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电解铝生产技术交流

ID:DJLSCJS

选自李龙华《细铝灰用于铝电解槽保温料的再利用试验》

细铝灰作保温料很多厂都使用过，至今少部分企业还有使用的。为什么有的厂会中断此类作法呢？主要是在集中使用过程中出现了一些负面的影响：

1、影响原铝质量，铁、硅升高；

2、炉底压降呈升高趋势；

3、长期使用对槽子的电流效率有一定的影响；

4、过多的铝灰在高温下成熔融成铝水，氧化放热反应，有一定的脱极风险；

5、长期使用，会增大电解质电阻率。

但我们很少看到有专业的数据统计和生产实验数据，今天我们整理了此份资料，给大家探讨。那到底细铝灰作保温料能行吗？需要注意哪些方面呢？

1.1、细铝灰的成分及回收方式

冰晶石－氧化铝熔盐电解法，阴极产物铝液通过真空抬包从电解槽内抽出，送往铸造混合炉经熔炼净化，浇铸成铝锭。铝液在混合炉内熔炼净化的时候会产生一种浮渣，主要来源于净化过程中漂浮于铝熔体表面的不熔夹杂物、添加剂以及与添加剂进行物理、化学反应产生的物质，呈松散的灰渣状，因此被称为“铝灰”。

细铝灰的成分非常复杂，主要成分是金属铝、氧化铝及铁、硅、镁的氧化物和钾、钠、钙等金属的氯化物，其中Al约占30%～50%。

目前国内多数铝厂对于细铝灰的处理是直接外售，一些小冶炼厂进行铝的二次提炼，但工艺技术难度大，回收率偏低，且污染环境。还有一些企业将铝灰用于回收和合成氧化铝、生产铝酸盐、制造耐火材料和复合材料等。

1.2、细铝灰作保温料的经济价值

一般情况下，每生产1t铝要产生3～5kg细铝灰。霍煤鸿骏铝电公司目前每年产生约t细铝灰，若用在kA系列全部台电解槽上作阳极保温料进行回收，且每组阳极上添加kg，每台槽24组阳极，三轮换极持续使用，则用量为24×3×0.12×≈t，换极周期32天，即可在三个月完成回收。根据上述试验，电解槽在持续三个月使用细铝灰后，炉底压降和原铝质量均在合理变化范围内。由此可知，将细铝灰用作电解槽阳极保温料以达到回收的目的完全可行。同时，鉴于公司目前每年细铝灰的实际产量，若全部用作阳极保温料进行回收进入生产循环系统，则可节约相同数量的氧化铝，按每年t计算，根据目前国内氧化铝的单价，则每年至少可节约万左右的氧化铝成本，具有较好的经济效益。

2.1细铝灰添加方法

在霍煤鸿骏kA系列两个厂房一区各选取10台电解槽，换极时在新极上添加细铝灰用作阳极保温料。试验时间年3月～6月，保证每台槽所有阳极更换三轮(换极周期是32天，试验时间共计96天)。铝灰添加位置见图2。

即新极坐入槽内，堵中缝后在两块新极之间平铺一层破碎料，防止细铝灰从极间缝落入槽内，然后上面铺一层细铝灰。新极上细铝灰高度，控制在阳极上表面以上约10cm，范围在图2中两块阳极钢爪中心连线形成的区域内。每组阳极添加细铝灰重量在～kg。在细铝灰表面覆盖破碎料、新鲜氧化铝。

2.2试验数据分析

试验开始前一天即3月7日，对试验槽所在工区电解槽，包括试验槽和非试验槽要进行一次炉底压降测量，作为基础数据。试验开始后定期对试验槽炉底压降进行测量，观察炉底压降变化。试验期间还对原铝质量进行对比分析。

2.2.1炉底压降变化

试验开始后每10天进行炉底压降测量见表2，试验电解槽在添加铝灰后10次测量的炉底压降变化没有明显规律，与基础数据对比，有升高也有降低，还有的电解槽出铝端压降降低、烟道端压降升高，但将10次测量的数据求平均值再与基础数据对比，则炉底压降都是升高的。排除测量误差，单从数据上看，所有试验槽的平均炉底压降的变化是呈升高趋势。

由表2可见，试验期间，所有试验槽炉底压降平均值较基础数据(试验前)均有所上涨，到试验结束，增幅在10mV左右。而其它非试验槽在此期间炉底压降几乎没有变化，因此可推断，细铝灰添加试验期间，有不溶解的杂质沉积到电解槽炉底，使炉底压降升高。

分析其原因主要有以下两点:

一是细铝灰在刚添加在阳极上时，由于阳极间逢封堵不严，致使细铝灰直接漏到液体层，由于其物理化学性质的特殊性，在电解质中溶解量有限，故沉入炉底;

二是随着电解过程的进行，细铝灰在阳极上形成保温结壳，当阳极消耗到一定高度后，电解质会将阳极上的细铝灰结壳慢慢冲刷进入到槽内液体中。

2.2.2原铝质量变化

试验期间，对原铝中铁、硅含量分别进行统计，各实验槽在使用细铝灰后原铝铁含量和硅含量都呈上升趋势。但影响原铝质量的因素较多，本文用非试验槽作对比，发现没有使用细铝灰的电解槽试验同期原铝铁、硅含量也都呈上升趋势，但原铝硅含量上升幅度不如实验槽上升幅度大，试验槽涨幅高出约0.%，见表3。

原铝铁含量由于影响因素较多，且所有实验槽都是老龄槽，故不能确认是由于使用铝灰导致原铝铁含量升高，见表4。试验期间根据原铝铁、硅含量变化情况，说明细铝灰使用对原铝铁含量影响不明显，对原铝硅含量影响较大，但并未影响到原铝品位。

2.2.3细铝灰的保温效果监测

试验期间，对所有添加细铝灰的试验槽阳极钢爪温度进行测量，并选取相同数量的未添加槽作对比。测量钢爪温度均为新极更换48小时后，即所有阳极均达到全电流生产状态。由于目前所有电解槽保温料高度均为与阳极钢梁下沿平齐，故测量位置统一选择在最外侧钢爪钢梁往下2cm处。使用同一把红外线测温仪以减少测量误差。从表5的的测量结果比较可见，试验槽与正常槽阳极钢爪温度差异很小，且没有明显规律，故可推断细铝灰的保温效果与破碎料基本相同。

细铝灰回收有以下三个去向，一是部分可溶性成分进入到电解质中;二是一些不溶性成分沉入到炉底，但随着回收完成后的持续生产，这些沉淀会反复溶解消耗;三是阳极上的细铝灰会进入到破碎料循环系统，反复使用。由此完成对细铝灰的全部回收。

因此只要注意添加方式，不大批量集中长期使用，不会对生产造成过大的波动，但也要