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400 kA铝电解槽工艺技术评判方法的研究.pdf
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1、第 51 卷 第 1 期有色金属设计Vol.51 No.12024 年 3 月Nonferrous Metals DesignMar.2024收稿日期:2023-05-16作者简介:李坤(1984),男,云南曲靖人,工程师。主要研究方向:铝电解。E-mail:dvs164 通讯作者:陶宣行(1991),男,云南宣威人,工程师。主要研究方向:铝电解生产管理。400 kA 铝电解槽工艺技术评判方法的研究李坤,陶宣行,耿家荣,寸跃祖,沈应仆,孙啸飞,李文虎,赵兵(云南云铝泽鑫铝业有限公司,云南 富源 655500)摘要:电解槽的槽况、工艺都因槽而异,想要统一管理就要先把电解槽的整体情况分类。电解槽分
2、类管理重点解决的问题是电解槽的一致性,其中包括工艺条件的一致性,生产槽况的一致性、控制思路的一致性、经济指标的一致性等,一致性可以减少非正常问题的发生,让电解槽受控并持续改进电解槽状况。通过对电解槽进行分类管控,区别制定管控标准和措施,使不同类别的电解槽的运行状一致,便于生产管控和指标优化。关键词:电解槽;持续改进;一致性中图分类号:TF821文献标识码:B文章编号:1004-2660(2024)01-0052-12A Study on Technology Evaluation Method of 400 kA Aluminum Electrolytic CellsLI Kun,TAO Xu
3、anxing,GENG Jiarong,CUN Yuezu,SHEN Yingpu,SUN Xiaofei,LI Wenhu,ZHAO Bing(Yunnan Yunlv Zexin Aluminum Industry Co.,Ltd.,Fuyuan,Yunnan,655500,China)Abstract:The conditions and processes of electrolytic cells vary from cell to cell.If unified management is re-quired,the overall conditions of electrolyt
4、ic cells shall be classified first.The key problem to be solved for clas-sified management of electrolytic cells is the consistency of electrolytic cells,including the consistency of process conditions,production cell conditions,control ideas and economic indicators.Consistency results in the reduc-
5、tion in abnormal problems,controlled electrolytic cells and continuous improvement in conditions of electrolytic cells.Through classified control of electrolytic cells,based on cell-specific control standards and measures,the operation status of different types of electrolytic cells is consistent,wh
6、ich facilitates production control and indicator optimization.Keywords:Electrolytic cell;Continuous improvement;Consistency0 引 言铝企业的工艺技术评判一直都是经验式管理,以人传、帮、带人的方式,个人以自己的理解来控制电解槽的工艺,不同人有不同的理解,带来的结果就是电解槽的工艺控制方向不同,导致工艺执行力低,最终结果就会出现工艺偏差大1。通过对电解槽工艺技术评判的研究结果应用,可以让电解槽经验式管理向数据化管理转变,电解槽分散式管理向集中式管理转变,电解槽差异化管理向标准
7、化管理转变2。最终实现电解槽长寿命,运行安全、平稳、高效的目的。1 铝电解工艺技术评判方法概述电解工艺评判方法管理模式的形成是在标准化体系、精益化生产、数据化分析的理念引导下形成的3,是针对电解生产的标准化、精益化、数据化的管理模式;运用标准化生产、精益质量管理的思想,统计过程质量控制,数据分析来管理电解槽,形成了工艺评判方法。把生成工艺、生成操作、经济指标完全数据化,用数据特征代替定性描述,用数据指标分析评价生产状态,形李坤,陶宣行,耿家荣,等:400 kA 铝电解槽工艺技术评判方法的研究成规范的数据管理模式。以正常生产工艺技术标准、启动后期管理标准、启动焙烧标准、操作质量标准为依据,实现数
8、据化管控生产。达到延长电解槽寿命,降低电耗实现电解槽安全平稳运行。电解 系 列 不 同,槽 型、槽 龄 结 构 复 杂 多样4,按照槽型、槽龄对电解槽进行分类,并对每一类电解槽的工艺参数进行科学合理匹配,从槽况有序、运行曲线、槽况级别 3 个维度对所有电解槽进行综合评判,评判出 A、B、C、D、E类槽建立数据库。A 类槽表示电解槽各项指标都是优秀,电解槽槽况最好,E 类槽则是最差。2 铝电解槽分类2.1 工艺技术级别分类制定工艺技术标准,标准制定是根据生产实际总结而来,符合工艺路线。根据工艺技术标准从 10 方面把电解槽分为 5 类电解槽,电解槽工艺技术分类标准见表 1。2.2 电解槽槽况分类
9、及槽况运行曲线分类电解槽技术标准分类完成后,又从电解槽槽况是否有序、运行曲线情况 2 方面进行细化,所对应的结果和技术标准分类一一对应,槽况分类标准见表 2。表 1 技术规范评判分级表Tab.1 Technical specification evaluation(classification)技术级别项目分子比温度平面设定电压曲面槽设定电压电流效率出铝量铝水平电解质水平直流电耗炉底压降E2.659804.344.1590.5%380D2.60-2.65970-9804.27-4.344.10-4.15 90.5%-91.5%2 980-3 02030-3516-2014 060-14 134
10、 380C2.55-2.60960-9704.2-4.274.05-4.10 91.5%-92.5%3 020-3 06030-3516-2013 678-13 756 380B2.5-2.55950-9604.13-4.24.00-4.05 92.5%-93.5%3 060-3 10030-3516-2013 305-13 386 370A2.40-2.50940-9504.1393.5%3 10030-3516-2013 162360D2.549534.0192.5%3 000511353301805 690360C2.519513.98093.0%3 010511353301805 72
11、1360B2.489493.95093.5%3 020511353301805 752360A2.459473.92093.8%3 030511323301805 767340注:A、B、C、D、E 5 个级别,按技术规范评判表分级。2.2.1 槽况有序分类A 类:槽况稳定。电流效率93.5%,工艺条件合格率95%,基础工作达标率95%,电压偏差20 mV,效应系数0.01 次/槽日,炭渣分离好,铝 液 铁 含 量 0.08%,铝 液 硅 含 量0.03%,坚持工艺标准管理,坚持精益操作,采取周评判;B 类:槽况不稳定。电流效率93.5%,工艺条件合格率95%,电压偏差20 mV,效应系数0.
12、01 次/槽日,炭渣 分 离 好,铝 液 铁 0.08%,铝 液 硅 含 量0.03%,坚持工艺标准管理,坚持精益操作,确定调整策略,调整期(12)周,采取日评判跟踪;C 类:槽况恶化。电流效率92%,工艺条件合格率20 mV,效应系数0.08%,铝液硅含量0.03%,炉底压降400 mV,集中会诊确定调整方案,适时跟踪;D 类:槽况无序。电流效率90%,工艺条件合格率30 mV,效应系数0.10%,铝液硅含量0.035%,炉底压降420 mV,紧急集中会诊确定调整方案,适时跟踪;E 类:槽况长期不稳定。电流效率85%,工艺条件合格率35 mV,效应系数0.15%,铝液硅含量 0.040%,炉
13、底压降440 mV,紧急集中会诊确定调整方案,适时跟踪。2.2.2 运行曲线分类从历史情况来看,曲线的走势最差情况就是异常电解槽,因此将曲线是否有序细化为 4 类。A:曲线有序。周曲线符合度(过欠均匀、电压正弦曲线)95%;B:曲线基本有序。曲线出现毛刺,周曲线符合度(过欠均匀、电压正弦曲线)90%,稍做技术调整就可以很快恢复,稳定操作;C:曲线无序。周曲线符合度(过欠均匀、电压正弦曲线)80%,需人工现场干预并调整技术条件,稳定操作;D:曲线异常。曲线波动大,周曲线符合度(过欠均匀、电压正弦曲线)925925925925925温度范围/下限935937939941943上限961959957
14、955953平均目标935948948948948炉底压降VC/mv380380380370350阳极压降Va/mv359359359359359母线压降Vex/mv235235235235235分解电压E0/mv1 7001 7001 7001 7001 700电解质压降Ee/mv1 1801 1801 1801 1801 180设定电压下限Vset/mv4.3404.2704.2004.1303.920设定电压上限Vset/mv4.5004.3404.2704.2004.13045李坤,陶宣行,耿家荣,等:400 kA 铝电解槽工艺技术评判方法的研究电流效率范围/%下限90.0%90.5%
15、91.5%92.5%93.5%上限90.5%91.5%92.5%93.5%94.0%目标值90.3%91.0%92.0%93.0%93.8%出铝量范围Q/kg2 5002 9803 0203 0603 1002 9803 0203 0603 1003 200目标值2 7403 0003 0403 0803 150AlF3 添加量/kg5151515151NB 设定/(min/次)下限130130130130130上限140140140140140目标135135135135135铝水平下限300300300300300上限400380360350350目标350340330325325电解质水
16、平下限1616161616上限2020202020目标1818181818氧化铝量下限5 5695 6315 6925 752上限5 5695 6315 6925 754目标5 5575 6005 6615 7235 7523.2 电解槽控制规范在生产过程中,工艺控制按表 3 中的标准控制,其中几个关键指标尤为重要,为此也制定了控制规范,关键技术标准控制范围见表 4。表 4 关键技术标准控制规范表Tab.4 Control specifications for key technical standards电压调整调整周期24 hNB 间隔调整调整周期24 h氟化铝下料间隔调整调整周期7 d3
17、.3 趋势变化应对规范生产过程复杂多变,不同的人如果没有标准执行按各自理解,同样的操作可能带来不同的结果5,为此制定了参数控制的方向及应对措施。而趋势评判可以参考槽温、铝水平、电解质水平、分子比等参数的平均值来做出相应判断,趋势变化应对规范见表 5。表 5 趋势变化对应规范表Tab.5 Corresponding specifications for trend change序号控制方向1各单项数据的趋势用于判断各工区整体控制情况。2综合各项数据判断电解槽的运行趋势。3电解槽各项技术指标稳定,槽况正常,继续保持。4电解质水平上涨或收缩,其它技术指标稳定,槽况正常,重点评估物料平衡。5铝水平上涨
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