【文章內(nèi)容簡介】 預焙槽工業(yè)試驗 ,這一技術已成功地應用于焦作萬方鋁業(yè)集團公司。目前電流效率達到 93%以上 ,鋁直流電耗達 13400ｋＷｈ /ｔ左右 ,生產(chǎn)運行平穩(wěn)。 2021 年完成了 320ｋＡ大型預焙槽工業(yè)試驗 ,電流效率達 94 92%,平均鋁直流電耗 13192ｋＷｈ /ｔ ,達到了法國鋁業(yè)公司開發(fā)的ＡＰ 30 大型電解槽的技術指標 ,最 近已和印度一家公司簽定了技術轉(zhuǎn)讓合同 ,實現(xiàn)了技術的輸出。 (2)計算機控制技術目前我國主要電解鋁廠均采用了計算機控制。自適應控制技術、模糊控制技術和智能模糊控制技術的開發(fā)應用使噸鋁節(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用。 (4)電解槽結(jié)構(gòu)的改進電解槽結(jié)構(gòu)的改進已先后完成了槽殼結(jié)構(gòu)的改進、槽底保溫結(jié)構(gòu)的改進、陰極結(jié)構(gòu)及材料的改進、陽極系統(tǒng)的改進和 點下料系統(tǒng)的試驗和應用。此外 ,在電解工藝制度和煙氣凈化方面也取得了顯著成績。 存在的技術問題 (1)整體機械化裝備水平尚待提高盡管我國在鋁電解生產(chǎn)實踐中研究開發(fā)了一系列專用設備 ,如多功能聯(lián)合機組、地爬打殼機、筒式下料器等 ,但與國際先進水平相比 ,機械化裝備水平尚需進一步提高 ,主要表現(xiàn)在 : ａ、國產(chǎn)多功能聯(lián)合機組故障頻繁 ,制造質(zhì)量還不高 ,關鍵部件需要進一步開發(fā) ,如扭拔機構(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)象嚴重 ,多功能機組受料問題需改進提高 。對閘刀式下料和插 板式下料裝置應改造成點式下料。 ｃ、與工藝操作相配套的設備需研究開發(fā) ,如出鋁及清理抬包的機械化 ,與電子計算機控制相適應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備需開發(fā) ,如陽極更換設備 ,要求不僅能準確地拆卸和安裝 ,而且在更換時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)生清理設備及電解槽一系列技術測試 設備等。 (2)鋁電解槽壽命短現(xiàn)在國際上的大型預焙鋁電解壽命在 7 年以上 ,有的已達 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)實踐 ,采取了一系列技術措施 ,基本克服了電解槽早期破損問題 ,但槽壽命仍與世界先進水平差距較大。 (3)自動控制水平尚待進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 ,但整體的自動控制水平仍然不高 ,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 ,與計算機控制技術相配套的設備故障較多以及綜合的動態(tài)研究不充分等。 10 鋁電解 技術的發(fā)展方向 (1)完善大型預焙槽技術在現(xiàn)有開發(fā)成功的 180ｋＡ、 280ｋＡ和 320ｋＡ大型預焙槽的基礎上 ,逐步完善。使其各項技術指標進一步提高 ,達國際領先水平。 (2)自焙槽改造技術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)濟狀態(tài) ,在短期內(nèi)全部淘汰是不可能的 ,因此 ,對自焙槽進行技術改造是勢在必行的。 (3)加強“三場”技術研究只有認真進行“三場”技術研究 ,才能從根本解決目前電解槽結(jié)構(gòu)的不足 ,提高鋁電解技術水平?？傊?,我國鋁冶煉技術水平近些年來得到了迅速的發(fā)展 ,縮短了與發(fā)達國家的差距 ,但我們 還應該看到 ,我國加入ＷＴＯ ,鋁冶煉工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn) ,加快技術進步 ,提高鋁冶煉企業(yè)的競爭力是我們迫切的任務。 隨著科學技術的發(fā)展 , 機器的發(fā)展速度也較快。但對原有的設備進行工藝和技術的改造 , 使其能滿足生產(chǎn)的需要 , 這樣不僅造價合理、上馬快 , 而且還可彌補設備的不足 , 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)設備。隨著機械產(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。不管是哪個國家哪個集團 , 要想在這場競爭中取勝 , 就必須使自己的制造業(yè)盡早適應這個大市場的變化 , 將自己的制造業(yè)改造成具有精密、柔性、高效的現(xiàn)代自動化制造業(yè)。 當前 , 現(xiàn)代自動化制造業(yè)的水平已成為衡量一個國家工業(yè)化水平和綜合實力的重要標志。 真空抬包是電解鋁冶煉過程中的一個重要設備，其主要功能是將電解槽中的電解鋁液吸出并倒運至混合爐。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 噸的敞口包來倒運即可滿足生產(chǎn)的需要。隨著電解技改擴建項目的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬噸，為解決鋁液抽吸運轉(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)澆包倒運的真空抬包。 隨著國內(nèi) 一些大型 預焙電 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 , 解決這個問題的辦法只能是 :一方面要采用大 11 型的真空抬包，以擴大鋁液的容量，另一方面提高機器的自動化水平，采用電動式和手動式的傾轉(zhuǎn) 機構(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，進一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，大大地提高生產(chǎn)進度以及由此而牽扯到的生產(chǎn)收益問題。它做為一個生產(chǎn)的中間過程，對于生產(chǎn)的進度來說至關重要，是生產(chǎn)所必不可少的一部分。 ． 有待 解決的主要關鍵問題 隨著國內(nèi)一些大型預焙電解槽的研發(fā)成功，需研發(fā)出相應的大型吸鋁真空抬包以滿足生產(chǎn)的需要。 有待解決的主要關鍵問題有以下幾個： （ 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的受力不均，容易導致包蓋與包體法蘭止口錯位，從而引起密封不嚴。對于這個問題，一方面要加強包體與包蓋強度，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)生化學反應，影響吸鋁管使用壽命。 （ 3）轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計算。對于大型吸鋁真空抬包，由于采用電動操作，從操作安全的觀點出發(fā)，轉(zhuǎn)軸位置應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)工作的前提及進行的條件 ． 研究的前提與假設 本次的設計課題是由指導老師提出，并對已有的產(chǎn)品進行參觀實習，在此基礎上，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 噸的敞口包來倒運即可滿足生產(chǎn)的需要。而現(xiàn)在隨著電解技改擴建項目 的完成，電解槽變?yōu)?85KA 預焙槽，電解廠年產(chǎn)鋁量為 5 萬噸，為解決鋁液抽吸運轉(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)澆包倒運的真空抬包。隨著國內(nèi)一些大型預焙電解槽的研發(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)品進行改進，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構(gòu) ，并且需要中轉(zhuǎn)澆包進行倒運，我們對此進行假設，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