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摘要:預(yù)焙陽極鋁電解槽噪聲值的大小能夠準(zhǔn)確反映電解槽的冷熱態(tài)勢(shì)、操作質(zhì)量的好壞、運(yùn)行曲線的平穩(wěn)度和電流效率的高低。本文通過對(duì)200kA電解槽生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出噪聲值控制在18～26mV之間時(shí)，電壓擺動(dòng)不大，效率平穩(wěn)、爐膛變化小，是電解槽生產(chǎn)的理想控制范圍。提出噪聲值小于理想范圍的處理方法和噪聲值大于理想范圍時(shí)，降低噪聲值的方法和處理措施。

關(guān)鍵詞:鋁電解槽;噪聲值;方法;措施

預(yù)焙陽極鋁電解槽的噪聲值指的是電解槽水平電流與垂直磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生的電磁力引起的鋁液波動(dòng)狀況，是電解槽復(fù)雜系統(tǒng)中綜合工作的再現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確的反映電解槽運(yùn)行情況。噪聲值的判定是依據(jù)槽控機(jī)在一分鐘內(nèi)槽電阻變化最大最小差值做出的，5分鐘為一個(gè)判定周期。噪聲值的基本計(jì)算為:噪聲值=槽電阻差值×名義電流=〔(槽電壓最大值－1.65)/實(shí)際電流－(槽電壓最小值－1.65)/實(shí)際電流〕×名義電流。。噪聲值是傳統(tǒng)意義上針振和擺動(dòng)的統(tǒng)稱但又區(qū)別于針振擺動(dòng)噪聲值的大小與陽極質(zhì)量、電解質(zhì)成分變化、氧化鋁質(zhì)量、物料的平衡、磁場(chǎng)的影響、能量的平衡、爐膛和伸腿的大小、爐底的平整程度以及電解槽的管理控制、人員操作水平等因素息息相關(guān)。噪聲值小于14mV時(shí)熱平衡遭到破壞，電解槽顯熱，過熱度偏大，爐幫融化，爐幫變薄或消失，槽溫上升，鋁的返熔增大，電流效率下降，電耗升高。噪聲值長期大于40mV，電解槽槽況明顯走冷，電流無法實(shí)現(xiàn)均勻分流，爐底結(jié)殼增加、爐膛發(fā)生變化，鋁液波動(dòng)加劇，歷史曲線變差，電壓升高，操作不當(dāng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)滾鋁〔1〕。所以保持適當(dāng)?shù)脑肼曋祵?duì)于穩(wěn)定槽況，提高效率，降低電耗意義重大。

1噪聲值保持范圍的確定

技術(shù)人員通過對(duì)某公司200kA電解系列141臺(tái)電解槽各類槽型，各個(gè)槽齡段噪聲值的長期統(tǒng)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，噪聲值的大小與爐膛和爐底壓降的升降變化關(guān)系密切，同時(shí)直接影響著曲線平穩(wěn)度，影響著平均電壓和電流效率的高低。大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)證明，噪聲值小于14mV，電解槽溫度升高，過熱度偏大，爐幫熔化變薄甚至消失，鋼窗溫度升高，甚至發(fā)紅，鋁水平急劇下降，導(dǎo)致電流效率大幅降低，電耗升高。長期噪聲值大于40mV，爐底壓降大幅上升，爐底結(jié)殼變厚，角部伸腿肥大，殼面變厚，氧化鋁熔解能力急劇下降，效應(yīng)頻發(fā)，換極、出鋁后歷史曲線變粗，目標(biāo)電壓自動(dòng)上抬，工作電壓持續(xù)上升。通過對(duì)電流效率、工作電壓、槽況、工作難度等因素的綜合評(píng)價(jià)和分析，得出的結(jié)論是電解槽噪聲值偏大或偏小從根本上講，是熱平衡出了問題。200kA電解槽噪聲值在18～26mV之間時(shí)，熱收入和熱支出能夠達(dá)到相對(duì)平衡，歷史曲線平穩(wěn)，爐底壓降穩(wěn)定，爐膛規(guī)整，電流效率能夠恒定且保持較高，綜合效益較佳，有利于電解槽長期平穩(wěn)高效運(yùn)行。事實(shí)證明傳統(tǒng)觀念里電解槽噪聲值越小越好的思想是不成立的。

2噪聲值的影響因素和控制思路

電解槽是一個(gè)復(fù)雜的被控對(duì)象，槽溫、分子比、電解質(zhì)體系、氧化鋁濃度、NB下料間隔、兩水平、電壓、系列電流、效應(yīng)系數(shù)、極距、物料品質(zhì)等因素都影響電解槽的控制難度。電解槽的日常操作如出鋁、更換陽極等工序必須由人工操作，而且這些工序?qū)^程狀態(tài)產(chǎn)生很大影響，加之這些重要狀態(tài)參數(shù)無法在線連續(xù)檢測(cè)，因此無法準(zhǔn)確建立起完整的數(shù)學(xué)模型。直到目前，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家僅由槽電壓(V)和系列電流(I)可在線采集，其它數(shù)據(jù)只能通過計(jì)算、假設(shè)和設(shè)定得到體現(xiàn)。盡管鋁電解槽是一個(gè)復(fù)雜的多變量體系，但它也具有有利于操作和控制的特性，具有較強(qiáng)的自平衡能力。鋁電解槽自平衡能力主要表現(xiàn)在爐膛和殼面可隨溫度的變化而改變，且槽內(nèi)熔體處于較強(qiáng)的對(duì)流狀態(tài)。因此通過創(chuàng)造一個(gè)次要因素少變或不變的環(huán)境，將一、二個(gè)可變參數(shù)控制在一定的范圍內(nèi)便可達(dá)到支配過程整體的目的［2］。事實(shí)證明鋁電解槽自平衡能力和抗干擾能力的強(qiáng)弱與槽型設(shè)計(jì)、槽齡、狀態(tài)和工藝技術(shù)條件等有關(guān)。從根本上想要穩(wěn)定電解槽噪聲值在理想范圍內(nèi)，離不開科技的進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新。第一，近年來，某公司試驗(yàn)槽澆鑄陰極技術(shù)電解槽平均電壓3.835V，電流效率較高，直流電耗大幅降低并且噪聲值在18～26mV之間運(yùn)行的事實(shí)證明了新技術(shù)、新材料的應(yīng)用能夠優(yōu)化指標(biāo)且自平衡能力和抗干擾能力得到增強(qiáng)。第二，通過對(duì)200kA預(yù)焙電解槽大量的生產(chǎn)實(shí)踐證明，噪聲值是衡量電解槽是否穩(wěn)定的最重要標(biāo)志。合適的噪聲保持范圍，能穩(wěn)定槽況，提高效率。長遠(yuǎn)來看，噪聲值偏大或偏小都對(duì)槽況的穩(wěn)定和效率的提高很不利。

3噪聲值偏小的處理方法

噪聲值偏小，尤其是噪聲值小于14mV時(shí)槽溫持續(xù)上升，過熱度越來越大，爐幫融化，爐幫變薄或消失，鋁的返熔增大，電流效率下降。噪聲值出現(xiàn)偏小，第一，要查看分子比是不是發(fā)生波動(dòng)。如果分子比波動(dòng)大，應(yīng)及時(shí)增減氟鹽投量，把分子比控制到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)再觀察。第二，如果分子比在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)噪聲值還在減小，很可能屬于熱平衡遭到破壞引起的。就必須從熱量的收入和支出兩方面綜合考慮。方法是降低設(shè)定電壓和減少出鋁量或往電解槽內(nèi)灌入一定量的鋁水，達(dá)到提高鋁水平高度縮小過熱度，降低槽電壓達(dá)到降低槽溫的目的。第三，要重視原料，防止原料發(fā)生變化引起噪聲值降低。第四，因其它技術(shù)條件搭配欠佳或操作質(zhì)量不高引起的碳渣過多和陽極長包也會(huì)出現(xiàn)噪聲值偏小。當(dāng)高溫陽極長包直插鋁水中，電解槽出現(xiàn)“火爐”源現(xiàn)象，電流會(huì)集中從長包處導(dǎo)入鋁水中，電流效率急劇下降，槽溫急劇上升也會(huì)出現(xiàn)噪聲值偏小，當(dāng)病變陽極從電解槽拔出的瞬間噪聲值會(huì)從偏小直接轉(zhuǎn)變?yōu)槠螅妷撼霈F(xiàn)大幅上下擺動(dòng)。需要重點(diǎn)說明的是，不管因何原因出現(xiàn)碳渣增多都要利用換極、出鋁、打開殼面等一切機(jī)會(huì)加強(qiáng)碳渣的打撈降低槽溫。實(shí)踐證明:通過增加鋁量加強(qiáng)散熱、降低電壓減少熱收入實(shí)現(xiàn)電解槽熱平衡，及時(shí)消除陽極長包病變、打撈碳渣降低槽溫等辦法能快速有效的把偏小的噪聲值及時(shí)糾正到噪聲值理想范圍內(nèi)。

4噪聲值偏大時(shí)，降低噪聲值的方法和處理措施

噪聲值偏大的原因從理論上講是在磁場(chǎng)作用下，由于槽內(nèi)熔體內(nèi)、外作用力影響使電解質(zhì)和鋁液界面形狀發(fā)生改變，造成極距發(fā)生變化，電流分布不均而引起電解槽檢測(cè)電阻或電壓時(shí)發(fā)生周期波動(dòng)的一種槽況不穩(wěn)定性。對(duì)于電解槽熔體來說，電磁力是影響金屬鋁液運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其界面形狀的主要因素，當(dāng)電解槽內(nèi)部的水平電流過多時(shí)，就會(huì)使得鋁液受到電磁力而上下波動(dòng)［3］，在電解槽上的具體表現(xiàn)是噪聲值偏大。在生產(chǎn)實(shí)踐中，大部分噪聲值偏大屬于電解槽熱平衡失調(diào)，熱收入不足、熱損失過大導(dǎo)致槽溫過低造成的。首先，影響槽溫的因素有很多，能夠人為控制的條件主要是保持合理的兩水平特別是鋁水平，鋁水平過高會(huì)造成電解槽散熱過大，電解槽趨冷，槽溫降低。通過加大出鋁量，減少散熱實(shí)現(xiàn)熱量平衡，降低噪聲值;鋁水平過低陽極底掌與電解槽內(nèi)伸腿、沉淀接觸也會(huì)導(dǎo)致噪聲值偏大，需要適當(dāng)提高鋁水平，減小鋁液波動(dòng)降低噪聲值。所以鋁水平過高或過低都能引起噪聲的增大。其次是電解質(zhì)中的氧化鋁濃度。氧化鋁濃度的控制除了和下料間隔(NB)有關(guān)外，還和操作質(zhì)量有很大的關(guān)系，更換陽極過程中操作不當(dāng)使大量物料進(jìn)入槽內(nèi)影響槽控機(jī)判斷，使電解槽長時(shí)間的過量也會(huì)導(dǎo)致噪聲值偏大。另外保溫料添加不當(dāng)會(huì)使電解槽散熱加大，熱量不足造成噪聲值偏大。處理方法是加強(qiáng)各部保溫，尤其要重視四個(gè)小頭的冷區(qū)保溫，提高保溫效果，減少熱損失實(shí)現(xiàn)熱量平衡，降低噪聲值。所以人員操作因素也是影響噪聲值的重要因素。在實(shí)際生產(chǎn)中，噪聲值偏大在所難免，當(dāng)噪聲值偏大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致歷史曲線紊亂，具體表現(xiàn)是曲線變粗，通過精準(zhǔn)調(diào)整陽極能達(dá)到降低噪聲值的目的，具體表現(xiàn)是歷史曲線變細(xì)變平滑。因此，在操作過程中調(diào)整陽極的方法和技巧顯得十分重要。調(diào)整時(shí)主要以關(guān)注四、五天換的新陽極和瞬間擺動(dòng)大于5.0mV的陽極，并側(cè)重陽極瞬間擺動(dòng)大的，再考慮電流分布大的。單槽調(diào)整陽極一次不能超過兩塊。圖1噪聲值偏大，調(diào)整陽極前后效果對(duì)比

5結(jié)論

(1)噪聲值保持在18～26mV之間時(shí)，曲線平穩(wěn)，爐底壓降穩(wěn)定，爐膛規(guī)整，電流效率能夠恒定較高保持且工人操作難度適宜，綜合效益可觀。同時(shí)有利于電解槽長期平穩(wěn)高效運(yùn)行。(2)想要從根本上穩(wěn)定電解槽噪聲值在理想范圍內(nèi)，必須走科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新之路。(3)在生產(chǎn)實(shí)踐中，技術(shù)參數(shù)的合理匹配是控制噪聲值到理想范圍的前提條件。(4)操作質(zhì)量和技術(shù)條件同等重要，曲線的穩(wěn)定，離不開高質(zhì)量的操作質(zhì)量和高素質(zhì)的職工隊(duì)伍。(5)電解槽冷熱態(tài)勢(shì)與噪聲值的大小密不可分，實(shí)現(xiàn)熱量平衡是噪聲值控制到目標(biāo)范圍的核心要素。電解槽趨冷，噪聲值偏大;電解槽趨熱，噪聲值偏小。在實(shí)際生產(chǎn)過程中通過調(diào)整電解槽內(nèi)的鋁量、升降電壓、增減保溫等方式能把趨冷、趨熱的電解槽快速的調(diào)整到熱平衡狀態(tài)。(6)及時(shí)、恰當(dāng)?shù)奶幚砬€，把偏大的噪聲值控制到18～26mV之間是實(shí)際生產(chǎn)中穩(wěn)定槽況、降低電壓，提高效率最重要的方法。

參考文獻(xiàn):

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［3］戴小平，吳智明．200kA預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)技術(shù)與實(shí)踐［M］．中南大學(xué)出版社，2006．

作者：張佐邦 單位：中國鋁業(yè)青海分公司