應用十分廣泛地一種金屬材料，它不僅質量輕、導電能力強、導熱能力強，而且還耐高壓耐腐蝕，具備很強的可塑性。要想生產出質量上乘的鋁合金，就必須首先生產出高質量的原鋁，如果原鋁不具備較好的質量，那么在此基礎之上生產的鋁合金等產品就無法得到質量方面的保障，故而對于從事電解鋁生產的企業而言，保障并進一步提升原鋁質量是當務之急。而鋁電解的整個過程十分的復雜且多變，因為鋁是輕金屬中的一種，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，使得原鋁的質量不好得到管理與控制，基于此，本文挖掘出了能夠對原鋁質量造成影響的主要因素，并在分析的基礎之上給出了進一步提升原鋁質量的方案。
相關期刊推薦：《有色冶金節能》(雙月刊)創刊于1984年，由鋼鐵研究總院主辦，是國家科委批準國內外公開發行的綜合性技術刊物。主要面向生產企業試驗室、科研單位、大專院校、質檢等部門的科技人員，試驗人員和管理人員，為廣大物理測試工作者提高業務。
1原鋁質量的分級
原鋁往往產生于鋁電解的生產過程之中，原鋁是否具備較高的質量會極大程度上決定最終產品質量的高低，如果電解產生的原鋁不具備較高的質量，那么在此基礎之上生產的鋁錠產品就無法符合質量標準與要求，產品的性能也無法得到滿足，這一定程度上會影響電解鋁企業的收益。一般而言，原鋁之中包含的雜質越多，其質量越低，從生產時間上來看，原鋁可能含有大約二十種其他金屬雜質，在這些金屬雜質之中含量最高且最普遍的有鐵、硅、銅等金屬元素，這幾種金屬雜質含量相對比較固定，不易產生較大的含量波動，故而通常衡量原鋁的質量是看鐵和硅具體含量的高低，并根據不同的含量對應不同的原鋁質量等級。
2原鋁中各種雜質的來源
2.1雜質鐵和硅
原鋁之中的雜質，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。這些雜質的氧化物會和鋁液發生化學反應，從而被還原成鐵與硅的單質并混合在鋁液之中。基于這種氧化還原反應的原理，如果一些鐵質的生產用具接觸到了原鋁就可能發生類似的反應，進而使得原鋁之中出現鐵雜質與硅雜質。而雜質鐵的來源相較于雜質硅更加廣泛一些，倘若在操作過程之中出現“陽極化爪”或者“化磷生鐵”的現象，原鋁之中都可能出現一定含量的鐵雜質。與此同時，如果在運輸氧化鋁的過程之中沒有注意管道磨損問題，那么原鋁之中就會攜帶一部分雜質鐵與雜質硅，因此輸送過程應該多加留心，才能夠有效地管控原鋁的質量。
2.2其它雜質
原鋁之中也可能存在其他的雜質，例如鈉、銅、鈣、鎂、鋅等等。一般而言，鈉雜質來源于槽溫過高的時候陰極發生的副反應，這一反應會使得鈉被析出，進而造成原鋁之中存在一定含量的鈉。而銅、鈣、鎂、鋅雜質一般起源于原材料，后經還原反應進入到原鋁之中。當然，原鋁之中的雜質并不都是金屬元素，也存在一部分非金屬的雜質，例如炭、氧、氫等都可能在原鋁之中被發現。
3提高原鋁質量的措施
(1)要想進一步提升原鋁的質量水準，最重要的就是要確保電解槽、內襯材料、內襯砌筑的質量，最大程度上延長電解槽的使用期限，減少或者規避內襯的破損現象，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，從而讓原鋁之中的鐵雜質與硅雜質的含量顯著降低，確保原鋁的質量符合有關標準。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計進行了優化，該系列采用了“搖籃式”槽殼結構，能夠顯著提升電解槽結構的受力均衡性與穩定性，同時該電解槽的內襯材料也選取了質量更高的碳氮化硅復合塊與半石墨陰極碳塊，整體上優化了筑爐的質量，能夠讓電解槽正常運行的時間進一步延長，據悉該系列電解槽的使用期限可以超過1800天。
(2)應該重點把控原材料的質量，確保采用的原材料質量達到國家使用標準，滿足行業使用的標準，使用的氧化鋁應該確保其中一級品的比例大于等于98%。與此同時，其他需要的原材料，例如冰晶石、氟化鈣等等也應該在質量上有所保證，條件允許的情況之下選用那些知名品牌的產品。
(3)進一步改進電解與生產過程之中的工藝參數，確保電解槽的使用期限能夠進一步延長。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原則那就是：“確保電解槽溫度高、電解槽電壓高、電解質水平高、分子比例高、效應系數高、鋁水平低。”從而確保在電解槽之中能夠產生爐邦，推動爐膛內部型狀的標準化。而對于電解槽而言，當其開始正常地進入生產過程之中后，則應該秉持以下原則：“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、效應系數低，同時保證電解的水平與鋁的水平處在最適合電解的階段。當電解槽處于熱平衡與物料平衡的情況時，如果我們讓電解過程再更低的溫度下進行，能夠進一步加長電解槽正常使用的時限，從而顯著減少原鋁的雜質比重。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，效應系數等于0.02，幾乎等同于零效應，這樣的條件能夠讓槽膛內型保持標準的形態更長時間，從而減緩雜質的溶解，進一步提升原鋁的質量水平。
(5)確保工藝步驟實際操作的水準與質量。首先，應該提升碳陽極的澆鑄水準，確保磷生鐵的配比符合操作要求與標準，同時應該保證澆鑄工作做到實處，確保澆筑過程之中不攜帶殘渣，不產生氣孔，在澆注工作完成之后應該將碳碗附近殘留的磷生鐵片清除干凈。在運輸碳陽極成品的時候一定要確保不出現顛簸與劇烈磕碰的情況。成品的碳陽極在被運輸到電解車間之后，我們往往會借助糊狀的氧化鋁來實現鋼爪保護環的制作，鋼爪保護環的作用就是阻斷磷生鐵的溶解過程，避免電解質之中出現鐵離子。其次，應該進一步提升陽極的質量水準，確保陽極所在的位置符合要求與標準，因為陽極的位置不準確會引發電流流向的問題進而導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，該過程之中往往會借助許多其他的鐵制用具，這些鐵制用具不可以在電解質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溶液之中，進而造成原鋁的污染。再而，電解車間應該進一步提高巡查檢視的頻次，一旦出現打殼錘頭卡堵的現象，應該第一時間進行疏通與打撈，從而阻止其對原鋁的污染。最后，應該確保電解廠房內部干凈整潔，同時在不必要的時候保證槽蓋門與窗戶的關閉狀態，避免風沙污染與灰塵的附著，一旦電解槽受到外界的污染，原鋁的質量就會大打折扣。
結語
綜上所述，要想確定原鋁的質量高低，就需要先測出原鋁之中存在的雜質多少。因此，對于原鋁的質量保障工作而言，管控好原鋁之中雜質的成分與多少是十分關鍵的。盡管雜質的種類較多，來源也十分復雜，但是整體而言，雜質的含量是可以控制的，有關企業只要進一步加強對電解槽的管理、優化鋁電解的操作必定能夠一定程度上減少雜質的含量，進而使得原鋁的質量有所提升。——論文作者：許良
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