低温铝电解、铝电解工艺与控制技术的研究

论文摘要

本文根据国内外铝电解的发展状况和趋势,论述低温铝电解的国内外研究现状和意义,研究低分子比和LiF、CaF2等添加剂对电解质物理化学性能的影响,在各种添加剂中LiF降低电解质初晶温度效果最为显著,而且具有提高电解质的导电率和降低电解质的蒸汽压的优点。根据我厂电解质富集较高的LiF含量的特点,选用低分子比加上氟化锂和氟化钙复合低温电解质体系,在85kA铝电解槽上进行了含有锂盐的低温铝电解工业试验、铝电解新工艺与新技术的研究、电解温度和过热度的控制与试验研究。通过含有锂盐的低温铝电解工业试验和推广应用,研究出一套科学的铝电解槽工艺技术条件和操作管理制度,关键技术是保持平稳而较低的分子比和电解温度,分子比降低到2.2-2.4,电解温度降为约930-945℃。在降低电解温度的过程中,重点防止分子比降得过低过快和炉底形成结壳,防止过热度偏高和侧部炉帮化空。铝电解新工艺与新技术的研究,制定出了一整套科学合理的铝电解槽装炉、焙烧启动、后期管理和正常生产工艺技术条件和操作管理制度,采用均匀化LiF含量技术,新启槽装炉采用电解质颗粒和纯碱代替冰晶石,启动槽灌入富集较高LiF含量的电解质,达到不同槽龄LiF含量均匀化。采用计算机控制分析技术,实施铝电解生产精细化管理新模式,提高了焙烧启动质量,能够自然形成和保持坚固炉帮,解决了炉底易生成沉淀结壳,侧部炉帮易熔化的难题,铝电解生产更趋稳定高效。电解温度和过热度的控制与试验研究,采用先进的温度测量系统在线测量铝电解的电解温度、液相线温度和过热度,研究氟化铝添加、升降电压、更换阳极和出铝对电解温度、初晶温度和过热度的影响。采取调整铝量和设定电压相结合的策略来调整电解温度并加以量化。研究总结出科学的电解温度和过热度的控制技术,保证炉膛规整稳定,减少电解温度和过热度的波动,试验槽运行平稳,平均电解温度929.1℃,部分槽电解温度降低到920℃以下,较一般电解温度降低了10-20℃,过热度平均为9.1℃,降低了1.2℃,过热度范围5～15℃的合格率提高27.2%。主要技术经指标明显改善,电流效率提高0.52%,直流电耗降低了85kwh/t.Al。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 铝电解生产概述
• 1.1.1 铝电解生产工艺流程
• 1.1.2 铝电解正常生产的工艺参数
• 1.1.3 铝电解的生产过程
• 1.2 铝电解生产的发展
• 1.2.1 世界电解铝工业现状
• 1.2.2 我国电解铝工业现状
• 1.2.3 电解铝工业发展趋势
• 1.2.4 铝电解理论的发展
• 1.3 低温铝电解的概念及意义
• 1.3.1 低温铝电解的概念
• 1.3.2 低温铝电解的国内外研究现状
• 1.3.3 低温铝电解的意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本章结论
• 第2章 铝电解质成分的分析研究
• 2.1 铝电解质添加剂研究
• 2.1.1 添加剂对电解质性能的影响
• 2.1.2 LiF对电解质的性能影响
• 3对电解质的性能影响'>2.1.3 AlF₃对电解质的性能影响
• 2.2 工业电解质成分
• 2.2.1 电解质分子比
• 2.2.2 工业铝电解电解质成分
• 2.3 铝电解质的分子比及分析方法
• 2.3.1 铝电解质酸碱度的表示方法及其间关系
• 2.3.2 电解质的物相分析及各种添加剂的酸碱性
• 2.3.3 铝电解质分子比的分析方法
• 2.4 本章结论
• 第3章 含有锂盐的低温铝电解工业试验
• 3.1 绪言
• 3.2 含有锂盐的低温铝电解试验
• 3.2.1 试验技术条件的选择和确定
• 3.2.2 铝电解槽的技术管理
• 3.3 试验结果
• 3.4 试验结果的讨论
• 3.5 本章结论
• 第4章 85KA铝电解槽新工艺与新技术的研究
• 4.1 绪言
• 4.2 新槽装炉工艺改进试验
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 改进电解槽焙烧方法的试验
• 4.3.1 改进方法
• 4.3.2 试验结果
• 4.4 不加工前提下自然形成和保持电解槽稳固炉帮的试验
• 4.4.1 试验方法和步骤
• 4.4.2 电解槽自然形成的稳固炉帮效果
• 4.5 电解槽工艺参数和技术条件的改进
• 4.5.1 改进方法
• 4.5.2 结果与讨论
• 4.6 本章结论
• 第5章 电解温度和过热度的控制与试验研究
• 5.1 绪言
• 5.2 测试仪器与测量方法
• 5.2.1 电解温度/过热度测量系统
• 5.2.2 温度和阴极压降测量系统
• 5.3 控制技术与控制策略
• 5.3.1 九区控制技术
• 5.3.2 九区控制程序控制原理及特点
• 5.3.3 九区控制的测量方案和控制策略
• 5.4 响应试验
• 5.4.1 基准试验
• 5.4.2 响应试验
• 5.5 电解温度和过热度控制试验
• 5.5.1 试验槽的选定
• 5.5.2 调整试验
• 5.5.3 控制策略的调整和试验情况
• 5.6 试验结果及分析
• 5.6.1 试验槽电解温度和过热度合格率
• 5.6.2 试验槽主要技术条件
• 5.6.3 试验槽主要技术经济指标
• 5.7 本章结论
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢