CN112410827B - 铝电解槽的启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽的启动方法，涉及铝电解技术领域。其中方法包括：在铝电解槽进入启动阶段之前，断开该电解槽与系列电源的连接，并将该铝电解槽与独立交流电源进行连接；按照铝电解槽的启动工艺，调整独立交流电源的电压、电流以及电流分布，以使铝电解槽达到启动工艺要求的温度值；在铝电解槽灌入铝液完成启动后，关闭独立交流电源；断开独立交流电源与铝电解槽的连接，恢复铝电解槽与系列电源的连接，以使铝电解槽转入到正常工作状态。上述方法使铝电解槽的启动过程易控，提高了启动过程中电解槽温度的控制精度，降低了操作难度及劳动强度，同时避免了电解槽阴极碳质材料的膨胀破损及化学侵蚀，有效的延长了电解槽的槽寿命。

Description

铝电解槽的启动方法

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，尤其是涉及一种铝电解槽的启动方法。

背景技术

槽寿命是铝电解槽的重要经济指标之一，我国大中型的铝电解槽与国外先进国家同类型的铝电解槽相比，其寿命相对较短，其中，铝电解槽的焙烧启动工艺会直接影响到电解槽的槽寿命，如果焙烧启动的效果不好，容易导致电解槽阴极的早期破损，铝电解槽的早期破损特征包括阴极电压逐渐升高、阴极隆起、阴极孔洞、铝液含铁量增高等，破损部位包括电解槽侧面及底部。引起电解槽早期破损的原因除操作工艺或方式不当外，也与电解槽焙烧启动过程的恶劣工况有关。

当前铝电解槽逐渐大型化，电解质体系也较为复杂，这对铝电解的现场操作和工艺管控均带来了一定难度，尤其在电解槽的启动过程中，铝电解槽的温度控制难度逐步加大，进而对启动期阴极的膨胀、糊料的焦化，甚至对槽寿命都会产生较大的影响。

目前国内大型预焙铝电解槽的焙烧启动方法主要有三种：铝液焙烧启动法、煅后焦粒焙烧启动法和燃料焙烧启动法。三种启动方法各有优缺点，这其中，煅后焦粒焙烧启动法技术比较成熟，且相对较为经济，是目前应用最广的一种焙烧启动方法。但无论采用何种方法，焙烧启动过程都需采用系列电解槽的电解电源为工作电源，启动槽电压则依赖于电解质成分及极距调整，调节手段单一，滞后明显，启动槽温度控制极为困难；此外，因系列电源为直流电源，通电期间阴极不可避免有金属钠、铝等产物生成，电解槽启动初期的高温、高分子比又为钠、铝的加速析出及对阴极碳质材料的侵蚀创造了条件。阴极产物钠、铝等会与阴极碳质材料或电解质相互作用，从而引起体积膨胀，造成电解槽产生形变或破损；阴极产物铝还会与碳质材料反应生成碳化铝，造成阴极的侵蚀。

因此，在复杂电解质体系下，如何使大型铝电解槽的焙烧启动过程温度可控，保证糊料焦化质量，减少启动过程对阴极的侵蚀，提高槽寿命成为铝电解生产企业急需解决的一个重要问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种铝电解槽的启动方法，主要目的在于解决大型铝电解槽的焙烧启动过程中温度控制困难，阴极会受到侵蚀，以至于影响到槽寿命的技术问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种铝电解槽的启动方法，该方法包括：

在铝电解槽进入启动阶段之前，断开所述铝电解槽与系列电源的连接，并将所述铝电解槽与独立交流电源进行连接；

按照铝电解槽的启动工艺，调整所述独立交流电源的电压、电流以及电流分布，以使所述铝电解槽达到启动工艺要求的温度值；

在所述铝电解槽灌入铝液完成启动后，关闭所述独立交流电源；

断开所述独立交流电源与所述铝电解槽的连接，恢复所述铝电解槽与所述系列电源的连接，以使所述铝电解槽转入到正常工作状态。

可选的，断开铝电解槽与系列电源的连接，并将所述铝电解槽与独立交流电源进行连接，包括：断开铝电解槽的阳极母线与立柱母线的连接，并将所述铝电解槽的阴极汇流母线与上级电解槽阴极汇流母线短路；将独立交流电源两端分别连接在所述铝电解槽的阴极汇流母线和阳极母线或立柱母线上。

可选的，独立交流电源的电流频率为50Hz～20000Hz，独立交流电源的电压值为0～50V，独立交流电源的电流值为系列电源电流值的20％～150％。

可选的，铝电解槽的启动方法具体应用于电解质投放到铝电解槽之前，至铝液灌入到铝电解槽之后的阶段。

可选的，铝电解槽的启动方法还可应用于铝电解槽的焦粒焙烧阶段。

本发明提供的一种铝电解槽的启动方法，首先在铝电解槽进入启动阶段之前，断开铝电解槽与系列电源的连接，并将铝电解槽与独立交流电源进行连接，然后按照铝电解槽的启动工艺，调整独立交流电源的电压、电流以及电流分布，以使铝电解槽达到启动工艺要求的温度值，继而在铝电解槽灌入铝液完成启动后，关闭独立交流电源，最后断开独立交流电源与铝电解槽的连接，恢复铝电解槽与系列电源的连接，以使铝电解槽转入正常工作状态。上述方法通过在铝电解槽的启动过程中将系列电源切换为独立的电源，使铝电解槽的启动过程易控，提高了启动过程中电解槽温度的控制精度，降低了操作难度及劳动强度；同时，上述方法通过采用交流电源启动铝电解槽，有效避免钠、铝等金属产物的析出，从而避免了电解槽阴极碳质材料的膨胀破损及化学侵蚀，减轻了启动过程对阴极尤其内衬材料的损害，有效的延长了电解槽的槽寿命。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特列举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种铝电解槽的启动方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种铝电解槽的电气连接示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在实施例中，如图1所示，提供了一种铝电解槽的启动方法，以该方法应用于铝电解槽为例进行说明，包括以下步骤：

101、在铝电解槽进入启动阶段之前，断开铝电解槽与系列电源的连接，并将铝电解槽与独立交流电源进行连接。

102、按照铝电解槽的启动工艺，调整独立交流电源的电压、电流以及电流分布，以使铝电解槽达到启动工艺要求的温度值。

103、在铝电解槽灌入铝液完成启动后，关闭独立交流电源。

104、断开独立交流电源与铝电解槽的连接，恢复铝电解槽与系列电源的连接，以使铝电解槽转入到正常工作状态。

具体的，一般来说，每个铝电解槽运行所需的电压约为4V，但是，在工业环境下，通常需要多个铝电解槽同时启动或同时运行，如果每个电解槽独立使用一个电源，那么就会使得电源整流效率较低。所以在这种情况下，可以采用如图2所示的方法将多个铝电解槽串联在一起，共用一个电源，这个电源称为系列电源，系列电源通常采用110KV以上的工业交流供电，然后经过降压整流的方式将获得串联的多个电解槽所需的直流电。举例来说，假设在一个工业环境下，将208个铝电解槽串联在一起，且每个铝电解槽运行所需的直流电压约为4V，那么系列电源的直流电压值就需要达到832V左右，这时就可以将110KV以上的工业交流电通过降压整流的方式获得该直流电，为整个系列电解槽供电。

但是，上述铝电解槽串联的连接方式更适用于电解槽的正常运行状态，而在铝电解槽的焙烧启动阶段，各个阶段铝电解槽所需的电压会有不同，此时再采用系列电源就会使得铝电解槽焙烧启动阶段操作繁锁且不易受控，在现有技术中，在铝电解槽的启动过程中，需要不断调整电解质成分以及铝电解槽阴极和阳极之间的极距，但是这样的手段都会产生一定的弊端。

本方案采用的技术手段如下：在铝电解槽启动的初始阶段，首先在铝电解槽中加入焦粒通电完成焙烧后，断开铝电解槽的阳极母线与立柱母线的连接，并将所述铝电解槽的阴极汇流母线与上级电解槽阴极汇流母线短路；在铝电解槽逐渐启动的过程中，将独立交流电源连接在铝电解槽两端，继而在铝电解槽中加入电解质，并不断调整独立交流电源的电压、电流以及电流分布，直至铝电解槽中的电解质的温度升高到启动工艺要求的温度值之后，就可以将铝液灌入到铝电解槽中完成启动，最后将独立交流电源从铝电解槽两端拆卸，并将铝电解槽重新连接回系列电路中，使铝电解槽转入正常工作。对于串联的多个铝电解槽来说，都可以通过上述方式逐一的启动每一个铝电解槽。在本实施例中，投放到铝电解槽中的电解质可以为固体电解质，也可以为液体电解质，也就是说，本实施例提供的铝电解槽的启动方法既可以应用在干法启动过程中，也可以应用在湿法启动过程中。

在一个可选的实施方式中，步骤101具体可以采用以下方法来实现：断开铝电解槽的阳极母线与立柱母线的连接，并将铝电解槽的阴极汇流母线与上级电解槽阴极汇流母线短路，进一步的，独立交流电源的电流输出端口可以为一组或多组，此时可以将独立交流电源两端分别连接在所述铝电解槽的阴极(阴极汇流母线)和阳极(阳极母线或立柱母线)上。

在一个可选的实施方式中，上述独立交流电源的电流频率为50Hz～20000Hz，独立交流电源的电压值为0～50V，独立交流电源的电流值为系列电源电流值的20％～150％。在本实施例方式中，在将独立交流电源连接在铝电解槽上启动铝电解槽的过程中，可以不断调整独立交流电源的电压、电流和电流分布，使得铝电解槽能够达到启动工艺要求的温度值。需要说明的是，对于每个铝电解槽的启动过程来说，独立交流电源的电压、电流和电流分布调整方式都不相同，需要根据实际情况不断做出调整，所以本实施例对于独立交流电源的调整方法不做过多限定。

在一个可选的实施方式中，本实施例所提供的铝电解槽的启动方法具体可以应用于电解质投放到铝电解槽之前，直至铝液灌入到铝电解槽之后的阶段。也就是说，本实施例可以在完成焦粒焙烧，并将电解质投放到铝电解槽之前的阶段，断开铝电解槽与系列电源的连接，并将铝电解槽与独立交流电源进行连接，然后在铝液灌入到铝电解槽之后的阶段，关闭独立交流电源，断开独立交流电源与铝电解槽的连接，恢复铝电解槽与系列电源的连接，使得铝电解槽转入正常工作状态，即转入到电解状态。

在一个可选的实施方式中，独立交流电源还可以应用于铝电解槽的焦粒焙烧阶段。也就是说，本实施例可以在焦粒焙烧阶段就断开铝电解槽与系列电源的连接，并将铝电解槽与独立交流电源进行连接，然后在铝液灌入到铝电解槽之后的阶段，关闭独立交流电源，断开独立交流电源与铝电解槽的连接，恢复铝电解槽与系列电源的连接，使得铝电解槽转入正常工作状态。在本实施例中，将铝电解槽与独立交流电源进行连接的时机更早，启动效果也更好，当然，在其它实施方式中，在焦粒焙烧阶段完成之后，再将铝电解槽与独立交流电源进行连接也是可以的，但需要在电解质投放到铝电解槽之前将铝电解槽与独立交流电源进行连接，以保证铝电解槽的启动过程中始终与独立交流电源保持在连接状态。

在一个可选的实施方式中，步骤101具体可以采用以下方法来实现：在电解质由固体变为液体的过程中，将独立交流电源的电压值由3V左右逐步调整至7V，以使铝电解槽的温度达到900℃以上；在固体电解质完全熔化为液体电解质之后，将独立交流电源的电压值由7V逐步降低至4V，以使铝电解槽的温度达到940℃以上。

本实施例提供的铝电解槽的启动方法，首先在铝电解槽进入启动阶段之前，断开铝电解槽与系列电源的连接，并将铝电解槽与独立交流电源进行连接，然后按照铝电解槽的启动工艺，调整独立交流电源的电压、电流以及电流分布，以使铝电解槽达到启动工艺要求的温度值，继而在铝电解槽灌入铝液完成启动后，关闭独立交流电源，最后断开独立交流电源与铝电解槽的连接，恢复铝电解槽与系列电源的连接，以使铝电解槽转入正常工作状态。上述方法通过在铝电解槽的启动过程中将系列电源切换为独立的电源，使铝电解槽的启动过程易控，提高了启动过程中电解槽温度的控制精度，降低了操作难度及劳动强度；同时，上述方法通过采用交流电源启动铝电解槽，有效避免钠、铝等金属产物的析出，从而避免了电解槽阴极碳质材料的膨胀破损及化学侵蚀，减轻了启动过程对阴极尤其内衬材料的损害，有效的延长了电解槽的槽寿命。

通过以上的实施方式描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，首先在铝电解槽进入启动阶段之前，断开铝电解槽与系列电源的连接，并将铝电解槽与独立交流电源进行连接，然后按照铝电解槽的启动工艺，调整独立交流电源的电压、电流以及电流分布，以使铝电解槽达到启动工艺要求的温度值，继而在铝电解槽灌入铝液完成启动后，关闭独立交流电源，最后断开独立交流电源与铝电解槽的连接，恢复铝电解槽与系列电源的连接，以使铝电解槽转入正常工作状态。与现有技术相比，上述方法通过在铝电解槽的启动过程中将系列电源切换为独立的电源，使铝电解槽的启动过程易控，提高了启动过程中电解槽温度的控制精度，降低了操作难度及劳动强度；同时，上述方法通过采用交流电源启动铝电解槽，有效避免钠、铝等金属产物的析出，从而避免了电解槽阴极碳质材料的膨胀破损及化学侵蚀，减轻了启动过程对阴极尤其内衬材料的损害，有效的延长了电解槽的槽寿命。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种铝电解槽的启动方法，其特征在于，所述方法包括：

在铝电解槽进入启动阶段之前，断开所述铝电解槽与系列电源的连接，并将所述铝电解槽的阴极汇流母线和阳极母线或立柱母线分别与独立交流电源进行连接；

按照铝电解槽的启动工艺，在所述铝电解槽中加入电解质，并调整所述独立交流电源的电压、电流以及电流分布，以使所述铝电解槽中的电解质的温度升高并达到启动工艺要求的温度值；

在所述铝电解槽灌入铝液完成启动后，关闭所述独立交流电源；

断开所述独立交流电源与所述铝电解槽的连接，恢复所述铝电解槽与所述系列电源的连接，以使所述铝电解槽转入到正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述断开铝电解槽与系列电源的连接，并将所述铝电解槽的阴极汇流母线和阳极母线或立柱母线分别与独立交流电源进行连接，包括：

断开铝电解槽的阳极母线与立柱母线的连接，并将所述铝电解槽的阴极汇流母线与上级铝电解槽的阴极汇流母线短路；

将独立交流电源两端分别连接在所述铝电解槽的阴极汇流母线和阳极母线或立柱母线上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述独立交流电源的电流频率为50Hz～20000Hz，所述独立交流电源的电压值为0～50V，所述独立交流电源的电流值为所述系列电源电流值的20%～150%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝电解槽的启动方法具体应用于电解质投放到铝电解槽之前，至铝液灌入到铝电解槽之后的阶段。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝电解槽的启动方法还可应用于铝电解槽的焦粒焙烧阶段。

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