CN111945187B - 一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法 - Google Patents

一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，准备多个阳极，测得所述每个阳极的第一高度H1；将预焙铝电解槽的残极更换上所述多个阳极使用n天后，测得每个所述阳极的消耗高度ΔH，根据第一高度H1和消耗高度ΔH，获得所述每个阳极的第二高度H2；获得第二高度最小值H2min；获得所述每个阳极的日平均消耗高度
Figure DDA0002574529130000011
根据每个阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure DDA0002574529130000012
调整所述每个阳极的使用时间：若
Figure DDA0002574529130000013
不延长所述阳极的使用时间；若
Figure DDA0002574529130000014
延长所述阳极的使用时间，且所述延长的使用时间为N×8h，所述
Figure DDA0002574529130000015

Description

一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法
技术领域
本发明涉及预焙铝电解槽技术领域，特别涉及一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法。
背景技术
阳极是预焙铝电解槽的重要组成部分，在铝电解过程中阳极将直流电流导入电解槽内并参与铝电解过程中的电化学反应，发生反应过程中一部分碳与电化学反应生成的氧气反应消耗掉，另一部分碳因为与空气中的氧气反应、或因为掉渣、脱块等原因消耗，最终有一部分剩余，即为残极。预焙电解槽所用阳极是在阳极工厂按规定尺寸成型、焙烧、阳极导杆组装后，送到电解车间使用，每块阳极使用一定天数后，需换出残极，重新装上新极，此过程为阳极更换，或简称换极。新极上槽后，用阳极覆盖料覆盖，阳极的温度不断提高，通过阳极的电流逐渐增大，并稳定在一定的范围内。各个阳极的温度影响其电阻及通过的电流大小，通过阳极电流的大小决定了电化学反应消耗的阳极重量，也影响了各阳极的消耗速度。
现在的大型预焙槽铝电解通常是采用多组阳极电解，在正常生产过程中各组阳极的温度不同导致电阻差异，各组阳极极距也有差异，通过各组阳极的电流有较大差别。而目前铝电解生产过程中，多组阳极按照固定的周期进行统一更换。采用相同的阳极使用时间，一个阳极周期内每个阳极的消耗差距大，对应的残极高度差别大。通过对多个企业残极高度差测试，发现部分企业残极的高度差别可以达到10cm以上，通常企业残极高差可以高达到5cm左右。在现有的换极技术条件和管理制度下，部分炭块高度大的残极不能有效利用，提高了阳极毛耗。
因此，为了减少阳极消耗不均衡造成的物料浪费大的现状，适当延长残极炭块较厚阳极的使用时间，提高阳极消耗的均衡性，降低阳极毛耗，亟需开发一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法。
发明内容
本发明目的是提供一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，可提高阳极消耗的均衡性，降低阳极毛耗15kg/t-Al以上，同时在一定程度上提高电解槽稳定性，降低电解槽运行电压，提高电流效率，降低电解槽能耗30kWh/t-Al以上。
为了实现上述目的，本发明提供了一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，所述方法包括：
将预焙铝电解槽的多个残极分别更换上多个阳极，测得每个所述阳极的第一高度H1，使用n天后，测得每个所述阳极的消耗高度ΔH，根据第一高度H1和消耗高度ΔH，获得每个所述阳极的第二高度H2；并将每个所述阳极的第二高度H2进行大小比较获得第二高度最小值H2min；且根据每个所述阳极的消耗高度ΔH和使用天数n，获得每个所述阳极的日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000021
根据每个所述阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000022
设定每个所述阳极的使用时间，具体地：
若
Figure GDA0003863833650000023
不延长对应阳极的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000024
延长对应阳极的使用时间，且延长的使用时间为N×8h，其中N取
Figure GDA0003863833650000025
的整数位数值。
进一步地，所述方法包括：
将预焙铝电解槽的多个残极更换上多个阳极，使用m天后，测得每个所述阳极的消耗高度Δh，并将每个所述阳极的消耗高度Δh进行大小比较获得消耗高度最小值hmin和消耗高度最大值hmax；
根据每个所述阳极的消耗高度Δh、消耗高度最小值hmin和消耗高度最大值hmax，调整所述每个阳极的阳极覆盖料厚度，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小对应阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加对应阳极覆盖料的厚度；
覆盖料厚度调整后，测得每个所述阳极的第一高度H1，将多个所述阳极使用n天后，测得每个所述阳极的消耗高度ΔH，根据第一高度H1和消耗高度ΔH，获得所述每个阳极的第二高度H2；并将所述多个阳极的第二高度H2进行大小比较获得第二高度最小值H2min；且根据所述每个阳极的消耗高度ΔH和周期n天，获得所述每个阳极的日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000026
根据每个所述阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000027
调整每个所述阳极的使用时间。
进一步地，所述减小的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm，所述增加的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
进一步地，所述阳极覆盖料的总厚度不低于5cm且每个所述阳极覆盖料的总高度不超过阳极铝钢焊接部位。
进一步地，所述阳极覆盖料的粒度≤15mm，且粒度＜0.25mm的阳极覆盖料的质量分数≥30％。
进一步地，所述n、m均为＞1的整数，且所述n、m为阳极使用周期的整数倍。
进一步地，所述一个阳极使用周期阳极覆盖料表面的平均热流密度差值不大于300W/m2。
进一步地，所述第一高度H1、消耗高度ΔH、第一高度h1和消耗高度Δh的测量均采用测量精度在±2mm、误差在±2mm以内的工具。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，通过调整多个阳极的使用时间，可提高阳极消耗的均衡性，降低阳极毛耗15kg/t-Al以上，同时在一定程度上提高电解槽稳定性，降低电解槽运行电压，提高电流效率，降低电解槽能耗30kWh/t-Al以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明提供的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为根据本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本发明中用到的“第一”、“第二”等词，不表示顺序关系，可以理解为“名词”。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，如图1所示，包括：
S1、将预焙铝电解槽的多个残极分别更换上多个阳极，获取总阳极数K并确定每个阳极的序号Ai，K、i为＞1的整数，且1≤i≤K；测得所述每个阳极Ai的第一高度H1，即，阳极使用前的炭块高度；
每个所述阳极使用n天后，测得所述每个阳极Ai炭块一个周期内消耗高度ΔH，根据第一高度H1和消耗高度ΔH，获得所述每个阳极的第二高度H2，即，残极炭块厚度；并将所述多个阳极的第二高度H2进行大小比较获得第二高度最小值H2min的阳极Ax，x为≥1的整数；且根据所述每个阳极的消耗高度ΔH和n天，获得所述每个阳极Ai炭块的日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000031
S2、调整所述多个阳极的使用时间，具体为：
若
Figure GDA0003863833650000041
延长对应阳极Ai的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000042
不延长对应阳极Ai的使用时间。
本发明人发现若
Figure GDA0003863833650000043
还可以适当延长所述阳极Ai的使用时间，这样可以增大阳极炭块的利用度，降低阳极毛耗；而延长的具体时间可以根据以下公式计算而定。
延长的使用时间为N×8h，N取
Figure GDA0003863833650000044
的整数位数值。
根据本发明一种典型的实施方式，延长使用时间前，先通过覆盖料厚度调整降低残极炭块厚度差别，具体地：
将预焙铝电解槽的多个残极更换上多个阳极，测得每个所述阳极的第一高度h1，使用m天后，测得每个所述阳极的消耗高度Δh；并将所述多个阳极的消耗高度Δh进行大小比较获得消耗高度最小值hmin和消耗高度最大值hmax；
根据所述每个阳极的消耗高度情况覆盖并调整所述每个阳极的阳极覆盖料厚度，获得多个阳极的覆盖料的厚度调整方案，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小对应阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加对应阳极覆盖料的厚度；
覆盖料厚度调整后，测得每个所述阳极的第一高度H1，将多个所述阳极使用n天后，测得每个所述阳极的消耗高度ΔH，根据第一高度H1和消耗高度ΔH，获得每个所述阳极的第二高度H2；并将所述多个阳极的第二高度H2进行大小比较获得第二高度最小值H2min；且根据所述每个阳极的消耗高度ΔH和周期n天，获得所述每个阳极的日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000045
根据每个所述阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000046
调整每个所述阳极的使用时间，具体地：
若
Figure GDA0003863833650000047
不延长对应阳极的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000048
延长对应阳极的使用时间，且延长的使用时间为N×8h，其中
Figure GDA0003863833650000049
Figure GDA00038638336500000410
N为≥1的整数。
本申请先调整覆盖料厚度降低残极炭块厚度差别，再调整所述多个阳极炭块的使用时间的原因在于：调整覆盖料厚度可以在一定程度上改变阳极消耗速度，提高阳极消耗的均衡性。
优选地，所述增加阳极覆盖料的厚度后覆盖料总高度不超过阳极铝钢焊接部位；所述减少阳极覆盖料的厚度后覆盖料总厚度不低于5cm。
优选地，所述阳极覆盖料的粒度≤15mm，且粒度＜0.25mm的阳极覆盖料的质量分数≥30％。
优选地，所述阳极一个使用周期覆盖料表面的平均热流密度差值不大于300W/m2。
优选地，所述第一高度H1、消耗高度ΔH、第一高度h1和消耗高度Δh的测量均采用测量精度在±2mm、误差在±2mm以内的工具。
需要说明的是，所述m、n天为一个测试周期，测定消耗高度Δh时是采用一个测试周期内测试；m、n均为＞1的整数，是阳极使用周期的整数倍。
优选地，所述一个周期内消耗高度ΔH也可用多个周期内消耗高度ΔH的平均值来代替，这样准确度更高。
通过上述内容可以看出，本申请人发现先通过测量残极厚度，寻找电解槽上残极厚度规律，确定残极炭块较厚阳极和残极炭块较薄阳极，而后调整覆盖料厚度降低残极炭块厚度差别，再进一步适当延长残极炭块较厚阳极的使用时间，可以提高阳极消耗的均衡性，降低阳极毛耗，同时在一定程度上提高电解槽稳定性，降低电解槽运行电压，提高电流效率，降低电解槽能耗。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法进行详细说明。
实施例1
S1、某200kA电解槽采用阳极更换系统进行阳极更换作业和阳极数据测试作业1个周期，其中，阳极炭块总数为28，测得每个阳极的第一高度h1；将预焙铝电解槽的残极更换上所述28个阳极使用m天后，测得所述每个阳极的一个周期内各阳极的消耗高度Δh，如表1所示。
表1-每个阳极Ai炭块一个周期内的消耗高度Δh
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
高度/cm 470.12 490.37 482.36 490.58 502.69 481.29 514.82 506.42 495.62 490.24 484.67 490.23 481.46 486.24
阳极序号 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28
高度/cm 484.96 486.37 492.16 489.74 479.24 489.86 498.89 510.58 492.15 482.36 496.4 483.24 485.95 475.43
一个周期内消耗高度最小值hmin为A1阳极为470.12cm，一个周期内消耗高度最大值hmax为A7阳极为514.82cm。
获得覆盖料，所述覆盖料的粒度组成为粒径小于0.25mm质量分数35±1％，最大粒径15mm。根据所述每个阳极的消耗高度Δh、最小值hmin和消耗高度最大值hmax，调整所述每个阳极的阳极覆盖料，并获得多个阳极覆盖料调整方案，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加阳极覆盖料的厚度；
所述减小的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm，所述增加的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
由此可知，阳极A1、A3、A6、A11、A13、A15、A19、A24、A26、A28增加覆盖料厚度1cm；阳极A5、A7、A8、A22减少阳极覆盖料厚度1cm。
S2、再次阳极数据测试作业3个周期，将所述覆盖料调整后的阳极进行测试；
测得所述每个阳极在使用前的第一高度H1如表2所示；所述阳极使用n天后，测得每个阳极一个周期内的消耗高度ΔH，如表3所示，获得阳极第二高度H2＝H1-ΔH如表4所示；获得所述阳极的日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000061
如表5所示；
表2-使用前的第一高度H1
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
厚度/cm 650.21 650.13 649.23 649.56 650.96 649.25 649.87 650.21 650.43 649.28 649.81 649.58 650.36 650.67
阳极序号 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28
厚度/cm 650.13 649.57 650.19 649.62 650.27 650.12 649.56 650.43 649.63 649.68 650.27 649.87 650.48 649.58
表3-阳极消耗高度ΔH
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
高度/cm 470.7 490.41 482.91 490.64 502.11 481.73 514.24 505.9 495.69 490.31 485.19 490.22 481.98 486.28
阳极序号 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28
高度 485.5 486.35 492.11 489.68 479.82 489.89 498.81 510.01 492.23 482.91 496.45 483.78 485.93 475.95
覆盖料厚度调整后，hmax-hmin有所减小，从44.70cm降低到43.54cm。电解槽其他经济技术指标基本不变，能耗略有降低。
表4-覆盖料调整后的第二高度H2
Figure GDA0003863833650000062
Figure GDA0003863833650000071
表5-日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000072
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
高度/cm 13.45 14.01 13.80 14.02 14.35 13.76 14.69 14.45 14.16 14.01 13.86 14.01 13.77 13.89
阳极序号 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28
高度/cm 13.87 13.90 14.06 13.99 13.71 14.00 14.25 14.57 14.06 13.80 14.18 13.82 13.88 13.60
由此可知，第二高度最小值H2min的阳极为A7。
根据每个阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000073
具体地：
若
Figure GDA0003863833650000074
不延长所述阳极的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000075
延长所述阳极的使用时间，且所述延长的使用时间为N×8h，所述
Figure GDA0003863833650000076
Figure GDA0003863833650000077
N为≥1的整数。各阳极延长时间具体如表6所示。
表6-各阳极延长时间
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
时间/小时 72 40 48 32 16 48 0 8 32 40 48 40 56 48
阳极序号 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28
时间/小时 48 40 32 40 56 40 24 0 32 48 24 48 48 64
采用本发明实施例的技术方案前，阳极毛耗455.6kg/t-Al，平均电压3.865V，电流效率91.0％，直流电耗12657kWh/t-Al；采用本发明实施例的技术方案后阳极毛耗435.7kg/t-Al，平均电压3.858V，电流效率91.2％，直流电耗12606kWh/t-Al；阳极毛耗降低19.9kg/t-Al，直流电耗降低51kWh/t-Al。
实施例2
S1、某300kA电解槽采用阳极更换系统进行阳极更换作业和阳极数据测试作业3个周期，其中，阳极炭块总数为40，测得每个阳极的第一高度h1；将预焙铝电解槽的残极更换上所述40个阳极使用m天后，测得所述每个阳极的一个周期内各阳极的消耗高度Δh，如表7所示。
表7-每个阳极Ai炭块一个周期内的消耗高度Δh
Figure GDA0003863833650000081
一个周期内消耗高度均值最小hmin为A20阳极为426.46cm，一个周期内消耗高度均值最大hmaxA30阳极为477.85cm。
获得覆盖料，所述覆盖料的粒度组成为粒径小于0.25mm质量分数33±2％，最大粒径12mm。根据所述每个阳极的消耗高度Δh、最小值hmin和消耗高度最大值hmax，调整所述每个阳极的阳极覆盖料，并获得多个阳极覆盖料调整方案，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加阳极覆盖料的厚度；
所述减小的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm，所述增加的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
由此可知，阳极A1、A3、A8、A14、A16、A20、A26、A33、A39增加覆盖料厚度1cm；阳极A7、A11、A17、A30、A31减少阳极覆盖料厚度1cm。
S2、再次采用阳极更换系统进行阳极更换作业和阳极数据测试作业2个周期。
将所述覆盖料调整后的阳极进行测试；测得所述每个阳极在使用前的第一高度H1如表8所示；所述阳极使用n天后，测得每个阳极一个周期内的消耗高度ΔH，如表9所示，获得阳极第二高度H2＝H1-ΔH如表10所示；获得所述阳极的日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000083
如表11所示；
表8-使用前的第一高度H1
Figure GDA0003863833650000082
Figure GDA0003863833650000091
表9-阳极消耗高度ΔH
Figure GDA0003863833650000092
覆盖料厚度调整后，hmax周期消耗-hmin周期消耗有所减小，从51.39cm降低到50.30cm。电解槽其他经济技术指标基本不变，能耗略有降低。
表10-覆盖料调整后的第二高度H2
Figure GDA0003863833650000093
表11-日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000094
Figure GDA0003863833650000095
Figure GDA0003863833650000101
由此可知，第二高度最小值H2min的阳极为A30。
根据每个阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000102
具体地：
若
Figure GDA0003863833650000103
不延长所述阳极的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000104
延长所述阳极的使用时间，且所述延长的使用时间为N×8h，所述
Figure GDA0003863833650000105
Figure GDA0003863833650000106
N为≥1的整数。各阳极延长时间具体如表12所示。
表12-各阳极延长时间
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A15 A16 A17 A18 A19 A20
时间/小时 72 40 48 40 32 40 16 56 48 24 8 24 32 24 56 16 48 48 80
阳极序号 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A35 A36 A37 A38 A39 A40
时间/小时 48 48 32 40 40 56 40 40 40 0 8 24 64 40 48 48 40 56 48
采用本发明实施例的技术方案前，阳极毛耗493.9kg/t-Al，平均电压3.871V，电流效率90.9％，直流电耗12690kWh/t-Al；采用本发明实施例的技术方案后阳极毛耗458.4kg/t-Al，平均电压3.859V，电流效率91.1％，直流电耗12623kWh/t-Al；阳极毛耗降低35.5kg/t-Al，直流电耗降低67kWh/t-Al。
实施例3
S1、某400kA电解槽采用阳极更换系统进行阳极更换作业和阳极数据测试作业3个周期，其中，阳极炭块总数为48，测得每个阳极的第一高度h1；将预焙铝电解槽的残极更换上所述48个阳极使用m天后，测得所述每个阳极的一个周期内各阳极的消耗高度Δh，如表13所示。
表13-每个阳极Ai炭块一个周期内的消耗高度Δh
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
高度/cm 417.62 453.79 438.37 461.84 440.75 450.59 453.12 448.03 449.66 439.68 454.23 467.26
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
高度/cm 461.9 443.89 455.91 444.52 442.42 443.85 449.54 448.6 447.27 436.78 447.52 423.69
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
高度/cm 428.96 443.43 453.25 447.69 442.15 441.93 446.68 460.18 438.75 444.21 456.39 460.58
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
高度/cm 464.27 450.23 474.74 447.85 439.76 447.22 449.68 448.13 444.98 446.87 440.36 431.56
一个周期内消耗高度均值最小hmin为A1阳极为417.62cm，一个周期内消耗高度均值最大hmaxA39阳极为474.74cm。
获得覆盖料，所述覆盖料的粒度组成为小于0.25mm质量分数40±1％，最大粒径5mm。根据所述每个阳极的消耗高度Δh、最小值hmin和消耗高度最大值hmax，调整所述每个阳极的阳极覆盖料，并获得多个阳极覆盖料调整方案，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加阳极覆盖料的厚度；
所述减小的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm，所述增加的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
由此可知，阳极A1、A24、A25、A48增加覆盖料厚度1cm；阳极A4、A12、A13、A15、A32、A35、A36、A37、A39减少阳极覆盖料厚度1cm。
S2、再次测试作业4个周期。
将所述覆盖料调整后的阳极进行测试；测得所述每个阳极在使用前的第一高度H1如表14所示；所述阳极使用n天后，测得每个阳极一个周期内的消耗高度ΔH，如表15所示，获得阳极第二高度H2＝H1-ΔH如表16所示；获得所述阳极的日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000111
如表17所示；
表14-使用前的第一高度H1
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
厚度/cm 619.97 620.48 620.43 619.68 620.34 619.64 620.48 619.86 620.33 620.43 619.47 620.13
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
厚度/cm 620.21 619.87 619.23 619.56 620.14 619.25 619.92 620.21 619.84 619.28 619.81 620.53
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
厚度/cm 620.36 620.67 620.27 619.57 620.19 620.37 620.39 619.92 619.56 620.13 619.58 619.75
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
厚度/cm 620.27 620.43 620.34 620.96 619.58 620.54 619.87 619.67 619.63 620.54 619.62 620.12
表15-阳极消耗高度ΔH
Figure GDA0003863833650000112
Figure GDA0003863833650000121
覆盖料厚度调整后，hmax-hmin有所减小，从57.12cm降低到56.02cm。电解槽其他经济技术指标基本不变，能耗略有降低。
表16-覆盖料调整后的第二高度H2
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
厚度/cm 201.81 166.77 182.11 158.44 179.58 169.07 167.3 171.8 170.72 180.76 165.22 153.40
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
厚度/cm 158.89 175.98 163.88 175.03 177.7 175.41 170.37 171.59 172.58 182.53 172.28 196.3
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
厚度/cm 190.85 177.24 167.01 171.88 178.03 178.43 173.78 160.3 180.84 175.91 163.69 159.74
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
厚度/cm 156.57 170.20 146.16 173.13 179.81 173.30 170.20 171.52 174.67 173.66 179.26 188.04
表17-日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000122
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
高度/cm 13.49 14.64 14.14 14.88 14.22 14.53 14.62 14.45 14.50 14.18 14.65 15.06
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
高度/cm 14.88 14.32 14.69 14.34 14.27 14.32 14.50 14.47 14.43 14.09 14.44 13.68
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
高度/cm 13.86 14.30 14.62 14.44 14.26 14.26 14.41 14.83 14.15 14.33 14.71 14.84
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
高度/cm 14.96 14.52 15.30 14.45 14.19 14.43 14.51 14.46 14.35 14.42 14.21 13.94
由此可知，第二高度最小值H2min的阳极为A39。
根据每个阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000123
具体地：
若
Figure GDA0003863833650000124
不延长所述阳极的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000125
延长所述阳极的使用时间，且所述延长的使用时间为N×8h，所述
Figure GDA0003863833650000126
Figure GDA0003863833650000131
N为≥1的整数。各阳极延长时间具体如表18所示。
表18-各阳极延长时间
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
时间/小时 96 32 56 16 56 32 32 40 40 56 24 8
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
时间/小时 16 48 24 48 48 48 40 40 40 56 40 80
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
时间/小时 72 48 32 40 48 48 40 16 56 48 24 16
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
时间/小时 16 32 0 40 56 40 32 40 40 40 48 72
采用本发明实施例的技术方案前，阳极毛耗486.0kg/t-Al，平均电压3.900V，电流效率90.5％，直流电耗12842kWh/t-Al；采用本发明实施例的技术方案后阳极毛耗460.7kg/t-Al，平均电压3.892V，电流效率90.7％，直流电耗12787kWh/t-Al；阳极毛耗降低25.3kg/t-Al，直流电耗降低55kWh/t-Al。
实施例4
S1、某500kA电解槽采用阳极更换系统进行阳极更换作业和阳极数据测试作业2个周期，其中，阳极炭块总数为48，测得每个阳极的第一高度h1；将预焙铝电解槽的残极更换上所述48个阳极使用m天后，测得所述每个阳极的一个周期内各阳极的消耗高度Δh，如表19所示。
表19-每个阳极Ai炭块一个周期内的消耗高度Δh
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
高度/cm 440.16 475.71 450.32 493.24 462.76 436.57 475.18 470.06 471.61 491.67 476.25 488.73
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
高度/cm 483.32 507.65 477.35 466.53 444.44 465.84 471.55 470.62 469.26 448.75 469.53 429.34
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
高度/cm 451.51 465.43 485.26 469.69 489.16 453.94 468.61 481.62 450.72 466.22 477.89 499.01
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
高度/cm 485.7 472.23 465.89 469.83 491.77 469.24 471.67 470.15 436.96 468.88 462.36 454.08
一个周期内消耗高度均值最小hmin周期消耗阳极为A24 429.34cm，一个周期内消耗高度均值最大hmax周期消耗A14阳极为507.65cm。
获得覆盖料，所述覆盖料的粒度组成为粒径小于0.25mm质量分数35±1％，最大粒径15mm。根据所述每个阳极的消耗高度Δh、最小值hmin和消耗高度最大值hmax，调整所述每个阳极的阳极覆盖料，并获得多个阳极覆盖料调整方案，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加阳极覆盖料的厚度；
所述减小的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm，所述增加的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
由此可知，阳极A1、A3、A6、A17、A22、A24、A25、A30、A33、A45、A48增加覆盖料厚度1cm；阳极A4、A10、A12、A13、A14、A27、A29、A32、A36、A37、A41减少阳极覆盖料厚度1cm。
S2、再次阳极数据测试作业1个周期。
将所述覆盖料调整后的阳极进行测试；测得所述每个阳极在使用前的第一高度H1如表20所示；所述阳极使用n天后，测得每个阳极一个周期内的消耗高度ΔH，如表21所示，获得阳极第二高度H2＝H1-ΔH如表22所示；获得所述阳极的日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000141
如表23所示；
表20-使用前的第一高度H1
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
厚度/cm 650.43 650.96 650.54 649.56 650.54 649.67 649.23 650.12 649.87 649.81 649.63 650.27
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
厚度/cm 650.48 650.27 649.64 650.19 650.43 650.33 650.34 650.13 650.48 649.86 649.58 649.97
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
厚度/cm 650.67 649.57 650.37 649.68 650.13 649.92 650.43 649.75 650.39 649.47 649.56 650.36
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
厚度/cm 649.87 650.34 649.25 649.58 649.28 649.84 650.14 650.53 649.92 650.21 649.62 650.21
表21-阳极消耗高度ΔH
Figure GDA0003863833650000142
Figure GDA0003863833650000151
覆盖料厚度调整后，hmax-hmin有所减小，从78.31cm降低到77.26cm。电解槽其他经济技术指标基本不变，能耗略有降低。
表22-覆盖料调整后的第二高度H2
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
厚度/cm 209.73 175.25 199.71 156.88 187.75 212.51 174.04 180.03 178.26 158.7 173.39 162.07
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
厚度/cm 167.74 143.15 172.38 183.61 205.43 184.45 178.81 179.5 181.27 200.56 180.07 220.11
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
厚度/cm 198.66 184.1 165.65 180.03 161.53 195.42 181.82 168.64 199.14 183.35 171.8 151.9
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
厚度/cm 164.77 178.03 183.41 179.75 158.04 180.55 178.50 180.34 212.39 181.42 187.23 195.56
表23-日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000152
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
高度/cm 12.96 13.99 13.26 14.49 13.61 12.86 13.98 13.83 13.87 14.44 14.01 14.36
阳极序号 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24
高度/cm 14.20 14.92 14.04 13.72 13.09 13.70 13.87 13.84 13.80 13.21 13.81 12.64
阳极序号 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36
高度/cm 13.29 13.69 14.26 13.81 14.37 13.37 13.78 14.15 13.27 13.71 14.05 14.66
阳极序号 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48
高度/cm 14.27 13.89 13.70 13.82 14.45 13.80 13.87 13.83 12.87 13.79 13.60 13.37
由此可知，第二高度最小值H2min的阳极为A14。
根据每个阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000153
具体地：
若
Figure GDA0003863833650000154
不延长所述阳极的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000155
延长所述阳极的使用时间，且所述延长的使用时间为N×8h，所述
Figure GDA0003863833650000156
Figure GDA0003863833650000157
N为≥1的整数。各阳极延长时间具体如表24所示。
表24-各阳极延长时间
Figure GDA0003863833650000161
采用本发明实施例的技术方案前，阳极毛耗471.0kg/t-Al，平均电压3.904V，电流效率90.3％，直流电耗12884kWh/t-Al；采用本发明实施例的技术方案后阳极毛耗437.5kg/t-Al，平均电压3.895V，电流效率90.6％，直流电耗12811kWh/t-Al；阳极毛耗降低33.5kg/t-Al，直流电耗降低73kWh/t-Al。
实施例5
S1、某600kA电解槽采用阳极更换系统进行阳极更换作业和阳极数据测试作业3个周期，其中，阳极炭块总数为56，测得每个阳极的第一高度h1；将预焙铝电解槽的残极更换上所述56个阳极使用m天后，测得所述每个阳极的一个周期内各阳极的消耗高度Δh，如表25所示。
表25-每个阳极Ai炭块一个周期内的消耗高度Δh
Figure GDA0003863833650000162
Figure GDA0003863833650000171
一个周期内消耗高度均值最小hmin为A29阳极为437.18cm，一个周期内消耗高度均值最大hmaxA19阳极为518.63cm。
获得覆盖料，所述覆盖料的粒度组成为粒径小于0.25mm质量分数35±1％，最大粒径15mm。根据所述每个阳极的消耗高度Δh、最小值hmin和消耗高度最大值hmax，调整所述每个阳极的阳极覆盖料，并获得多个阳极覆盖料调整方案，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加阳极覆盖料的厚度；
所述减小的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm，所述增加的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
由此可知，阳极A1、A17、A26、A29、A39、A47、A56增加覆盖料厚度1cm；阳极A3、A15、A19、A42、A44、A51减少阳极覆盖料厚度1cm。
S2、再次进行阳极数据测试作业2个周期。
将所述覆盖料调整后的阳极进行测试；测得所述每个阳极在使用前的第一高度H1如表26所示；所述阳极使用n天后，测得每个阳极一个周期内的消耗高度ΔH，如表27所示，获得阳极第二高度H2＝H1-ΔH如表28所示；获得所述阳极的日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000172
如表29所示；
表26-使用前的第一高度H1
Figure GDA0003863833650000173
Figure GDA0003863833650000181
表27-阳极消耗高度ΔH
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
高度/cm 463.55 472.14 491.37 476.33 478.36 468.32 475.34 478.85 467.47 472.87 475.56 469.05 475.93 481.05
阳极序号 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28
高度/cm 491.85 478.92 463.43 482.38 518.04 475.89 478.36 476.88 473.66 480.46 469.37 460.78 489.62 479.12
阳极序号 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36 A37 A38 A39 A40 A41 A42
高度/cm 437.71 470.81 470.56 485.05 489.24 479.26 481.83 476.75 472.55 476.46 463.93 491.28 489.05 503.43
阳极序号 A43 A44 A45 A46 A47 A48 A49 A50 A51 A52 A53 A54 A55 A56
高度/cm 479.94 492.84 484.01 473.16 462.88 472.5 478.26 477.33 495.45 465.46 476.23 471.06 478.01 461.4
覆盖料厚度调整后，hmax-hmin有所减小，从81.45cm降低到80.33cm。电解槽其他经济技术指标基本不变，能耗略有降低。
表28-覆盖料调整后的第二高度H2
Figure GDA0003863833650000182
Figure GDA0003863833650000191
表29-日平均消耗高度均值
Figure GDA0003863833650000192
阳极序号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
高度/cm 13.63 13.89 14.45 14.01 14.07 13.77 13.98 14.08 13.75 13.91 13.99 13.80 14.00 14.15
阳极序号 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28
高度/cm 14.47 14.09 13.63 14.19 15.24 14.00 14.07 14.03 13.93 14.13 13.81 13.55 14.40 14.09
阳极序号 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36 A37 A38 A39 A40 A41 A42
高度/cm 12.87 13.85 13.84 14.27 14.39 14.10 14.17 14.02 13.90 14.01 13.65 14.45 14.38 14.81
阳极序号 A43 A44 A45 A46 A47 A48 A49 A50 A51 A52 A53 A54 A55 A56
高度/cm 14.12 14.50 14.24 13.92 13.61 13.90 14.07 14.04 14.57 13.69 14.01 13.85 14.06 13.57
由此可知，第二高度最小值H2min的阳极为A19。
根据每个阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure GDA0003863833650000193
具体地：
若
Figure GDA0003863833650000194
不延长所述阳极的使用时间；
若
Figure GDA0003863833650000195
延长所述阳极的使用时间，且所述延长的使用时间为N×8h，所述
Figure GDA0003863833650000196
Figure GDA0003863833650000197
N为≥1的整数。各阳极延长时间具体如表30所示。
表30-各阳极延长时间
Figure GDA0003863833650000198
Figure GDA0003863833650000201
采用本发明实施例的技术方案前，阳极毛耗474.7kg/t-Al，平均电压3.915V，电流效率90.0％，直流电耗12963kWh/t-Al；采用本发明实施例的技术方案后阳极毛耗438.6kg/t-Al，平均电压3.907V，电流效率90.3％，直流电耗12894kWh/t-Al；阳极毛耗降低36.1kg/t-Al，直流电耗降低69kWh/t-Al。
综上可知，本发明提供的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，通过调整所述多个阳极炭块的使用时间，可提高阳极消耗的均衡性，降低阳极毛耗15kg/t-Al以上，同时在一定程度上提高电解槽稳定性，降低电解槽运行电压，提高电流效率，降低电解槽能耗30kWh/t-Al以上。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，所述方法包括：
将预焙铝电解槽的多个残极分别更换上多个阳极，测得每个所述阳极的第一高度H1，使用n天后，测得每个所述阳极的消耗高度ΔH，根据第一高度H1和消耗高度ΔH，获得每个所述阳极的第二高度H2；并将每个所述阳极的第二高度H2进行大小比较获得第二高度最小值H2min；且根据每个所述阳极的消耗高度ΔH和使用天数n，获得每个所述阳极的日平均消耗高度
Figure FDA0003863833640000011
根据每个所述阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure FDA0003863833640000012
设定每个所述阳极的使用时间，具体地：
若
Figure FDA0003863833640000013
不延长对应阳极的使用时间；
若
Figure FDA0003863833640000014
延长对应阳极的使用时间，且延长的使用时间为N×8h，其中N取
Figure FDA0003863833640000015
的整数位数值。
2.根据权利要求1所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，所述方法包括：
将预焙铝电解槽的多个残极更换上多个阳极，使用m天后，测得每个所述阳极的消耗高度Δh，并将每个所述阳极的消耗高度Δh进行大小比较获得消耗高度最小值hmin和消耗高度最大值hmax；
根据每个所述阳极的消耗高度Δh、消耗高度最小值hmin和消耗高度最大值hmax，调整所述每个阳极的阳极覆盖料厚度，具体地：
若Δh>hmax-1/3(hmax-hmin)，减小对应阳极覆盖料的厚度；
若Δh<hmin+1/3(hmax-hmin)，增加对应阳极覆盖料的厚度；
覆盖料厚度调整后，测得每个所述阳极的第一高度H1，将多个所述阳极使用n天后，测得每个所述阳极的消耗高度ΔH，根据第一高度H1和消耗高度ΔH，获得每个所述阳极的第二高度H2；并将所述多个阳极的第二高度H2进行大小比较获得第二高度最小值H2min；且根据所述每个阳极的消耗高度ΔH和周期n天，获得所述每个阳极的日平均消耗高度
Figure FDA0003863833640000016
根据每个所述阳极的第二高度H2、第二高度最小值H2min和日平均消耗高度
Figure FDA0003863833640000017
调整每个所述阳极的使用时间。
3.根据权利要求2所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，所述减小的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
4.根据权利要求2所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，所述增加的阳极覆盖料的厚度为(1±0.3)cm。
5.根据权利要求2所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，每个所述阳极覆盖料的总厚度不低于5cm且每个所述阳极覆盖料的总高度不超过阳极铝钢焊接部位。
6.根据权利要求2所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，所述阳极覆盖料的粒度≤15mm，且粒度＜0.25mm的阳极覆盖料的质量分数≥30％。
7.根据权利要求2所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，所述n、m均为＞1的整数，且所述n、m为阳极使用周期的整数倍。
8.根据权利要求7所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，一个阳极使用周期阳极覆盖料表面的平均热流密度差值不大于300W/m2。
9.根据权利要求2所述的一种降低预焙铝电解槽阳极毛耗的方法，其特征在于，所述第一高度H1、消耗高度ΔH、第一高度h1和消耗高度Δh的测量均采用测量精度在±2mm、误差在±2mm以内的工具。
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