【文章內(nèi)容簡介】 預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn) ,這一技術(shù)已成功地應(yīng)用于焦作萬方鋁業(yè)集團(tuán)公司。目前電流效率達(dá)到 93%以上 ,鋁直流電耗達(dá) 13400ｋＷｈ /ｔ左右 ,生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)。 2021 年完成了 320ｋＡ大型預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn) ,電流效率達(dá) 94 92%,平均鋁直流電耗 13192ｋＷｈ /ｔ ,達(dá)到了法國鋁業(yè)公司開發(fā)的ＡＰ 30 大型電解槽的技術(shù)指標(biāo) ,最 近已和印度一家公司簽定了技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同 ,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的輸出。 (2)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)目前我國主要電解鋁廠均采用了計(jì)算機(jī)控制。自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)和智能模糊控制技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用使噸鋁節(jié)電在100ｋＷｈ左右。 (3)采用添加劑電解質(zhì)中添加氟化鎂、氟化鋁和鋰鹽等物質(zhì)可以改善電解質(zhì)的某些物化性能 ,從而提高電解過程中電流效率 (約 2%左右 )。降低電 9 解成本。在電解質(zhì)中加入添加劑目前已被廣泛應(yīng)用。 (4)電解槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)電解槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)已先后完成了槽殼結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、槽底保溫結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、陰極結(jié)構(gòu)及材料的改進(jìn)、陽極系統(tǒng)的改進(jìn)和 點(diǎn)下料系統(tǒng)的試驗(yàn)和應(yīng)用。此外 ,在電解工藝制度和煙氣凈化方面也取得了顯著成績。 存在的技術(shù)問題 (1)整體機(jī)械化裝備水平尚待提高盡管我國在鋁電解生產(chǎn)實(shí)踐中研究開發(fā)了一系列專用設(shè)備 ,如多功能聯(lián)合機(jī)組、地爬打殼機(jī)、筒式下料器等 ,但與國際先進(jìn)水平相比 ,機(jī)械化裝備水平尚需進(jìn)一步提高 ,主要表現(xiàn)在 : ａ、國產(chǎn)多功能聯(lián)合機(jī)組故障頻繁 ,制造質(zhì)量還不高 ,關(guān)鍵部件需要進(jìn)一步開發(fā) ,如扭拔機(jī)構(gòu) ,空壓系統(tǒng)及電氣控制部分。 ｂ、相配套的供料系統(tǒng)和槽上部下料系統(tǒng)跑、冒、漏現(xiàn)象嚴(yán)重 ,多功能機(jī)組受料問題需改進(jìn)提高 。對閘刀式下料和插 板式下料裝置應(yīng)改造成點(diǎn)式下料。 ｃ、與工藝操作相配套的設(shè)備需研究開發(fā) ,如出鋁及清理抬包的機(jī)械化 ,與電子計(jì)算機(jī)控制相適應(yīng)的打殼下料電磁閥的質(zhì)量及工作性能提高等。 ｄ、保證大型預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)用的壓縮空氣水分較大 ,這是目前全國各大鋁廠普遍存在的問題 ,盡管設(shè)有氣水分離器 ,但效果不理想 ,極易損壞各種電磁閥 ,造成一系列設(shè)備故障而影響生產(chǎn)。 ｅ、與鋁電解工藝操作相配套的其它設(shè)備需開發(fā) ,如陽極更換設(shè)備 ,要求不僅能準(zhǔn)確地拆卸和安裝 ,而且在更換時(shí)能處理殘極周圍的結(jié)殼及掉入槽中的電解質(zhì)塊 ,現(xiàn)場衛(wèi)生清理設(shè)備及電解槽一系列技術(shù)測試 設(shè)備等。 (2)鋁電解槽壽命短現(xiàn)在國際上的大型預(yù)焙鋁電解壽命在 7 年以上 ,有的已達(dá) 10 年 ,而我國鋁電解槽平均壽命僅 4 年左右。盡管經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實(shí)踐 ,采取了一系列技術(shù)措施 ,基本克服了電解槽早期破損問題 ,但槽壽命仍與世界先進(jìn)水平差距較大。 (3)自動(dòng)控制水平尚待進(jìn)一步提高盡管我國大部分鋁電解廠采用了電解槽槽控技術(shù) ,但整體的自動(dòng)控制水平仍然不高 ,與國外相比差距較大 ,主要表現(xiàn)在控制電解槽生產(chǎn)過程的信息取樣不完整 ,電解槽專家系統(tǒng)不完備 ,與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相配套的設(shè)備故障較多以及綜合的動(dòng)態(tài)研究不充分等。 10 鋁電解 技術(shù)的發(fā)展方向 (1)完善大型預(yù)焙槽技術(shù)在現(xiàn)有開發(fā)成功的 180ｋＡ、 280ｋＡ和 320ｋＡ大型預(yù)焙槽的基礎(chǔ)上 ,逐步完善。使其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)一步提高 ,達(dá)國際領(lǐng)先水平。 (2)自焙槽改造技術(shù)自焙槽目前約占我國鋁的總產(chǎn)能的一半左右 ,鑒于我國目前的經(jīng)濟(jì)狀態(tài) ,在短期內(nèi)全部淘汰是不可能的 ,因此 ,對自焙槽進(jìn)行技術(shù)改造是勢在必行的。 (3)加強(qiáng)“三場”技術(shù)研究只有認(rèn)真進(jìn)行“三場”技術(shù)研究 ,才能從根本解決目前電解槽結(jié)構(gòu)的不足 ,提高鋁電解技術(shù)水平。總之 ,我國鋁冶煉技術(shù)水平近些年來得到了迅速的發(fā)展 ,縮短了與發(fā)達(dá)國家的差距 ,但我們 還應(yīng)該看到 ,我國加入ＷＴＯ ,鋁冶煉工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn) ,加快技術(shù)進(jìn)步 ,提高鋁冶煉企業(yè)的競爭力是我們迫切的任務(wù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 機(jī)器的發(fā)展速度也較快。但對原有的設(shè)備進(jìn)行工藝和技術(shù)的改造 , 使其能滿足生產(chǎn)的需要 , 這樣不僅造價(jià)合理、上馬快 , 而且還可彌補(bǔ)設(shè)備的不足 , 減少投資 .用戶希望提供滿足生產(chǎn)需求 ,更為合理的生產(chǎn)設(shè)備。隨著機(jī)械產(chǎn)品國內(nèi)外市場競爭的日趨激烈 , 產(chǎn)品更新?lián)Q代速度進(jìn)一步加快 , 新產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短 , 使制造業(yè)向多品種、小批量生 產(chǎn)方式發(fā)展。不管是哪個(gè)國家哪個(gè)集團(tuán) , 要想在這場競爭中取勝 , 就必須使自己的制造業(yè)盡早適應(yīng)這個(gè)大市場的變化 , 將自己的制造業(yè)改造成具有精密、柔性、高效的現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)。 當(dāng)前 , 現(xiàn)代自動(dòng)化制造業(yè)的水平已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)化水平和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。 真空抬包是電解鋁冶煉過程中的一個(gè)重要設(shè)備，其主要功能是將電解槽中的電解鋁液吸出并倒運(yùn)至混合爐。中國鋁業(yè)河南分公司電解廠原電解槽為 65KA 自焙槽，年產(chǎn)鋁量為 3 萬噸，采用容重為 2噸的真空抬包來吸鋁，并配合 5 噸的敞口包來倒運(yùn)即可滿足生產(chǎn)的需要。隨著電解技改擴(kuò)建項(xiàng)目的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預(yù)焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬噸，為解決鋁液抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、鋁液熱量損失大的問題，需要研發(fā)容重為 46 噸無需中轉(zhuǎn)澆包倒運(yùn)的真空抬包。 隨著國內(nèi) 一些大型 預(yù)焙電 解槽的 研發(fā)成功 ， 電流 已陸續(xù)提 高至160KA、 200KA、 280KA、 320KA，電解槽產(chǎn)鋁量大增，小型吸鋁真空抬包已不能滿足生產(chǎn)的需要。 所以 , 解決這個(gè)問題的辦法只能是 :一方面要采用大 11 型的真空抬包，以擴(kuò)大鋁液的容量，另一方面提高機(jī)器的自動(dòng)化水平，采用電動(dòng)式和手動(dòng)式的傾轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)，使得操作更為方便。 2. 1. 大型吸鋁真空抬包的研發(fā) 有利于更好地滿足生產(chǎn)的需求，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，大大地提高生產(chǎn)進(jìn)度以及由此而牽扯到的生產(chǎn)收益問題。它做為一個(gè)生產(chǎn)的中間過程，對于生產(chǎn)的進(jìn)度來說至關(guān)重要，是生產(chǎn)所必不可少的一部分。 ． 有待 解決的主要關(guān)鍵問題 隨著國內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽的研發(fā)成功，需研發(fā)出相應(yīng)的大型吸鋁真空抬包以滿足生產(chǎn)的需要。 有待解決的主要關(guān)鍵問題有以下幾個(gè)： （ 1）包蓋與包體的密封及防變形措施。 （ 2）包襯及吸鋁管使用壽命。 （ 3）轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的 計(jì)算。 ． 解決這些問題所采用的方法 而需解決這些問題所采用的方法是： （ 1）包蓋與包體的密封及防變形措施。對于大型吸鋁真空抬包，包體直徑較大，包蓋與包體法蘭采用凸凹止口密封，密封件為石棉盤根。由于包蓋與包體受熱不均以及包體在起吊時(shí)的受力不均，容易導(dǎo)致包蓋與包體法蘭止口錯(cuò)位，從而引起密封不嚴(yán)。對于這個(gè)問題，一方面要加強(qiáng)包體與包蓋強(qiáng)度，包體與包蓋均需加筋，采用厚法蘭。另一方面要采用合理的密封方式，可將包蓋法蘭嵌入至包體法蘭內(nèi)，形成雙重止口密封，一旦小止口密封失效，可啟用大止口密封。 （ 2）包襯及吸鋁管使 用壽命。對于小型吸鋁真空抬包，由于其直徑小、高度低，采用耐火磚砌包襯，其強(qiáng)度足可滿足其使用壽命，對于大型吸鋁真空抬包，由于其容積大，包襯必需采用澆注料整體澆注，其強(qiáng)度才可滿足使用壽命。吸鋁管屬耗損件 ,為提高其使用壽命 ,可采用耐溫 900℃ 以上的耐熱鐵鑄造，并需進(jìn)行熱處理，耐熱鐵材質(zhì)中 Si含量不可過高，以防止和 12 電解槽中的氟化鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響吸鋁管使用壽命。 （ 3）轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算。對于大型吸鋁真空抬包，由于采用電動(dòng)操作，從操作安全的觀點(diǎn)出發(fā)，轉(zhuǎn)軸位置應(yīng)高于空包和滿包的重心。抬包傾轉(zhuǎn)力矩 M 包 括空抬包包體所引起的轉(zhuǎn)矩 M1，以及在澆注過程中由于鋁液不斷傾出，余留在抬包內(nèi)的鋁液所引起的轉(zhuǎn)矩 M2，此外還有轉(zhuǎn)軸與其軸頸的摩擦力矩 M3，三者均為轉(zhuǎn)角θ的函數(shù)。 M=M1+M2+M3 3. 研發(fā)工作的前提及進(jìn)行的條件 ． 研究的前提與假設(shè) 本次的設(shè)計(jì)課題是由指導(dǎo)老師提出，并對已有的產(chǎn)品進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，在此基礎(chǔ)上，而得來的一些基本前提。如 中國鋁業(yè)河南分公司電解廠原電解槽為 65KA 自焙槽，年產(chǎn)鋁量為 3 萬噸，采用容重為 2 噸的真空抬包來吸鋁，并配合 5 噸的敞口包來倒運(yùn)即可滿足生產(chǎn)的需要。而現(xiàn)在隨著電解技改擴(kuò)建項(xiàng)目 的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預(yù)焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬噸，為解決鋁液抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下、鋁液熱量損失大的問題，需要研發(fā)容重為46 噸無需中轉(zhuǎn)澆包倒運(yùn)的真空抬包。隨著國內(nèi)一些大型預(yù)焙電解槽的研發(fā)成功， 電流已陸續(xù)提高至 160KA、 200KA、 280KA、 320KA，電解槽產(chǎn)鋁量大增，小型吸鋁真空抬包已不能滿足生產(chǎn)的需要。為此我們需要對原有的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，以滿足生產(chǎn)要求。原有的產(chǎn)品是為 2 噸左右的小型抬包機(jī)構(gòu) ，并且需要中轉(zhuǎn)澆包進(jìn)行倒運(yùn)，我們對此進(jìn)行假設(shè)，如果可以撤去中轉(zhuǎn)澆包，與小型抬包合為一體，這樣不僅方便，而且 簡化