大型铝电解槽设计参数的选择与优化研究
摘要
霍尔-埃鲁铝电解槽经过了一百多年的发展，技术已经很成熟，今后其发展方向是大容量、大型化、自动化程度高的预焙阳极电解槽，现代铝电解追求高效、低污染、低能耗的工艺。本着这种思想，以国内外生产实践为基础，结合我国近几年来铝电解生产中“四低一高”的工艺条件，综合考虑多种因素，对200-300kA预焙阳极电解槽的技术经济指标进行了充分的选择与论证，对电解中的物料平衡、电压平衡、能量平衡进行了核算。所设计槽体为侧部散热、底部保温型，采用通长半石墨质阴极炭块，阳极投影与阴极正对，采用化学防渗技术与焦粒焙烧技术，以达到延长槽寿命的目的；进电方式采用大面四点进电，以有效减少磁场干扰，保证电解槽生产平稳进行。
During the last century, the Hall-Heroult cell was developed a lot, the technique is already very mature. Its development direction is prebaked anode cell which has big capacity, large-size cell structure and highly automation control system. In modern aluminum electrolysis people pursue high efficiency, low pollution and imbecility energy consumption. Being in the light of this kind of thoughts, based on the domestic and international industrial practice, together with the technical experience "Four low One high" in domestic aluminum industrial, I have designed the 200-300kA aluminum electrolysis cell, chosen and fully proved its technical economic parameters, accounted the material balance, voltage balance and energy balance. The designed cell is side-hot-spreading and bottom-hot-keeping, adapting half-graphite coke cathode whose width is coincide with the projection of the anode and chemically forestalling seepage technique and coke preheat technique prolong the cell's life. The mode of current input is four points in the big surface so as to efficiently decrease the magnetic field disturbance and accordingly to make the cell run more stably.
During the last century, the Hall-Heroult cell was developed a lot, the technique is already very mature. Its development direction is prebaked anode cell which has big capacity, large-size cell structure and highly automation control system. In modern aluminum electrolysis people pursue high efficiency, low pollution and imbecility energy consumption. Being in the light of this kind of thoughts, based on the domestic and international industrial practice, together with the technical experience "Four low One high" in domestic aluminum industrial, I have designed the 200-300kA aluminum electrolysis cell, chosen and fully proved its technical economic parameters, accounted the material balance, voltage balance and energy balance. The designed cell is side-hot-spreading and bottom-hot-keeping, adapting half-graphite coke cathode whose width is coincide with the projection of the anode and chemically forestalling seepage technique and coke preheat technique prolong the cell's life. The mode of current input is four points in the big surface so as to efficiently decrease the magnetic field disturbance and accordingly to make the cell run more stably.
引文
[1] 高钛，冯学用．200kA级铝电解槽物理场测试与分析．轻金属．2003(8)：23-26
[2] 姚世焕．200kA预焙槽的设计构思．轻金属．1998(5)：27-29
[3] 姚世焕．200kA预焙槽的设计构思(兼论2000年我国采用多大容量预焙槽的问题)．轻金属．1998(7)：27-32
[4] 周荣娜，胡朝群．230kA铝电解槽船形槽壳的制作．有色设备．2001(1)：42-44
[5] 杜丽．230kA预焙阳极铝电解槽设计．轻金属．2003(8)：30-34
[6] 王愚．280kA铝电解槽支承大梁的选型和设计．轻金属．1997(8)：32-35
[7] 席灿明，翁文成，代国才，郭海龙，殷恩生，刘永刚，唐骞，陈柱．320kA级大型铝电解槽技术的开发应用．轻金属．2001(7)：30-36
[8] 杨建红 陈晓春 李庆余 刘业翔 殷恩生 陈建军．Na3AlF6-5％Al_2O_3熔体对铝电解机械掺杂碳阳极的润湿性研究．中南工业大学学报．1999(12)
[9] 刘建辉．TiB2—阴极涂层在铝电解槽上的应用．南方冶金学院学报．1994(6)
[10] 傅一建．半石墨质阴极炭素材料应用于铝电解槽的生产实践．化工生产与技术．1994(1)：20-23
[11] 周萍，梅炽，周乃君，姜昌伟．不同进电方式与槽膛内形的铝电解槽内流场的数值模拟．轻金属．2002(8)：29-32
[12] 李吉力，李相鹏，赖延清，刘业翔．采用惰性阳极和可润湿性阴极的新型铝电解槽．轻金属．2002(8)：36-41
[13] 伍洪泽．大型铝电解槽槽壳位移研究．中国有色金属学报．1997(6)
[14] 张超英，孟荣光，沈玖珩，大型铝电解槽超静定约束反力、变形及摇兰架刚度的工程测试研究．《机械》2000年第27卷第一期：3-5
[15] 闫照文 汪友生 苏东林 李朗如 杨溢，大型铝电解槽三维电磁场的数值模拟．电工技术学报．2003(10)
[16] 李相鹏，李吉力，薛铁鹏，赖延清，刘业翔．大型预焙铝电解槽槽膛内形模拟计算Metallurgical Industry Automation 2003No4
[17] 李世军．大型预焙铝电解槽破损的检测、判断及维护
[18] 姜玉敬．大型预焙铝电解槽碳耗问题的研究．轻金属．1998(9)：33-35
[19] 黄英科，罗云清，谢永芳．大修铝电解槽阴极钢棒棒头切口位置的合理选择与爆炸块的重复使用．南方冶金学院学报．1994(9)
[20] 周乃君，李吉力，姜昌伟，梅炽．导流型铝电解槽技术进展与应用基础研究．轻金属．2000(9)：29-31
[21] 李劼，刘亚翔，黄永忠，王化章，韩橹，杨欣荣．点式下料铝电解槽电解质温度模型．中国有色金属学报．1994(6)
[22] 梁学民．多点进电铝电解槽的母线断面优化
[23] 张志强．改善阳极钢爪性能、提高预焙铝电解槽综合经济效益．轻金属．2001(12)：40-41
[24] 李永正．干式防渗料在190kA大型预焙槽上的应用．轻金属．2002(8)：47-48
[25] 郭龙，戢兆丰，顾敏．高效预焙阳极铝电解槽创新设计．轻金属．2002(3)：35-38
[26] 孙捷，邱竹贤，孙勇，王国斌，杨健，杨瑞芝，何剑利．工业铝电解槽槽电阻——氧化铝浓度曲线研制．轻金属．1994(6)：25-28
[27] 张云田．关于铝电解烟气净化问题的讨论．轻金属．1996(3)：32-36．1996(4)：26-31
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[29] 杨叶伟，王进录．横短母线磁场对铝电解过程影响及解决办法．云南冶金．第29卷增刊：32-33
[30] 梁学民，于家谋，冯绍忠，冷正旭．九十年代我国铝电解技术新进展．轻金属．2000年第2期：33-38
[31] 陈学森 韦思超，科学地评估铝电解厂建设项目．世界有色金属．1999(5)：4-8
[32] 路忠胜 张世荣 张广荣 张伟民，铝电解槽侧壁碳结合碳化硅材料的研究．轻金属．1994(7)：29-33
[33] 肖亚明，曹新乐．铝电解槽侧部新型耐火浇注料的应用．轻金属．2001(5)：34-35
[34] 刘凤琴，毛继红，杨宏杰．铝电解槽侧部用复台材料的开发．炭素技术．2003(3)
[35] 程迎军 李劼 赖延清 赵恒勤 刘业翔．铝电解槽的电热模型及其应用．有色金属(冶炼部分) 2002(6)：23-27
[36] 陈远望．铝电解槽革新近况．世界有色金属．2003(7)：43-48
[37] 张藜．铝电解槽供配电的优化设计．轻金属．1998(10)：27-30
[38] 张继红 林文帅 周丹．铝电解槽加料装置．
[39] 郭俊光．铝电解槽内衬结构的优化．轻金属．2001(1)：45-46
[40] 沈贤春 张爱玲．铝电解槽物理场特性参数及其测量技术．轻金属．1997(12)：25-30
[41] 邱金山．铝电解槽阴极内衬改进研究．轻金属．1999(7)：36-39
[42] 齐仲辉 刘洪波 向左良．铝电解槽用石墨化阴极材料的研究．炭素技术．2003(4)
[43] 陈权祥．铝电解槽用碳碳化硅复合侧壁碳砖．轻金属．1997(11)：36-38
[44] 刘兵，段晓明．铝电解槽用阳极母线提升框架的发展应用．有色金属设计．第29卷第2期 2002
[45] 肖云飞．铝电解多功能联合机组的设计与实践．．有色设备．1996(4)
[46] 王淑霞，秦庆伟，赵恒勤，赖延清．铝电解惰性阳极研究现状．矿产保护与利用．2001年
12月第6期
[47] 吕增旭 成庚 王醒钟．铝电解阴极新技术．世界有色金属．2000(3)：23-25
[48] 黄涌波 袁朝晖 程祥 蔡祺风，铝电解用磷生铁组成研究，．轻金属．1998(2)：37-39
[49] 赵天德，解正业，王金融．论200kA级大型预焙铝电解槽的技术创新及应用．轻金属．2001(12)：32-34
[50] 刘宝安．论铝电解槽阴极结构的改进．世界有色金属．1999(1)：41-44
[51] 霍岱明，朱丹青．浅谈摇篮式铝电解槽槽壳的设计及结构改进．轻金属．2002(10)：46-50
[52] 吕定雄，干益人，毛继红，叶中桂．我国开发大容量预焙铝电解槽技术进展及今后努力方向．有色设备．2000(6)：6-11
[53] 吕定雄，干益人，毛继红，叶中桂．我国开发大容量预焙铝电解槽技术进展及今后努力方向(续)．有色设备．2001(1)：15-17
[54] 周丹．阳极结构设计探析．上海有色金属．1999(12)
[55] 霍岱明．预焙阳极铝电解槽阳极与阴极碳块尺寸的优化设计．轻金属．2003(6)：31-33
[56] 刘亭轩．筑炉新材料在铝电解槽上应用研究．轻金属．1994(3)：23-26
[57] 关琦．最理想的铝电解槽槽膛形状设计．铝镁通讯．2001(2)：44-46
[58] 杨重愚．轻金属冶金学[M]．北京：冶金工业出版社，1991．
[59] 邱竹贤．电解炼铝[M]．北京：冶金工业出版社，1995．
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[61] 邱竹贤．铝电解原理与应用[M]．北京：中国矿业大学出版社，1996．
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