第五章——铝电解生产中的常规测量资料

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1、5. 铝电解生产中的常规测定现代铝电解工艺虽然有了计算机控制系统，但由于可在线检测的参数有限，因此还需要 辅以多种由人工进行的常规测定，才能全面地掌握电解槽的运行状况，并为调整和改进生产 技术条件与操作方法提供依据，同时为电解槽的深入研究或技术改进积累资料。并且，随着 生产自动化程度的提高和管理理念与方法的变革，现代铝电解生产已从过去的粗犷型、经验 式操作与管理模式，转变为精细化、数据化与科学化的操作与管理模式，特别是大型铝电解 企业力图建立管控一体化系统，强调生产管理者借助完整的数据检测和计算机信息进行生产 过程分析与决策，因而对人工常规检测的规范性、可靠性和精确性以及对数据的计算机录入 提

2、出了更高的要求。铝电解生产中的常规测定除了少数需要由专门机构和使用特殊设备进行检测外，大部分 测量方法简单，操作易行，故一般由电解工或现场技术人员兼任检测工作。5.1 铝液高度、电解质高度测定铝液高度和电解质高度是电解槽的重要技术条件之一，其测定既是决定出铝量的需要， 又是掌握技术条件的需要，对于了解电解槽的运行状况，特别是热平衡状态至关重要，因此 这项工作也是操作工人和管理人员需要天天进行的。5.1.1 测定作业安排根据不同需要，有一点测定与多点测定之分。一点测定作为快速测定，主要用于每天（粗 略地）了解技术条件变化情况。多点测定用于技术条件管理和决定出铝量（例如三点测定）； 或临时性地用于

3、全面分析特定槽况或者作为技术资料用于科学研究（例如六点测定）。由于 电解槽的槽底一般存在变形，加之槽内铝液与电解质的界面受磁场的影响也会弯曲（详见本 书第三篇第四章“铝电解槽的物理场”），因此测点越多，越能反映铝液及电解质真实高度和 槽底真实状况。对于 300kA 以上的特大容量电解槽，由于槽底面积大，多点测定的测点数 可增加，例如三点测定增至五点测定，六点测定增至10 点测定。许多铝厂为了确保出铝决策的正确性，将用于决定出铝量的三点测定（特大型槽采用五 点测定）规定为例行作业。例如，每槽相隔5 天进行一次三点测量，每个厂房根据槽数按每 天三班工作制排出每班测量的槽数，各班按此顺序进行测量作业

4、，测量必须在出铝前进行； 每个槽子三点测量完后，算出平均值作为本次测定值，再将之与上次的测定值进行加权平均， 获得的加权平均值作为该槽的测量结果；再将结果与前一次测量值进行比较，若出现20mm 以上的差别，需要重新测量，最后将数据输入计算机；计算机根据输入的数据计算出到下次 测量期内的出铝量来；出铝工即照此指示量进行出铝。5.1.2 测定作业准备（1）确认测定的槽号；（2）检查测定工具（倾斜角度为45 度的测定钎、水平仪、刻度尺、铝耙、天车、炭渣 瓢、铁锹、扫把、记录本）。5.1.3 测定作业实施（1）测定位置一点测量一般在出铝口（图 5-1所示的出铝端测点），或随阳极更换时在更换位置进行；

5、三点测量一般在图5-1所示的A面（进电端）取三个测量点（即大面全长1/4、1/2、和3/4 处）；六点测量一般在图 5-1 所示的 A、 B 两个大面对称地各取三个测量点。大面的测点位 于阳极之间的间缝（靠近操作面）。由于新极而不能测定的情况，多点测定的地方可以变更。A面（进电端）出铝端B 面（出电端）图 5-1 铝液、电解质高度测点（开孔位置）分布示意图（2）打开测定孔预热需要预热的工具；操作排风量转换阀门（增大电解槽抽风量），揭开测定处的炉盖； 操作气缸控制杆，打开出铝孔（一点测定）；用铝耙扒开测定处的氧化铝（多点测定）；用天 车打击头在阳极与阳极之间打开一个直径1020cm的孔（多点测定

6、），注意不能碰到阳极， 以防把阳极扎坏；天车扎完孔后，电解工用钻子将孔口清理好，保证测定钎顺利插入炉底。（ 3）打捞炭渣用炭渣瓢打捞测定开口处的炭渣。（4）测定的方法参见图 5-2 和 6-3，把水平仪放置在测定钎上，把钎头插于炉底；保持水平仪的水平， 静置5秒钟；取出测定钎放在较平的地面（或槽沿板）上，用水平仪使其保持水平状态；用 刻度尺以 1cm 为单位，在铝水电解质的交界线（可凭肉眼观察出）和总高线上读数、记 录。电解质高度=总高一铝水高度。水平仪水泡居中图 5-3 铝液、电解质高度测定示意图（测定钎取出后在水平面上量取高度）5.1.4 测定完毕后的处理（1）全部测定完毕后，把工具送回原

7、处；将炭渣铲到炭渣箱；用结壳块将测定洞堵好 （出铝口处的一点测定不用堵）；清扫槽沿板卫生；盖好炉盖，并把排风量转换阀门复位。（2）计算测定数据的平均值（或加权平均值）。（3）把测定记录提交相关人员，并按规程输入计算机系统。5.2 电解质温度测定电解质温度是反映电解槽的运行状态和影响电解槽的技术经济指标（尤其的电流效率） 的主要工艺参数之一，因此管理人员必须准确掌握电解质温度的变化情况，因此测量次数频 繁，一般每日每槽至少测定一次，许多铝厂每班测定一次。5.2.1 测定作业准备（1）确认测定炉号；（2）向计算机室查询被测槽的 AE 发生时间（对测定前三个小时内发生的效应进行记 录）；（3）准备并

8、检查测定工具（热电偶、手持式热电偶架、数字测温表、记录表）。（4）测点选择：对于一般性的技术了解和掌握，通常在出铝口测量。尽量在固定点测 量可以避免不同测点处的温差影响对温度变化趋势的判断。对于电解槽温度场的研究，必须 选择多点测量，具体按要求进行，但应避开两天内才换上的新极处。5.2.2 测定作业实施（1）把出铝端盖板中任一块移开50cm的宽度；（2）操作气缸控制杆，打开出铝洞；（3）握住手持式热电偶，从出铝洞口插入热电偶，目测插入热电偶的深度，约15cm,角度30600(参见图5-4)(4) 打开数字测温表的开关，待数字测温表的显示稳定，记录温度； ( 5)取出热电偶，盖好出铝端盖板。5.

9、2.3 须终止测定或测定异常的情形(1) 测定须终止的情况：当出现下列情况：如降电流、停电，或测定中发生AE,或 进入换极，或进行出铝，须终止测定。(2) 测定值异常的情况：当出现测定温度在900C以下或1000r以上，或数字测温表 的显示不稳定、摆动大，要取出热电偶，查看热电偶是否损坏，如损坏应更换新的热电偶5.2.4 测定完毕后的处理(1) 所有测定工作结束后，收拾工具，放到指定的地点。(2) 将测定值及被测槽号、时间、槽电压、AE后的时间等一并记录。(3) 把测定记录提交相关人员，并按规程输入到计算机系统。阳极mc .L电解质铝水图 5-4 温度测定示意图5.3 阳极电流分布测定在预焙电

10、解槽生产过程中，阳极电流分布的测量是最常进行的。电解槽焙烧时，每天必 须进行全极电流分布测量，以检查阳极导电情况；生产槽新阳极换上达16小时必须测量电 流承担量，检查阳极高度设置情况，以便进行调整；生产槽一旦出现槽况异常(电压针振) 或阳极病变，首先进行检查的项目便是阳极电流分布。因此，阳极电流分布的测量工作天天 有，班班有，要求从操作工人到现场技术管理人员人人会做。也基本相等。当电流通过阳极导杆时，便产生电压降，通过测量等距离上的电压降大小，便 反映出通过导杆的电流多少，不必进行数字转换。主要测量工具为电压表和等距压降测定棒（或称测量叉）。电压表用量程为25mV、50mV两档的普通电压表（现

11、场叫毫伏表）。一般用25mV量程。 为了屏蔽磁场影响，通常将电压表装在一铁盒内，正面开了矩形孔，以便观察读数。测量叉及测量方式如图5-5所示，测量杆用螺丝固定在绝缘板中央，金属测量棒固定在 绝缘板两端，形成一矩形叉（用于叉住阳极导杆），两根导线分别接在两测量棒上，穿过测 量杆与电压表相接。图 5-5 阳极等距压降测量叉及测量示意图5.3.2 测定作业准备确认测定的炉号；准备并检查测定工具（电压表、测量叉、记录本）。5.3.3 测定作业实施（1 ）将导线连接在电压表的正极和5 0mv 的接线柱后，放置在炉面的中央；（2）操作排风量转换阀门（增大电解槽抽风量）；（3）揭开A、B两侧被测阳极对应处的

12、槽盖板；（ 4 ）使测定棒的正极端朝铝导杆的上部，然后使正极和负极端与铝导杆完全接触（见 图 5-5）；（5）从电压表的零位开始，以O.lmV为单位读数并记录（按极号记录清楚）。5.3.4 须终止测定的情形须终止测定的情形包括：测定槽发生AE时；对地电压异常时；降电流时；出铝时；阳 极更换时；抬母线时。（2）测定数据处理：计算全槽全部阳极测定值的平均值。在平均值的两头取一区间， 作为合格范围。测定值在 2.0mV 以下的要查对换该极的时间。超出合格范围的应视情况进 行调极。以某厂160kA电解槽为例，每槽24块阳极，导杆截面积为130X 1.30mm,测量叉 的两测量棒之间的距离为40cm,引

13、出导线为5m，加上各接点的电压降，所测距离的电压平 均约7mV, 般取68mV为合格区间。对于新换阳极16小时电流分布在46mV为宜。（3）把测定记录提交相关人员，并按规程输入到计算机系统。5.4 阳极压降测定测定阳极压降的主要目的是为技术改进提供资料，因而只在需要时进行测定。5.4.1 测定作业准备确认测定的槽号；准备并检查测定工具（电压表、等距压降测定棒、导线、扫把、铝耙、 炭渣瓢、多功能天车、记录纸）；预热需要预热的工具。5.4.2 测定作业实施（1）电压表的连接用导线将正、负极测定棒各自连接到电压表的正、负极。（2）打开测定洞测定处：A、B侧所有的阳极。操作排风量转换阀门（增大电解槽抽

14、风量）；取下测定处的槽盖板；用铝耙扒开测定处 的氧化铝；用多功能天车打击头在测定处的每对阳极之间打开直径约20cm的洞；用炭渣瓢 打捞炭渣。（3）进行测定 将正极测定棒插在阳极爆炸焊片上；将负极测定棒钩住阳极的底面；当电压表稳定时以5mV 为单位读数记录；负极测定棒在使用 2 次后必须更换，等完全冷却之后才能再使用。（4）阳极电流分布的测定 进行阳极压降的测定必须同时进行阳极电流分布的测定。5.4.3 须暂停测定的情形当测定槽发生AE时，或对地电压异常时，或降电流时，或出铝时，或槽电压异常时暂 停测定。5.4.4 测定完毕后的处理（1）测定结束后将工具送回指定的位置；用结壳块将测定洞堵好；清扫

15、槽沿板卫生； 盖好槽盖板，操作排风量转换阀门复位。（2）处理测定数据： 计算全槽全部阳极的阳极压降测定值的合计值与平均值。 用各阳极的阳极电流密度分布测定值（即等距压降值）作为加权系数，计算电解槽阳 极压降的加权平均值作为被测槽的阳极压降值。以全槽有24个阳极为例，阳极压降为：5.5 阳极上覆盖料高度的测定阳极上保温料高度对电解槽的热平衡、能耗乃至槽膛形状均有用药重大影响，因此需要 较经常地测量。测量方法一般采用目测法。5.5.1 测定基准的确定目测的基准如图5-6所示。由于阳极炭块表面到钢梁表面的高度一定（例如31.5cm）, 因此将这段高度分成7份，每份4.5cm。目测时打开槽盖观察A12O3埋住钢爪（及横梁）的 高度，例如埋住4份，高度便为4X4.5cm = 18cm，依次类推。6420图 5-6 阳极上覆盖料高度目测基准图（分为7等分）5.5.2 全极测定法（测定槽内全部阳极）的测定作业实施（ 1）操作排风转换阀门（增大电解槽抽风量）；（2）在A、B两侧大面各三处地方打开槽盖板（位置为大面全长1/4、1/2、和3/4处所 对应的盖板），对于阳极数较多（如40块）的特大型槽，则在A、B两侧各五处地方打开槽 盖板（位置为大面全长1/6、 1/3、 1/2、 2/3、 5/6