原铝质量控制生产管理实践.pdf

2 0 2 1 年1 2 月 第5 0 卷第6 期 总第2 9 1 期 云南冶金 Y U N N A NM E T A L L U R G Y D e c - 2 0 2 l V 0 1 ．5 0 ．N o ．6 S u m2 9 1 原铝质量控制生产管理实践术 詹勇刚，周志昌，申太荣，杨永，钱云超 云南云铝润鑫铝业有限公司，云南个旧6 6 1 0 1 7 摘要原铝质量是铝电解生产的一项重要指标，在原铝全合金化生产中，提高原铝质量意味着降低合金生 产成本。针对原铝中主要杂质元素铁的来源进行了分析，提出了大宗原材料质量控制、阳极周期及电解质水平管 理、破损槽预防及维护等生产实践管理措施，取得了F e ≤0 ．0 8 ％槽台率长期保持在8 5 ％以上的良好效果，为铝电 解原材料质量管控、保温料中铁含量管理、阳极周期管理提供了借鉴。 关键词铝电解；原铝质量；铁含量；过程管控 中图分类号T D 4 5 1文献标识码A文章编号1 0 0 6 一0 3 0 8 2 0 2 1 0 6 0 1 7 5 一0 4 P r o d u c t i o nM a n a g e m e n tP r a c t i c eo nQ u a l i t yC o n t r o l0 fP r i m a r yA l u m i n 啪 Z H A NY o n g g a n g ，Z H O UZ h i c h a n g ，S H E NT a i r o n g ，Y A N GY o n g ，Q I A NY u n c h a o Y u n n a nY u n A l u m i n u mR u n x i nA l u m i n u mC o ．，L t d ．，G e j i u ，Y u n n a n6 6 1 0 1 7 ，C h i n a A B S T R A C T P r i m a r ya l 咖n u mq u a l i t yi sak e y 砌c a t o ro fa l u 曲u me l e c t r o l y s i sp m d u c t i 0 I l ，i n c r e 船i n go fp r i m a r ya l u m i n u m q u a l i t yc a nr e d u c et h ep m d u c t i o nc o s t0 fa l l o yi np r i m a r ya l u m i n u ma l l o yp m d u c t i o n ．W ea n a l y 舱dt h es o u r c eo fm a j o ri m p u r i t ye l e m e n t i r o ni np I i m a r ya l u m i n u m ，a I l dw ep m p o s e dm 肌a g e m e n tm e 鹊u r e st h a tq u a l i t yc o n t r o lo fb u l kr a wm a t e r i a l s ，l e v e lm a n a g e m e n t0 fa 1 1 0 d e c y c l ea n de l e c t m l y t e ，p r e v e n t i o na n dm a i n t e n a n c eo fb m k e nc e l l ，e t c ．T h e r e f o r ew e9 0 tg D o de 珏毛c tt h a tF e ≤0 ．0 8 ％t a n kc o n s o l er a t ec a n k e e pa b o v e8 5 ％f o ral o n g t e 珊，i tp r o v i d er e f e r e n c ef o rq u a l i t ym a n a g e m e n to fm wm a t e r i a l s0 fa l u m i n u me l e c t m l y s i s ，f o ri m nc o n c e n t m a n a g e m e n ti nh e a t r e t a i n i n gm a t e r i a l ，f o ra J l o d ec y c l em 觚a g e m e n t ． K E YW O R D S a l u m i n u me l e c t r o l y s i s ；p r i m a r ya l u m i n u mq u a l i t y ；i r o nc o n t e n t ；p m c e s sc o n t m l 近几年来，市场对铝产品质量的要求越来越 高，为延伸产品链，提高附加值，许多企业开始 实施原铝合金化生产，原铝液中铁含量越低越利 于合金产品质量达标和生产成本降低，因此，原 铝质量控制及管理成为铝电解生产管理过程中的 一项重要内容。日常生产过程中，表征原铝质量 的指标有A 1 9 9 ．7 0 、A 1 9 9 ．8 5 、“3 N 铝”以及F e ≤ O ．0 8 ％槽台率等，原铝液中杂质元素主要以F e 、S i 为主，其中以铁含量影响最为广泛【l 】，以下重点 介绍正常生产管理过程中，原铝液中铁含量控制 及管理的一些实践与方法。 1 原铝液中铁含量的来源 结合生产实际，对某企业原铝液中铁含量的 金属平衡进行了计算，见表l 。由表l 可知，原辅 材料氧化铝、阳极炭块、保温料中含铁，是原铝 液中铁的主要来源之一。从表l 中可以看出，该 企业理论上原铝液中的铁含量为4 7 0g ／t ，然而， 实际生产过程中，原铝液中的铁含量却高于这个 数值，达到 7 0 0 8 0 0 g ，t ，原因是原铝液中铁含 量还会来源于电解生产管控过程中的其他方面。 具体有阳极穿底熔化钢爪带入铁、电解槽破损熔 } 收稿日期2 0 2 l 1 0 一l l 作者简介詹勇刚 1 9 7 4 一 ，男，湖北黄梅人，高级工程师，主要从事铝电解生产工艺研究及管理。 1 7 5 万方数据 2 0 2 1 年1 2 月 第5 0 卷第6 期 总第2 9 1 期 云南冶金 Y U N N A NM E T A L L U R G Y D e c ．2 0 2 l V 0 1 ．5 0 ．N o ．6 S u m2 9 1 化钢棒或槽壳带人铁、铁制工具熔化带人铁等。 另外，不同氧化铝厂家生产的氧化铝质量存在一 定差异，同一厂家不同时期生产的阳极炭块质量 也不尽相同，具体如表2 、表3 。 表1 某企业原铝液金属平衡计算表 T a b ．1M e t a lb a l a n c ec a l c u l a t i o nl i s tf 矗p r i m a r ya l u m i n u m l i q u i do fo n ee n t e 叩r i c e 备注根据企业目前原料中铁含量进行金属平衡计算。 表2 不同氧化铝厂家氧化铝质量抽检情况 T a b ．2 Q u “t ys a m p l i n gi n s p e c t i o no fa l u m i n ap r o d u c e d b yd i 雎r e n tp l a n t s 表3同一阳极炭块厂家不同时期质量抽检情况 T a b ．3Q u a l i t ys a m p l i n gi n s p e c t i o no fa n o d ec a r b o nb l o c k p I D d u c e db yo n ep l a r I ta td i f f b r e n tp e 打o d ∥1 因此，提高原铝质量，首先是要选用质量较 好的原材料，其次是加强电解槽生产管理，精细 操作，防止含铁杂质进入电解槽内。 2 提高原铝质量的管控措施 2 ．1 大宗原材料质量控制 在原材料质量控制过程中，选购低铁原材料。 氧化铝、阳极炭块作为电解生产的主要原材料， 品级越高，质量就越好，价格也更贵。虽然高品 1 7 6 级原料可以减少进入到原铝液的杂质铁，但同时 也需要投入更多的生产成本，所以，在大宗原材 料选择上，需要结合原材料质量、价格和生产成 本综合考量。按照标准建立原材料批次分析检查 制度，对原材料质量变化情况进行跟踪分析，指 导生产进行原铝液质量控制及管理，如图1 、图2 所示。 嘲 抽 盏 客 岳 疆 S 蛳 日期 图l 厂家A 氧化铝中F e 含量趋势图 F i 昏1 7 1 1 r e n dc h a r tf o rF ec o n t e n ti na l u m i n ap m d u c e db yp l a n tA 日期 图2 阳极炭块中F e 含量趋势图 F i g 。2 T r e n dc h a r t { ．o rF ec o n t e n ti na n o d ec a r b o nb l o c k 2 ．2 保温料铁含量控制 阳极保温料由于阳极炭块浇铸残留铁屑、钢 爪氧化、铁质杂物掉人等原因，其中的杂质铁会 逐渐富集，平均达到15 0 0 趴左右，当保温料接 万方数据 詹勇刚，等原铝质量控制生产管理实践 触槽内电解质液时，保温料中的杂质铁便会进入 到铝液中，因此必须对保温料中的杂质铁进行除 铁作业。采取的措施有 1 在现有残极清理破料的末端工序上加装永 磁磁力滚筒，残极上的保温料和槽底返回料在破 碎机破碎后，经皮带运输至磁力滚筒，应用永磁 磁力滚筒的吸附原理，将物料中杂质铁吸附，使 铁和物料进人不同的料厢，将其分离开，除去保 温料中的杂质铁； 2 通过改进型钢爪氧化铁清理装置，提高钢 爪氧化铁的清除效果，保证送人电解系列的阳极 无钢爪氧化铁； 3 提高阳极组装块的浇铸质量，确保浇铸饱 满，彻底清除阳极组装块表面的磷生铁； 4 在残极输送皮带上安装振动筛，分离低于 4m m 以下的铁渣，降低残极中的铁含量，安装电 磁除铁器，分离残极中的磷生铁。 通过实施以上措施，阳极保温料中铁含量得 到有效控制，具体情况如表4 。 表4 阳极保温料不同时期质量抽检情况 T a b ．4 Q u a l i t ys a m p l i n gi n s p e c t i o no fa n o d et h e 珊a 1i n s u l a t i o n m a t e r i a la td i 脆r e n tp e r i o d 2 ．3 电解质水平管理 电解质水平过高时，易造成电解质冲涮阳极 保温料，并浸泡低位阳极钢爪和磷生铁环，从而 使铁进入到铝液中，影响原铝质量。因此在生产 过程中，加强对电解质水平的管控。根据生产工 艺实际情况，将电解质水平保持在 1 7 ～2 0 c m ， 并严格控制电解质水平上限值，对于电解质水平 长期持续上涨的现象，应着重从电解工艺上调整， 避免电解质水平上涨造成铝液质量大幅降低，表5 是某工区电解槽在不同电解质水平下铝液中S i 、 F e 含量变化情况。 表5 某工区电解槽在不同电解质水平下铝液中 S i 、F e 含量变化情况 T a b ．5 C h a n g e so fS i ，F ec o n t e n ti nl i q u i da l u m i n u mw i t h d i { I - e r e n te l e c t m l y t el e v e lo fe l e c t m l y t i cc e Ua to n ew o r k i n ga r e a 2 ．4 阳极周期管理 阳极周期过短，会出现残极偏厚，造成阳极 炭块毛耗上升，生产成本上升；阳极周期过长， 则会出现残极偏薄，造成残极穿底熔化钢爪，污 染原铝质量硝】。另外，残极厚度还影响电解槽电解 质水平高度的匹配与控制，当残极厚度保持在1 3 c m 其中阳极凸台高度为1 0c m 以内，电解槽极 距保持在 4 ～5 c m 之间，则电解质水平高度 1 8 c m 时，会带来电解质涮钢爪导致原铝质量下降和 钢爪寿命缩短等不利影响，还会因电解槽无法保 持高电解质水平导致电解槽溶解氧化铝的能力下 降，进而造成炉膛恶化。所以，阳极周期管理是 一个复杂的生产管控过程，需要结合原铝质量目 标及电解槽工艺要求的电解质水平高度来综合设 置残极厚度，按照“确保电解槽生产工艺和原铝 质量稳定的同时，最大限度降低阳极炭块毛耗” 的原则来进行管理。此外，在日常生产中，还需 严格按照换极顺序和周期更换，杜绝人为失误， 保证换极准确，并可以根据阳极炭块不同尺寸、 不同重量及电解槽不同位置阳极消耗速度不一致 等特点对阳极周期进行精准管理，确保原铝质量， 同时最大限度降低阳极炭块毛耗。 2 ．5 破损槽预防及维护 电解槽一旦破损，容易造成长期铁含量不合 格，还将污染很大部分合格铝水【1 】，因此破损槽的 预防及维护工作显得尤为重要，需针对不同系列 电解槽的破损规律，对破损槽工艺控制进行研究， 通过寻求合适匹配的系列工艺参数控制范围，稳 定工艺控制，减少工艺控制失误，尽可能减少因 工艺不匹配、控制不稳定导致破损槽的出现；对 1 7 7 万方数据 2 0 2 1 年1 2 月 第5 0 卷第6 期 总第2 9 1 期 云南冶金 Y U N N A NM E T A L L U R G Y D e c ．2 0 2 1 V 0 1 ．5 0 ．N o ．6 S u m2 9 1 于已经破损的电解槽，坚持补、控相结合的原则， 加大对电解槽破损部位的查找和修补力度，同时 针对不同破损槽制定适宜的单槽控制策略，稳定 破损槽槽况，尽可能降低破损槽S i 、F e 含量，减 少破损槽对原铝液质量的影响。 2 ．6 正确使用生产工具，加强含铁设备维护 引导职工正确使用操作铁质工具，避免工器 具使用过程中熔化进入铝液，轮流使用大钩、碳 渣勺、试样勺、电解质勺等工具，尽可能减少工 具熔化后铁进入原铝液中；建立打壳锤头安装长 度和更换标准，及时调整锤头长度，避免锤头浸 泡人电解质中过多，延长锤头使用周期，减少因 锤头熔化使电解槽铁含量升高，对于掉人槽内的 锤头，第一时间组织提极尽可能捞出【习；定期对厂 房周边和槽底的铁质杂物、废物进行清理，以免 其进入电解槽内和阳极保温料中。通过以上措施， 可以最大限度减少生产工器具及含铁设备中的铁 熔化进入铝液。 3 管控效果 2 0 18 年上半年，通过对电解生产全过程质量管 控和重点技术攻关，原铝质量得到大幅提升；随着 公司全合金化战略推进，对原铝质量提出更高要 求，下半年通过不断总结完善管控措施，并进行固 化形成管理制度，原铝质量得到稳定保持，原铝质 量管控取得良好成效，从2 0 1 8 年下半年以来， F e ≤0 ．0 8 ％槽台率长期稳定保持在8 5 ％以上，如图3 所示，完全满足了公司原铝全合金化生产的要求。 日期 图3 某企业F e ≤0 ．0 8 ％槽台率趋势图 F i g ．3 T I 琶n dc h a r to fF 色≤O ．0 8 ％t a n kc o n s o l em t eo fo n ee n t e r p r i s e 4 结语 1 通过管控原材料质量可以很好地改善原铝 液质量，但购买何种品级的原材料，则需要结合 原材料质量、价格及生产成本进行综合考量； 2 通过降低阳极保温料中铁含量以及加强电 解生产过程的管控，电解槽原铝质量也具有较大 的提升空间，所以提高电解生产过程管控水平， 精细操作，也是提高电解槽原铝质量最经济、最 有效的措施之一； 3 阳极周期管理是一个复杂的生产管控过 程，需要结合原铝质量目标及电解槽工艺要求的 电解质水平高度来综合设置残极厚度，按照“确 保电解槽生产工艺和原铝质量稳定的同时，最大 限度降低炭块毛耗”的原则来进行管理。 1 7 8 参考文献 [ 1 】王贵章．浅谈预焙槽的原铝质量管理叨．新疆有色金属， 2 0 0 5 1 2 l 一2 2 ． [ 2 ] 许煜英．提高原铝质量途径的探讨[ J 】．河南冶金，2 0 0 6 ，1 2 6 2 2 2 4 ． 【3 】杨帆．氧化铝质量对铝电解的影响及控制分析【J 】．低碳世界， 2 0 1 6 1 7 2 5 7 2 5 8 ． 【4 】胡美，梁宏伟．浅析氧化铝质量的改善及对铝电解的影响 【J 】．中国石油和化工标准与质量，2 0 1 l ，3 l 1 0 6 5 6 5 ． 【5 】刘煜洁．3 5 0 k A 大型预焙铝电解槽原铝质量波动的原因及对 策【J ] ．上海有色金属，2 0 0 6 ，1 8 3 5 9 6 2 ． 【6 】田官官，石良生．浅析预焙阳极质量对铝电解生产的影响及 应对措施【J 】．世界有色金属，2 0 1 4 ，4 3 l 1 1 6 0 一6 1 ． 【7 】白侠飞．电解铝质量管理探讨【J 】中国有色金属，2 0 0 9 ，4 0 2 6 6 4 6 5 ． [ 8 】胡跃文，邓安斌．浅谈预焙槽的原铝质量管理【J 】．轻金属， 2 0 0 3 4 2 4 2 7 ． 万方数据