工藝技術(shù)管理論文(2)
工藝技術(shù)管理論文
工藝技術(shù)管理論文篇二
試論優(yōu)化鋁電解工藝技術(shù)管理
摘要：我國(guó)以鋁電解槽熱電磁力特性及磁流體數(shù)學(xué)模型研究為核心,在工藝、材料、過(guò)程控制及配套技術(shù)等方面開(kāi)展了廣泛深入的研究。本文對(duì)優(yōu)化鋁電解工藝技術(shù)管理進(jìn)行簡(jiǎn)要地闡述。
關(guān)鍵詞：鋁電解 工藝 技術(shù)管理
中圖分類號(hào)：O646.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
鋁水平過(guò)高或過(guò)低對(duì)電解過(guò)程都有影響。鋁水平過(guò)高，散熱量增大，會(huì)使槽底發(fā)冷，沉淀增多或結(jié)殼，電解質(zhì)水平降低。鋁液水平過(guò)低，陽(yáng)極浸入電解質(zhì)過(guò)深，使電解質(zhì)溫度上升，槽四周結(jié)殼熔化，槽底沉淀或結(jié)殼熔化，爐膛擴(kuò)大，電解質(zhì)水平升高，陽(yáng)極氣體排出困難。鋁水平過(guò)低時(shí)，鋁液穩(wěn)定性差，最易出現(xiàn)槽電壓擺動(dòng)，造成電流效率下降。為此，無(wú)論電解質(zhì)水平和鋁液水平都應(yīng)適時(shí)調(diào)整，才能有較高的電流效率。
1、鋁電解的生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)
鋁電解生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)非線性、多變量、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，隨著電解槽信息化的不斷深入，大量重要的鋁電解生產(chǎn)數(shù)據(jù)得以積累，如何進(jìn)一步有效利用鋁電解生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源，將數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)化為知識(shí)資源，將工藝技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員從日常報(bào)表中解脫出來(lái)，讓數(shù)據(jù)指導(dǎo)電解生產(chǎn)，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)決策知識(shí)，實(shí)時(shí)分析電解槽生產(chǎn)狀態(tài)，及時(shí)找到病槽發(fā)生的原因，是當(dāng)前鋁電解生產(chǎn)急需解決的問(wèn)題之一。
不同的槽型及同一槽型每臺(tái)槽，都有其最合適的電解質(zhì)水平和鋁水平，同時(shí)也與其他技術(shù)參數(shù)和操作制度有著密切聯(lián)系。電解質(zhì)水平高時(shí)，電解槽有較大的熱穩(wěn)定性，電解溫度波動(dòng)小，增大了陽(yáng)極和電解質(zhì)的接觸面積，能使槽電壓減小。但電解質(zhì)水平過(guò)高時(shí)，則使陽(yáng)極浸入電解質(zhì)過(guò)多，陽(yáng)極氣體不易排除，造成電流效率下降、陽(yáng)極底掌消耗不均或長(zhǎng)包。電解質(zhì)水平低時(shí)，電解槽的熱穩(wěn)定性差，氧化鋁的溶解性差，易產(chǎn)生沉淀，效應(yīng)增多;溫度過(guò)低時(shí)，易出現(xiàn)電解質(zhì)表面過(guò)熱或出現(xiàn)病槽，造成電流效率下降。
2、鋁電解存在的技術(shù)不足
(1)技術(shù)水平參差不齊、生產(chǎn)指標(biāo)相差懸殊。不同的槽型由于采用電流等級(jí)以及工藝技術(shù)的差異，導(dǎo)致電解生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)存在較大的差別。即使對(duì)于大型預(yù)焙鋁電解槽，由于開(kāi)發(fā)時(shí)間短，同時(shí)在生產(chǎn)領(lǐng)域的深層次開(kāi)發(fā)明顯不足，致使實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大。
(2)缺乏對(duì)陰極破損機(jī)理與規(guī)律掌控基礎(chǔ)上的技術(shù)開(kāi)發(fā)和提高槽壽命的技術(shù)措施的研究。電解槽難以達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，早期破損率高。影響我國(guó)大型槽壽命因素除了陰極炭素材料質(zhì)量原因外，電解槽的設(shè)計(jì)、筑爐材料、筑爐質(zhì)量、焙燒啟動(dòng)、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等均存在問(wèn)題。其原因是我國(guó)尚缺乏對(duì)鋁電解槽破損(常稱為陰極破損)機(jī)理與規(guī)律的深入掌握以及在此基礎(chǔ)上的“精細(xì)設(shè)計(jì)”技術(shù)開(kāi)發(fā)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施研究。隨著電解槽容量的不斷擴(kuò)大，槽壽命問(wèn)題就更加突出。
(3)缺乏先進(jìn)的工藝技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。由于我國(guó)300kA以上級(jí)的特大型預(yù)焙鋁電解槽投入工業(yè)應(yīng)用的時(shí)間短，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，因此在電解槽前期通電焙燒啟動(dòng)、后期維護(hù)生產(chǎn)管理等方面又不能完全照搬以前在大型預(yù)焙槽上的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)(這些經(jīng)驗(yàn)也有很大局限性);焙燒啟動(dòng)過(guò)程中電流分布不均，焙燒啟動(dòng)過(guò)程中的能耗高;投入運(yùn)行后電解槽的物理場(chǎng)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng))容易波動(dòng)，熱平衡的維持較困難;陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生后熄滅困難，且由于電解槽的慣性大，一旦出現(xiàn)槽況波動(dòng)或槽況異?，F(xiàn)象，很難快速恢復(fù)正常。
(4)工藝技術(shù)裝備落后，污染嚴(yán)重。一些企業(yè)為了滿足國(guó)家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的要求，對(duì)原有的側(cè)插自焙鋁電解槽進(jìn)行預(yù)焙化技術(shù)改造，但其技術(shù)仍是國(guó)家限制的100kA以下的小型預(yù)焙化生產(chǎn)技術(shù)，有的雖然進(jìn)行了濕法改干法的煙氣凈化技術(shù)，但未對(duì)供料系統(tǒng)進(jìn)行濃相輸送改造，有的根本沒(méi)有進(jìn)行煙氣凈化系統(tǒng)改造，電解生產(chǎn)密閉性差。生產(chǎn)環(huán)境、生活環(huán)境污染嚴(yán)重，而且氧化鋁、氟化鹽等原材料的消耗非常高，企業(yè)效益低，有的舉步維艱，隨時(shí)面臨淘汰的危險(xiǎn)。
3、槽控軟件與鋁電解技術(shù)配置結(jié)合升級(jí)
目前高溫在線監(jiān)測(cè)材料太昂貴，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)性應(yīng)用，但往往懂電解工藝的人不懂控制建模，熟練建?？刂频娜擞植荒芡耆珔⑼腹に嚰夹g(shù)配置，兩者的脫節(jié)使得槽控軟件的升級(jí)變得困難。近幾年，國(guó)內(nèi)某些鋁廠聯(lián)合設(shè)計(jì)院也加強(qiáng)了槽控軟件結(jié)合技術(shù)優(yōu)化配置的研究，如國(guó)內(nèi)的近幾年研究出的雙平衡控制軟件、三度尋優(yōu)控制軟件技術(shù)等正是基于理解并把握電解工藝技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合適當(dāng)提高設(shè)定電壓、提高電流效率這一技術(shù)理論思路上，進(jìn)一步研發(fā)出的槽控軟件，該軟件在物料平衡的基礎(chǔ)上引入能量平衡概念，實(shí)現(xiàn)過(guò)熱度、氧化鋁濃度的最佳配置。一定程度上提高了電流效率，降低了直流電耗。
根據(jù)現(xiàn)代大型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽設(shè)計(jì)理念和經(jīng)國(guó)際通用大型計(jì)算軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)的電解槽物理場(chǎng)，結(jié)合地坑式廠房通風(fēng)模擬結(jié)果，槽內(nèi)襯半石墨質(zhì)陰極碳?jí)K在國(guó)內(nèi)首次采用了高斜面人造伸腿，生產(chǎn)槽槽爐幫規(guī)整、厚、結(jié)實(shí)，槽內(nèi)襯使用壽命已超過(guò)1400天。采用24組新型預(yù)焙陽(yáng)極，并將碳?jí)K錐形平臺(tái)減肥、拔高，增加碳?jí)K有效高度，延長(zhǎng)碳?jí)K使用周期，減少了殘極量，降低了陽(yáng)極消耗，陽(yáng)極毛耗為480Kg/t.Al，降低了14.2%。將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的整流柜、空壓機(jī)、鑄錠設(shè)備的循環(huán)水冷卻塔系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)集為一體，取代冷卻塔、水泵、循環(huán)池等設(shè)備，用外觀景觀效果好，設(shè)備投資及維修費(fèi)用低的新的冷卻系統(tǒng)代替，該系統(tǒng)就是利用廠區(qū)地形，通過(guò)管道自流匯總，將需冷卻的熱水通過(guò)管道流入小溪、湖泊，并根據(jù)需要，因地制宜地設(shè)置一些瀑布、噴泉、水車等景觀設(shè)施，在此過(guò)程中通過(guò)水的自然蒸發(fā)散熱使水溫降低，循環(huán)水經(jīng)過(guò)過(guò)濾池過(guò)濾后，用泵提升至需要冷卻水的設(shè)備繼續(xù)使用，既達(dá)到冷卻降溫效果，又美化了環(huán)境，還節(jié)省能源。在鋁電解控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，全廠建成集鋁電解生產(chǎn)監(jiān)控，鋁廠供電系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控，生產(chǎn)辦公、調(diào)度查詢?yōu)橐惑w的綜合網(wǎng)絡(luò)，并和因特網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，使生產(chǎn)、職能、主管能夠一步化，交互式管理得到完善，生產(chǎn)辦公全部通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，擺脫時(shí)間和地域的限制，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同工作與知識(shí)管理，實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化和遠(yuǎn)程辦公。
因此，要正確分析我國(guó)大型預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外存在的差距，才能從整體上提高我國(guó)電解鋁生產(chǎn)技術(shù)水平，達(dá)到大幅度節(jié)能降耗，進(jìn)一步有效降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)電解鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)我國(guó)電解鋁工業(yè)技術(shù)水平全面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平具有十分重要意義。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 丁立偉. 鋁電解技術(shù)節(jié)能的探討[J]. 輕金屬. 2009年第7期.
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