400kA预焙槽新型阳极钢爪保护环的应用.pdf

2 0 1 7 年1 2 月第6 期姜海涛等：4 0 0k A 预焙槽新型阳极钢爪保护环的应用 2 5 4 0 0k A 预焙槽新型阳极钢爪保护环的应用 姜海涛，周平，汤昌廷 ( 南山铝业股份有限公司，山东烟台2 6 5 7 1 3 ) 摘要 本文介绍了一种新型阳极钢爪保护环在铝电解生产中的试验情况。该保护环能有效地保 护阳极钢爪，使其免受电解质侵蚀，从而延长了换极的周期，降低了阳极消耗，节约了生产成本。 关键词 4 0 0k A 铝电解槽；钢爪保护环；炭阳极；经济效益 中图分类号 T F 8 2 1 文献标志码 B 文章编号1 6 7 2 6 1 0 3 ( 2 0 1 7 ) 0 6 - 0 0 2 5 - 0 4 O 引言 在现代铝电解工业中，阳极钢爪是一种常见的 铸钢件，如果说炭阳极是电解工艺的“心脏”，那么 阳极钢爪就是“主动脉”。钢爪是联接阳极和铝导 杆的部件，在电解生产过程中，钢爪充当一个导电体 接入电解槽，同时起到支撑和联接铝导杆的作用。 阳极钢爪所处的工作环境十分恶劣，长期处于高温 腐蚀性气氛中，环境温度大概为4 0 0 6 0 0 ，很容 易受到电解质侵蚀而使钢爪变细，缩短其使用周 期。o ，详见图1 图1某铝厂阳极钢爪变细现象 电解生产中，炭素阳极需要定期更换。当接近 换极周期时，由于阳极已接近控制高度，若电解质水 平保持较高，电解质( 9 4 0o C ) 可能会漫过阳极上部 ( 俗称电解质“上炕”) ，详见图2 。当阳极上部钢爪 周围没有保护措施时，侵蚀性很强的电解质与钢爪 发生电化学反应，造成钢爪被侵蚀变细。钢爪变细 后会造成阳极电流分布不均，电耗增加。另外，钢爪 被侵蚀后，反应产物进入电解质中，进而造成铝液杂 质含量升高 4 1 。 羞j 越。- 图2 某铝厂电解质“上炕”现象 为解决这一问题，通常采取的措施是将阳极钢 爪进行保护，即采用阳极保护环。本文采用了一种 新型环保的阳极钢爪保护环，该保护环保护效果好， 成本低，操作简单易行。 作者简介 姜海涛( 1 9 8 5 - - ) ，男，山东烟台人，硕士，工程师，从事 铝冶炼技术管理工作o1 阳极钢爪保护环的制作 收稿日期 2 0 1 7 一0 4 2 1 本试验采用的是氧化铝保护环替代传统的炭 万方数据 2 6 中国有色冶金 A 生产实践篇轻金属 环，目的是减少电解质里的碳渣量，保证原铝质量的 稳定，同时，确保电解质保持较高水平。为了使氧化 铝保护环运行稳固，防止氧化铝流失，本试验采用了 牛皮纸外环和氧化铝粉填充相结合的方法制作保 护环。 保护环的制作过程：把牛皮纸剪成矩形( 5 1 8 8 0 5 0m m ) ，围在阳极钢爪上制成环状，然后往 中间空间内灌满氧化铝粉即可完成。换极时，将 保温料覆盖到阳极表面，将其装入电解槽中，然后 打入粉料将其覆盖。在电解槽高温的作用下，经2 d 左右保护环形成结壳，对钢爪进行保护。新制作 的阳极钢爪保护环及上槽使用后的保护环见图3 和图4 。 图3 新制作的阳极钢爪保护环 图4在电解槽中使用后的保护环 2 阳极钢爪保护环在电解槽上的使用 2 1 换极周期和残极厚度 使用阳极钢爪保护环的主要目的是防止电解质 对钢爪侵蚀，充分利用阳极的有效厚度，进而延长阳 极换极周期，降低阳极消耗。本次试验中，带有保护 环的阳极使用一个换极周期后，对残极、保护环高度 等进行了测量，并与该厂一区其它残极进行了比较， 结果见表1 。测量结果表明：使用阳极钢爪保护环 后，阳极更换周期由原来的3 0d 延长为3 1 5d ，残 极厚度降低了2 3c m 。从保护环剩余高度上看，在 电解槽中经过3 1 5d 后的保护环基本保持原高度 ( 8 5 5m m ) ，环浸泡高度约为3 4m m 。 表1 残极、保护环高度及换极周期统计表 图5 为加设保护环的残极照片，从图中可以看 出，清理后的一组阳极八个钢爪上的保护环都完好 存在，钢爪未受到电解质的侵蚀。这是由于保护环 中的氧化铝在高温下易于固结，与钢爪紧密结合成 一体对钢爪起到很好的保护作用。 2 2 铝液中F e 含量的变化 阳极钢爪保护环的主要作用是保护阳极钢爪免 受高温电解质的侵蚀，从而达到提高原铝质量的目 的。图6 统计了该车间四台试验槽铝液中F e 含量 的日平均值，从图6 中可以看出，1 0 3 5 。、1 0 3 6 4 、 万方数据 2 0 1 7 年1 2 月第6 期姜海涛等：4 0 0k A 预焙槽新型阳极钢爪保护环的应用 2 7 加设保护环的残极 ( b ) 单个钢爪保护环 图5加设保护环的残极 02 6 02 4 02 2 ，0 2 0 亭 乏01 8 辱01 6 01 4 01 2 01 0 00 8 0 8 一1 0 0 8 2 0 0 8 3 0 0 9 0 9 0 9 一1 9 0 9 2 9 口期 图6四台试验槽铝液中F e 含量变化曲线 1 0 3 7 。、1 0 3 8 槽使用1 个月阳极保护环以后( 7 月1 日开始使用) ，F e 含量均逐渐降低，四台槽的F e 含 量均降到了0 1 0 ，特别是1 0 3 6 。槽由最初的 0 3 9 8 降到0 0 5 6 7 。这充分说明阳极保护环对 钢爪能起到很好的保护作用，使铝液免受钢爪侵蚀 带来的污染。 2 3 电解质水平的测量 为了验证铝液中F e 含量是否受到电解质水平 的波动而影响及保护环是否能起到保护钢爪的作 用，在试验过程中，对四台试验槽的电解质水平进行 了测定。测试结果见图7 ，从图7 中可以看出， 1 0 3 54 、1 0 3 6 。、1 0 3 8 。槽电解质水平在八月至九月内 平均值集中分布在1 8 2 0c m ，1 0 3 7 。槽偏高，大约在 2 0 2 2e m 。对比图6 中这四台槽的F e 含量变化情 况可知，F e 含量的降低并不是因为试验槽中电解质 水平降低，相反，1 0 3 7 。、1 0 3 7 8 4 槽在指标考核后期电 解质水平还逐渐升高，最高值甚至达到2 4e m ，这个 高度已使“电解质上台”，但并未引起铝液中F e 含 量的升高，这，充分说明阳极保护环在起作用，它可 以保护钢爪免受电解质侵蚀。 2 4 钢爪外形尺寸与钢爪损坏率 钢爪使用若干周期以后，从外形上看，加设保 护环的钢爪要比没有保护环的外形更加规整。试 验过程中，测量了多组使用周期相同的阳极钢爪 周长，结果见表2 。从表2 中可以看出，加保护环 的阳极钢爪( 试验组) 实测周长为3 3 0 3m m ，接近 万方数据 2 8 中国有色冶金A 生产实践篇轻金属 ，9 姜2 ( ) 善2 0 8 1 8 J n 0 8 1 0 0 8 2 0 0 8 3 0 0 9 0 9 0 9 1 90 9 2 9 1 0 0 8 1 0 0 8 2 0 0 8 3 0 0 9 0 9 0 9 1 9 0 9 2 9 口期期 1 1A 2 4 一 n 二4 弛” 目1 8 2 2 詈 2 2 喜 善2 0 垂 三 1 8 1 fl l h ( ) 8 1 00 8 2 f 】( ) 8 3 00 9 0 9 0 9 1 90 9 2 9 1 0 ( ) 8 一】00 8 2 00 8 3 f ) 0 90 90 9 一1 9 ( ) 9 2 9 口期ll期 图7四台试验槽电解质水平变化曲线 表2 加保护环与未加保护环的钢爪外形尺寸比较 m m 试验组对比组 钢爪编号实测周长L l钢爪直径d l钢爪编号实测周长L 2钢爪直径d 2 注明：每个钢爪买测周长均为8 个爪的周长平均值。 于原钢爪周长3 4 5 4m m ( 直径为5 5m m ) ，而未加 设保护环的钢爪实测周长为2 8 2 6m m 。出现这种 现象的原因是阳极钢爪未受保护在电解质的侵蚀 下逐渐变细。 使用阳极钢爪保护环后，由于有效保护了钢爪， 使得钢爪损坏率有所降低，表3 中统计了该区自使 用保护环以后阳极钢爪的损坏情况。 表3保护环使用前后钢爪损坏率比较 3效益分析 ( 1 ) 成本价：制作阳极钢爪保护环外环所用的 牛皮纸按0 5m m 厚，进口价75 0 0 元t ，每t 牛皮纸 约为1 2m 30 0 0m = 36 0 0m 2 。单个保护环面积： 36 0 0 ( 0 8 0 0 5 1 8 ) = 0 0 4 14m 2 ，单个保护环价 格：75 0 0 0 4 1 4 = 0 0 8 6 元。折算成t 铝，每t 铝需2 个保护环，则每t 铝成本价增加近0 2 元。 ( 2 ) 阳极钢爪保护环的使用使换极周期延长了 1 5d ，可降低阳极毛耗3 7k g t A l ，若预焙阳极炭块 按2 元k g 计算，则可节约成本7 4 元t A l ，扣去成本 0 2 元，则直接经济效益7 3 8 元t A l 。 ( 下转第5 l 页) 万方数据 2 0 1 7 年1 2 月第6 期魏甲明：有色行业海外E P C 项目的H S E 管理 5 1 及环境污染，确保安全施工生产。 7 结束语 H S E 管理是项目管理工作中重要的组成部分， 尤其在国外，对于职业健康、安全、环境的管理更加 重视。对于从事海外E P C 总包项目的工程公司，应 在H S E 的管理中，在项目上逐渐推行H A Z O P 分析， 制定可操作性强的H S E 管理体系文件，健全组织机 构、H S E 培训系统及配套的保障措施，制定监督检 查及再完善机制，从根本上确保项目的顺利推进。 H S Em a n a g e m e n to fo v e r s e a sE P Cp r o j e c t si nn o n - f e r r o u si n d u s t r y W E IJ i a m i n g A b s t r a c t ：H S Em a n a g e m e n ti no v e r s e a sE P Cp r o j e c t si sa ni m p o r t a n tp a r to fp r o j e c tm a n a g e m e n t O n c eo c c u p a t i o n a lh e a l t h ，s a f e t y ，e n v i r o n m e n t a li n c i d e n t sa n da c c i d e n t sO c c u ri nt h ep r o j e c t ，t h ep r o j e c ti t s e l f ，c o m p a n yr e p u - t a t i o na n df u t u r ei n t e r n a t i o n a lm a r k e td e v e l o p m e n tw i l lb es e r i o u s l ya f f e c t e d M o r e o v e r ，H S Em a n a g e m e n ti sv e r y s y s t e m a t i cw i t hm a n yc o n t r o lp o i n t sa n dc o m p l i c a t e dc o n t e n t s G o o dH S Em a n a g e m e n to fo v e r s e a sp r o j e c t si s a c h a l l e n g et oa l le n g i n e e r i n gc o m p a n i e s T h i sa r t i c l ec o m b i n e sC h i n aE N F IE n g i n e e r i n gC o r p o r a t i o n Se x p e r i e n c ei n o v e r s e a sE P Cp r o j e c t sa n dd i s c u s s