300kA铝电解槽工艺技术条件优化与新控制技术开发

论文摘要

铝电解过程中的节能、降耗、减排,一直是国内外铝电解生产管理和科技工作者的关注重点与研究热点。作者通过相关的铝电解理论和多年实践经验的积累,以300kA铝电解槽的生产技术管理为研究对象,从众多角度对铝电解槽电解生产过程的相关工艺技术条件优化的研究与新控制技术的开发,获得了如下研究成果。1、结合本公司300kA预焙铝电解槽的实际生产状况分析,认为先天的设计中存在磁场与生产技术不匹配的缺陷,因此必须对工艺技术条件进行优化,以弥补先天设计的不足。作者通过从电解质温度、分子比、氧化铝浓度、阳极效应系数、极距、槽电压、电解质水平以及铝水平等方面对电解工艺技术条件进行了全面分析,并通过比较的方法对工艺技术条件进行优化试验,从统计结果显示,优化后电流效率由原来的92.5%提高到92.72%。2、通过开展技术条件优化试验后,电流效率等相关的经济指标参数虽然有了一定的提高,但与世界先进技术相比还存在很大的差距,因此需寻找一套在线的控制技术对电解生产进行适时监控,减小人为因素对电解槽的干扰造成生产的波动,进一步将电流效率提高到了一个新的水平。通过开展试验,采用“双平衡”控制技术后,从生产统计结果表明,电解槽系列电流效率达到94.8%,比之前提高了2.08%。3、通过开展本课题的研究,不但将电流效率提高到了一个国内领先的水平,且在节能降耗与保护环境上有了明显收益。效应系数由原来的0.25降低到0.05以下;同时采用“双平衡”控制技术后,清洁生产,槽况稳定,使炉膛规整,炉帮坚实,将槽龄提高到1800d以上,远远高于设计槽龄1500d,为企业降低了投资成本。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝电解发展历史
• 1.1.1 金属铝及其用途
• 1.1.2 熔盐电解铝技术的历史与发展
• 1.2 现代铝电解技术的基本原理
• 1.3 现代铝电解生产基本工艺流程
• 1.4 铝电解槽及电解槽系列
• 1.4.1 铝电解槽槽型结构剖析
• 1.4.2 现代铝电解槽结构发展趋势
• 1.5 工艺技术条件对铝电解生产的影响
• 1.6 本课题研究的目的和意义
• 第二章 300kA预焙槽技术特点及设计
• 2.1 300kA预焙槽技术特点
• 2.1.1 优化的母线配置
• 2.1.2 合理的槽内衬与槽壳结构
• 2.1.3 先进的工艺制度
• 2.1.4 先进的铝电解控制系统
• 2.1.5 电解技术经济指标
• 2.1.6 生产技术参数
• 2.1.7 作业制度
• 2.2 生产工艺流程
• 2.3 电解原材料消耗
• 2.4 主要设备技术参数
• 2.4.1 电解槽基本设计参数
• 2.4.2 槽上部结构
• 2.4.3 阴极结构
• 2.4.4 槽罩结构
• 2.4.5 母线配置
• 2.5 300kA电解槽电、热解析及能量平衡
• 2.5.1 铝电解槽电、热特性计算
• 2.5.2 能量平衡
• 2.6 母线配置与电、磁及磁流体力学模拟
• 2.6.1 母线配置与磁场计算
• 2.6.2 电流场的计算
• 2.6.3 熔体速度场的计算
• 2.6.4 交界面形状的计算
• 2.7 本章小结
• 第三章 电解槽生产运行状况
• 3.1 四川启明星300kA电解槽基本情况
• 3.2 技术运行情况
• 3.2.1 焙烧启动及非正常生产期管理
• 3.2.2 正常生产中技术条件的管理
• 3.3 本章小结
• 第四章 工艺技术条件对电流效率的影响及优化
• 4.1 引言
• 4.1.1 开展工艺技术条件优化的背景
• 4.1.2 开展工艺技术条件优化的目的
• 4.2 工艺技术条件对电流效率的影响及优化
• 4.2.1 槽工作电压及极距对电流效率的影响及优化
• 4.2.2 氧化铝浓度对电流效率的影响及优化
• 4.2.3 电解温度对电流效率的影响及优化
• 4.2.4 分子比对电流效率的影响及优化
• 4.2.5 阳极效应系数对电流效率的影响及优化
• 4.2.6 电解水平对电流效率的影响及优化
• 4.2.7 铝水平对电流效率的影响及优化
• 4.3 300kA预焙槽生产技术条件综合优化后运行效果评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 “双平衡”自动控制技术对生产的优化控制试验
• 5.1 引言
• 5.1.1 开展试验背景
• 5.1.2 铝电解槽双平衡控制技术项目研究、开发主要内容
• 5.2 试验过程
• 5.2.1 试施技术方案
• 5.2.2 双平衡实验现场调试工作
• 5.3 试验结果
• 5.3.1 采用“双平衡”控制程序后技术条件和生产指标的实际完成情况
• 5.3.2 在试验前和试验后各经济技术指标的对比
• 5.3.3 电解槽双平衡控制技术项目取得效果
• 5.3.4 试验成果推广情况
• 5.4 讨论
• 5.4.1 铝电解采用“铝电解槽双平衡控制技术”对传统铝电解控制技术的优势
• 5.4.2 四川启明星铝业有限责任公司铝电解槽双平衡控制技术项目技术创新点
• 5.4.3 试验成果当前应用存在的困难
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果目录