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1、异常槽处理及槽控机控制,第一章 引言第二章 常见异常槽及处理第三章 槽控机控制,第一章 引言,电解生产的稳定运行是实现优质、高效的前提，也是电解生产管理人员所追求的目标。但由于生产过程控制中出现这样那样的问题，导致双平衡遭到破坏，继而引发病槽。病槽如果处理不及时会引起更大的问题，甚至停槽。因此，一旦我们发现病槽时，一定要及时查明原因，及早处理，以使电解槽尽快转入正常生产。另外，350KA系列电解槽老龄槽较多，破损槽也多，为了延长槽寿命，降低生产成本，减少异常槽的出现，确保电解槽的平稳运行就显得非常重要。 自从计算机控制引入到电解生产中来，铝电解生产经济技术指标有了大幅提高,这得益于计算机控制的
2、准确和精细。今天我们就共同学习异常槽的处理和槽控机控制的一些原理和应用。,第二章 常见异常槽及处理,第一节 异常槽的定义 当铝电解槽工艺技术条件中的某个或某些偏离了正常范围时，均可以视为槽况异常。当某个或某些重要工艺技术条件显著偏离正常范围，特别是电解槽赖以正常运行的两大条件热平衡和物料平衡遭到严重破坏，因而电解槽技术经济指标严重恶化时，便视为病槽。在人们心目中，病槽意味着较严重的异常槽况（但病槽与异常槽况两个术语并没有严格的定义区别，因此下面的讨论中不做严格区分）。在现代铝电解生产中，病槽被作为生产事故来对待。按技术条件是否异常来归类，异常槽况可分为：槽电压（槽电阻）异常、氧化铝浓度异常、槽
3、温异常、分子比异常、电解质高度异常、铝液高度异常、效应参数异常等等。,但此种分类方法不易表达病槽的主特征，因此生产中常按病槽的主特征进行分类，例如槽电压异常（包括槽稳定性异常）、热平衡异常（热槽与冷槽）、物料平衡异常（下料异常）、阳极故障（阳极工作异常）、槽膛异常、槽底异常（槽底沉淀等）、其他事故型病槽（如难熄效应、电解质含碳或碳化铝、滚铝等）。其中一些病槽的主特征是“重叠”的，例如槽膛异常、槽底异常、阳极故障、滚铝等均会表现为槽电压异常（槽稳定性异常）今天将重点讨论几个最常见的异常槽况（病槽）及其防治。 管理者不能单纯依据病槽的“主特征”来制定处理方案，一方面是因为具有同一种“主特征”的病槽
4、往往产生的根源是完全不同的，例如热槽可以由能量输入过大引起，也可能由冷槽转化而来，也可能由物料平衡遭破坏而引起，也可能由阳极质量问题而引起，因此要根治热槽就必须找出并消除病槽的成因；另一方面，电解槽出现异常槽况（病槽）时，常常呈现出多种特征的病态共存，并互为因果，形成恶性循环，并出现病槽“主特征”不断转化的情形，因此如果单纯针对病槽在某一阶段的“主特征”制定处理方案，容易犯“头痛医头，脚痛医脚”的错误，正确的处理原则是，从各项工艺技术条件之间的相互关系出发，制定使各项工艺技术条件逐步恢复正常的综合治理方案。病槽处理技术的好坏成为衡量操作与管理者能力的重要标准。,现代设计优良的电解槽具有较强的自
5、平衡能力，配备有先进的计算机控制系统，只要能推行先进的管理思想与方法，牢固树立 “预防为主，治理为辅”的管理思想，并严格执行标准化作业与管理，就能（也要求）将异常槽况消除在萌芽状态，并杜绝严重病槽的发生。随着铝电解生产设备、工艺及管理的不断进步，病槽及事故防止与管理的重点发生了重大变化。过去生产系列中那种“随机”出现的病槽已愈来愈少见，对生产全局的影响也愈来愈小，因而也不再成为管理者关注的重要问题。倒是一些可引起全系列槽况波动或出现异常的全局性重大问题需要铝电解管理者给予重点关注，例如：1）原材料供给的重大波动可能引起系列槽况波动甚至异常。例如，阳极质量的波动可能引起全系列槽稳定性变差，阳极故
6、障及大量碳渣的出现使控制系统无法对物料平衡与热平衡实施有效的控制，可能导致热槽、槽底沉淀等多种异常槽况（病槽）的出现；氧化铝原料质量的波动可能影响整个输料系统的工作，特别是氧化铝溶解性能变差时可能引起控制系统的原有物料平衡控制参数不能适应，导致炉底沉淀的产生、效应系数的提高，继而影响到槽热平衡的稳定。,2）重要生产辅助设备发生故障，破坏了标准化、同步化和均衡化的作业与管理流程，使相关区域甚至全系列电解槽的槽况走向异常。例如，整流供电系统故障导致系列停电会影响系列槽生产稳定，恢复供电后可能出现大面积的异常槽况与病槽；铝电解计算机控制系统的故障（如系列电流采样故障、系统通讯故障等）会严重影响控制系
7、统正常控制功能的发挥，严重时可导致全系列或若干区域电解槽的失控或误控，使失控或误控区电解槽状态走向异常；多功能机组的故障可能使换极与出铝操作无法按作业标准实施，成为电解槽发病的原因。3）面对包括上述情况在内的各类突发性事件，处理措施不当或不及时，可能导致大面积异常槽况与病槽的出现。,第二节 槽电压异常或控制不良的检查与处理,1、槽电压（槽电阻）异常的检查与处理在系列电流正常的情况下，槽电压异常等同于槽电阻异常，因此以下均统称为槽电压异常。槽电压异常是最常见的槽况异常，许多异常槽况均能表现到槽电压的异常上来。槽电压异常主要表现为：（1）槽电压（或槽电阻）越限，即超过了控制系统的控制范围，例如槽电
8、压低于3.8V或高于4.5V。为了安全起见，槽电压越限时不允许控制系统进行调节。（2）槽电压（或槽电阻）强烈波动，或称电压针摆，这是电解槽稳定性异常的表现。先进的控制系统目前将电压的强烈波动分为两种基本的类型进行解析与报警：电压摆动（即强烈的低频波动，或称低频噪声）、电压针振（即强烈的高频波动，或称高频噪声）。当不严格区分时，两者便统称为电压针摆。控制系统在检出电压摆动的强度或针振的强度分别超过相应的设定值后，判断为电解槽处于“电压针振”或“电压摆动”状态。,作业人员一定要事先明确电压异常的判定标准。对于大多数控制系统，电压越限与电压针摆的判定标准是可以在计算机站的参数设定菜单中修改的。因此，
9、同样的控制系统在不同企业应用时会有不同的设定值。例如，有的铝厂以追求电压针摆尽可能小为目标，将电压针振与摆动的判断标准分别设定得很低（例如，分别设定为80mV 与30mV），超过这样的限度便会报警，并自动提升阳极（提高电压）来消除或减弱针摆；而有的铝厂以追求最小的平均槽电压为目标，不愿意控制系统频繁地判断出电压针摆而自动提升阳极，故将电压针振与摆动的判断标准设定得很高（例如，分别设定为200mV 和80mV）。,控制系统发现槽电压异常后，会启动自动语音报警，并且槽控机上的相应指示灯会点亮。因此作业人员能根据控制系统的声光报警来获得信息。作业人员也可以通过巡视作业发现电压异常。在得知电压异常后，
10、要及时巡视和采取处理措施：（1）观察槽况，并检查槽控机上的两路独立的电压显示是否一致，确认是槽控机的采样故障还是电解槽本身的问题。（2）若发现是槽控机采样故障，与计算机室联络获得更详细的关于异常情况的信息，并切断槽控机的电压自控功能，进行手动调整；若非槽控机采样故障，继续进行下列各项。（3）如果电压严重异常，查看电解槽是否有明显的事故，如漏槽、槽壳发红、阳极脱落、阳极下滑、阳极开裂、阳极发红等。若有，则立即按相应的事故处理程序进行处理。没有发现明显的事故，则继续下面的有关检测与处理内容。（4）通过槽控机查看当前的槽工作电压、针振与摆动强度、出现异常的持续时间（或异常的起始时间），以及近期是否有
11、不断反复出现的异常等，以便对电压异常的严重程度做到心中有数。此外，根据电压异常的类型确定检查槽况的侧重点，例如电压超越上限则重点检查是否漏槽、效应来临等；电压跌破下限则重点检查是否压槽、滑极（阳极下滑）等；电压针振则侧重检查与阳极工作状态及极距状态相关的因素；电压摆动则侧重检查与槽膛内形和槽底状态相关的因素。,（5）电压针摆严重时，测定并检查阳极电流分布，如果分布不均匀，检查是否有阳极故障（如阳极长包、阳极开裂等），若有则确定是否需要更换有故障的阳极；若无，则继续确定是否需要进行调极处理（即根据电流分布的测定结果，将通过电流过大的阳极的安装位置升高，但较少采用将通过电流过小的阳极的安装位置降低
12、的处理措）。（6）如果阳极无明显故障，而电压针摆严重，则检查是否有碳渣聚集，如果是，则打捞碳渣。（7）如果阳极无明显故障，也无碳渣聚集，但电压针摆严重且针摆发生的时间不长（如1数小时），则分析是否有效应来临的趋势（效应来临前有可能因极距压低或阳极底掌下形成导致电压不稳定的气膜层）。由于效应来临导致的针摆一般在效应发生后自动消除，或者因控制系统自动提升了阳极并加大了下料量（例如进行了效应预报后的大下料）而自动消除。若发现控制系统的确采取了这些处理，则作业人员应先观察控制系统处理后所产生的效果。若有效果，则避免重复处理，否则再决定是否需要人工干预（如人工抬阳极或大下料）。,（ 8）当槽电压严重异常
13、时，在进行上述检查的同时检查是否存在电解槽破损（槽底或边部破损）、或槽底严重沉淀或结壳、或槽膛严重不规整。如果确认槽底破损，则按照破损槽修补的有关作业规程确定是否需要修补，或在确定需要修补时进行修补，并确定相应的技术条件调整方案。若不属于槽底破损，只属于槽底沉淀或结壳或槽膛严重不规整，则继续下列各项检查内容，找出导致这些问题的根本原因，并针对性进行处理。（9）如果电压异常但未发现上述问题（或未找出导致问题的根本原因），查看该槽最近的人工作业记录（包括控制系统中关于人工作业的记录），看是否因为人工作业质量问题引起了电压异常，包括检查人工作业是否正确地通报到控制系统中（只有熄灭效应不用通报），因为
14、若没有正确通报，则槽控机有可能对人工作业引起的槽况变化进行了错误的处理，例如将抬母线、拨出残极或出铝引起的电压上升作为效应预报，导致错误的大下料而引起沉淀，从而引起电压异常变化。（10）如果电压异常但未发现上述问题（或未找出导致问题的根本原因），检查是否因下料异常而引起，因为下料异常会导致氧化铝浓度异常变化，包括可能引起上述的效应来临的情况，或者引起大量沉淀的产生而致使电流分布不均或槽底压降升高。如果确认下料异常是导致电压异常的重要原因，则转入下面将要叙述的“氧化铝下料异常的处理”。,（11）如果电压异常但未发现上述问题（或未找出导致问题的根本原因），检查是否因控制系统的控制参数设定不当，控制
15、效果变差而逐步引起电压异常，这尤其容易引起槽电压的稳定性逐步变差，而槽稳定性变差后反过来又引起控制效果进一步变差，这种“恶性循环”最终使电解槽进入电压针摆状态。这种情况引起的电压异常往往有一个逐步积累的过程，因此通过与计算站联系调阅该槽的有关控制参数和历史曲线，可以分析导致控制效果变差的最初和最主要原因，或者分析是否存在不正确的参数设置，或现行参数设置是否不适应变化了的槽况。,（12）无论上述何种原因引起的电压越限，都需要作业人员将电压调节到可控范围（即不越限的范围），才能使控制系统恢复对电压的自动控制。对于电压针摆，则不同的控制系统（或同一控制系统中的不同控制参数设置）所允许的针摆后电压自动
16、调节范围与调节程度是不同的，因此作业人员应该事先了解控制系统在检出电压针摆后的附加电压大小、有效的电压调节范围和为了消除电压针摆而提升阳极的次数与程度，以便判断是否需要进行人工干预（人工调节电压）。为了尽快消除针摆，可以手动调整电压，但不主张频繁调整电压。（13）除了可以立即解决或消除的突发性事故与事件（如滑极、阳极脱落、效应来临等）引起的电压针摆外，大多数情况下电压针摆的消除需要一个过程。因此，计算机控制系统中一般都为电压针摆消除后设立了一个恢复期（如2 小时），在恢复期中，电压的实际保持值高于正常的电压设定值（例如高50100mV）。在一些电解系列能观察到这样一种现象，即恢复期过后控制系统
17、将电压调整到正常设定值附近，电压又出现针摆；控制系统确认针摆后提升阳极，针摆又逐渐消失；经历恢复期后控制系统再将电压调整到正常设定值附近，电压针摆又重现。这种情况说明极距在一种“临界”状态，可能需要调整设定电压，或调整其他技术条件（而不是单靠降低极距）来降低槽电阻，保持正常极距。,（14）对于电解槽破损这种难以有效修复的因素引起的电压针摆，必须按照针对破损槽所制定的技术条件来保持槽电压和其他相关控制参数，以便消除或减弱电压针摆，甚至可能提高针摆的判别标准以容许电压较大范围的波动。对于可以有效修复的因素引起的电压针摆，应尽可能通过调整工艺技术条件（尤其是通过恢复到正常技术条件）来使电解槽逐步回归
18、正常状态。除非进入十分严重的状态或不可自控的状态，否则应尽量避免“外科手术”式的处理方式，例如扎边部一般只在炉帮发红时采用；扒沉淀的做法几乎被禁止。即使采用了这样的极端措施，也仍然需要着眼于正常技术条件的恢复，否则只能治标，不能治本。（15）对于不能通过简单处理而消除的异常电压，作业人员应该按照企业的有关规程向相关人员报告，由相关技术人员与管理人员制定科学的处理方案。,2、槽电压（槽电阻）控制不良的检查与处理,槽电压（或槽电阻）控制不良的情况包括：槽电压调节过于频繁（班报或日报上的累计阳移次数太多）、槽电压波动范围大（从槽控机或历史曲线可发现工作电压经常显著高于或低于设定电压）、工作电压与设定
19、电压的偏差大（班报或日报上的平均工作电压与设定电压偏差大）、阳极下降量过大或过小（班报与日报上的累计阳极下降量过大或过小）等。作业人员应在巡视电解槽时注意槽电压的控制情况，并及时分析计算机班报和日报，发现问题时进行检查与处理：（1）手动操作阳极上升、下降，看阳极提升机动作（包括制动）是否正常，有故障则及时联络相关人员处理。（2）无上述问题时，检查是否有阳极下滑，有则及时处理。（3）若无上述问题，检查是否存在阳极问题（如阳极长包等），或各阳极下的极距差异过大，或存在碳渣聚集，或存在尚未熔化的金属异物等；同时检查槽电压的稳定性，因为这些问题的存在一般会并发电压针摆（或经常性反复的电压异常）。存在上
20、述问题时，容易出现局部压槽或短路，因此易出现控制系统提升阳极时，槽电压便超出设定上限，而下降阳极时，又出现电压跌出下限并同时并发电压针摆，如此反复，导致电压调整效果不理想或调节过频。作业人员应针对具体问题进行处理，例如更换问题十分严重的阳极，测量阳极电压分布并调极，打捞碳渣，清除异物等。,（4）若无上述问题，则问题可能来自电解质熔体、炉膛及相关技术条件的异常变化。例如，近24 小时阳极下降总量过大（与前一天相比），则可能漏铝或炉帮化空，故要检查炉底及炉帮；近期热平衡或物料平衡控制不稳定，则电解质电阻率波动大（在控制系统中，电解质电阻率用阳极下降或上升单位mm，槽电压或槽电阻的变化量来表示，并分
21、别简称为阳降电阻率和阳升电阻率，详见本书第四篇），而电解质电阻率波动大时，控制系统难以准确跟踪其变化，导致目标调节量与实际调节量的差异大，例如，假设槽控机期望通过提升阳极1 秒钟提高槽电压30mV（即正常的阳升电阻率为30mV/s），而若事实上提高了槽电压80mV（即实际的阳升电阻率达到了80mV/s），则会出现电压过调，其后槽控机只好再下降阳极，而下降阳极中又可能引起电压向下方向的过调，如此振荡式的反复调节便引起电压调节过频，这对槽况的稳定十分不利。若出现这种情况，临时性的措施是通知计算站调整电压控制的有关参数，限制电压调节的频度与幅度，减小调节振荡，但根本性的措施是尽快使电解槽恢复正常的工
22、艺技术条件。（5）上述的一些处理过程及处置内容应按照企业的有关作业规程与计算机站联络，并将异常发生的内容报告值班长。,第三节物料平衡异常或控制不良的检查与处理,由于现代铝电解工艺多采用低分子比与低温工艺技术条件，氧化铝在电解质中的溶解度与溶解速度均较低，物料平衡的保持难度较大，因此物料平衡遭破坏而引起的病槽成为相对较常见的病槽。电解槽的物料平衡遭破坏有两种形式，一是物料不足，二是物料过剩。但两种情况都产生相同的结果使电解槽发热。当电解槽中氧化铝物料不足时，阳极效应频频发生，产生大量热量使电解质温度升高，熔化边部伸腿，瓦解炉膛，使铝液高度下降，出现热槽。当电解槽中氧化铝物料过剩时，槽底逐渐产生沉
23、淀，饱和了氧化铝的电解质对碳渣分离不好，电解质电阻变大，焦尔发热量增多，使电解质温度升高，槽底沉淀也使槽底电阻增大，产生大量多余热量，使槽底变热，成为热槽。而引起物料平衡遭破坏的原因可以分为两大类，一类是下料故障与事故，另一类是各种因素引起的下料控制异常。,1）下料故障与事故的检查与处理下料故障与事故包括下料器故障、下料孔（即由打壳锤头打开的槽料面下料通道）不通畅、槽料面崩塌、人工作业引起大量额外下料等。下料器故障（包括下料器堵塞、下料量严重偏离定容量）可能在计算机报表上体现出来，例如存在下料器堵塞或下料量显著小于定容量的问题时，24 小时下料次数可能会显著高于正常范围（因为计算机可能使用了较
24、多的过量下料），当越出计算机的可调范围时，可能引起效应系数显著增大。通过现场观察下料器的动作，或称量下料量，可确认下料器故障，应及时通知相关人员修理。在下料器得到修复前，告知相关人员通知计算站临时性地修改基准下料间隔（严重时采用定时下料）。若在效应发生时发现下料器故障，例如打壳锤头没有动作，或下料孔不通畅造成氧化铝不能加入槽内，则用天车上的打击头在大面打开几个洞，并用天车加入氧化铝或用氧化铝耙扒阳极上氧化铝加入槽内后再熄灭效应；若下料口通畅，但没有氧化铝下料时，用氧化铝耙扒阳极上氧化铝入槽内或用天车加入氧化铝入槽内后再熄灭效应，效应熄灭后，阳极上氧化铝被扒开的地方要用天车补充氧化铝，并通知相关
25、人员修理下料器。如出现槽料面崩塌、人工作业引起大量额外下料等情形，根据严重程度，告知相关人员通知计算站临时性地扩大基准下料间隔（严重时停止下料，直至等待效应发生）。如发现下料孔堵塞，先要将上方的堆积料扒开，再利用槽控机上的手动打壳按键，使打壳锤头多次打击壳面，严重时借助其他处理措施，直到打开下料孔为止。更重要的是，平时巡查时及时发现问题并及时处理，这样便很容易打开下料孔。,2）下料控制异常的检查与处理下料控制异常表现为氧化铝浓度控制效果不佳（如氧化铝浓度过低、效应频繁，或者氧化铝浓度过高、槽底沉淀与结壳严重），体现在计算机班报与日报表上的有：累计下料次数异常、效应系数异常；体现在下料控制曲线上
26、就是：控制曲线形状异常，如欠量下料偏多（即长时间处于欠量下料状态），或过量下料偏多等；体现在电解槽状态上就是：工艺技术条件会发生明显的波动。下料控制异常与电解槽稳定性差、技术条件恶化往往互为因果，并形成恶性循环。下料控制异常往往有一个逐步积累的过程，因此通过与计算站联系调阅该槽的有关控制参数和历史曲线，可以分析导致控制效果变差的最初和最主要原因，或者分析是否存在不正确的参数设置，或现行参数设置是否不适应变化了的槽况。主要的处理措施包括：（1）若属于控制参数设置不正确，应尽快改正。（2）若槽电压稳定性很差（电压针摆严重），控制系统无法实施正常的氧化铝浓度控制，则应由相关技术人员与管理人员制定针对
27、性的综合处理方案（如制订临时性的下料控制参数与电压控制参数设置方案），交由计算站执行，并通知现场作业人员监视调整后的效果（须记得一旦恢复到可进入正常自控的状态，要及时恢复）。,（3）若下料控制异常已经导致了非常严重的物料过剩与槽底沉淀，可遵照下料管理作业标准中关于基准下料间隔调整的相关规定，适当延长基准下料间隔，并可通知计算站给该槽设定一段时间的停止下料或无条件欠量下料，使沉淀得到消化，与此同时，可适当提高电解质高度，增加对氧化铝的溶解量，尽快消除沉淀，防止产生热槽。若已经产生了热槽，则应配合采用针对热槽的处理措施，使热平衡尽快恢复正常。（4）若下料控制异常导致了物料投入严重不足（体现为效应显
28、著增多），可遵照下料管理作业标准中关于基准下料间隔调整的相关规定，适当缩小基准下料间隔，尽快满足电解过程的物料消耗的需要，防止因效应过多而使电解槽热平衡遭到破坏，成为热槽。若已经产生了热槽，则应配合采用针对热槽的处理措施，使热平衡尽快恢复正常。（5）若上述a、b、c 三项中所述措施见到了效果，也还需要着眼于正常技术条件的恢复，否则只能治标，不能治本。（6）对于长时间无法消除的下料控制异常，作业人员应该按照企业的有关规程向相关人员报告，由相关技术人员与管理人员制定综合处理方案。现代铝电解工艺主张创造条件使下料控制逐步回归正常，而不主张采用极端的人工措施处理，例如扒沉淀、长时间停料等，这些措施扰乱
29、电解槽的动态平衡，并扰乱电解槽的正常控制过程，反而使电解槽不容易恢复正常状态。,第四节热平衡异常的检查与处理,1、冷槽的检查与处理（1）冷槽的成因冷槽（或称冷行程），最本质的特征是电解质温度低于正常范围。当电解槽的热收入小于热支出，电解槽就会走向冷槽。而引起热收入小于热支出的原因是多方面的。例如：a. 槽电压设定（或控制）值低于正常范围，导致热收入小于正常的热支出。b. 电解槽的散热高于正常值，导致热支出大于正常的热收入。而引起散热偏大的原因又是多方面的，例如，氟化铝添加过量导致分子比降低，由此引起的过热度升高增大了电解槽对外散热的“动力”（尤其是通过侧部炉膛和炉面对外散热增大）；出铝偏少导致
30、铝液高度过大，由此增大了电解槽通过槽底和侧部对外散热量；阳极覆盖料不足，增大了电解槽通过炉面对外散热量。c. 电解槽的下料量显著高于正常值，加热和溶解多余的物料导致热支出大于正常的热收入，但此类冷槽很容易最终转化为热槽。d. 换极等人工操作不规范（如换极的时间过长或额外下料量过多）引起散热过大。,（2）冷槽的症状冷槽在初、中、后期表现出的症状及其轻重程度有区别：a. 冷槽初期，从可检测的技术参数（控制系统检测或人工检测的参数）来看，表现为：电解质温度下降，电解质高度下降而铝液高度上升，计算机报表中的电解质电阻增大，时常出现异常电压或电压针摆等。从现场可观察到的现象有：电解质颜色发红，粘度大，流
31、动性差，阳极气体排出受阻，电解质沸腾困难，火眼中冒出的火苗软弱无力，颜色蓝白。b. 冷槽发展到一定时间（中期），“冷槽初期”中所述的技术参数（电解质温度、电解质高度、铝液高度、电解质电阻、电压针摆等）继续恶化；阳极效应频繁发生，时常出现“闪烁”效应和效应熄灭不良。“冷槽初期”中所述的现场观察到的病状继续变严重。冷槽引起其他类型的病槽出现，如炉膛不好（炉膛局部长肥大，部分地方伸腿伸向炉底，炉膛变得不规整），炉底不好（由于热平衡遭破坏引起物料平衡的正常控制被破坏，致使炉底沉淀加剧），甚至出现阳极故障（阳极电流分布不均可能引起阳极脱落）等。c. 冷槽发展到后期，最主要的表现为炉底有厚厚的沉淀或坚硬的
32、结壳，炉膛极不规整，部分地方伸腿与炉底结壳结成一体，中间下料区出现表面结壳与炉底沉淀连成一体，形成中间“隔墙”，阴、阳极电流分布紊乱，电压针摆大，有时出现滚铝；电解质高度很低，效应频频发生，效应电压很高，并伴有滚铝现象；电解槽需要很高电压才能维持阳极工作（4.3V以上）。冷槽发展到最严重时，电解质全部凝固沉于炉底，铝水飘浮在表面，槽电压自动下降到2V 左右，一抬阳极便出现多组脱落，从而被迫停槽。,（3）冷槽的处理初期冷槽处理方法很简单，只要及时发现苗头，找出成因，消除导致冷槽的因素，便能使热平衡恢复正常。例如，若属于槽电压设定或控制值偏低导致的能量输入不足，则立即找出导致这种问题的原因并使工作
33、电压恢复到正常范围，或者将工作电压调整到稍高于正常范围以加快热平衡的恢复，待热平衡恢复到一定程度时将槽电压调整到正常范围；若属于氟化铝添加量偏大（或者出铝量偏小，或者阳极覆盖料不足）导致的能量支出过大，则立即找出导致这些问题的原因并使氟化铝添加量（或出铝量，或阳极覆盖料厚度）恢复到正常范围，或者临时性超正常范围调整以加快工艺技术条件回归正常的速度，但应及时“调头”到正常范围，以防“矫枉过正”；若属于换极等人工操作不规范（如换极的时间过长或额外下料量过多）引起散热过大，则临时性地适当提高工作电压，或加强阳极保温，或延长基准下料间隔使热平衡回归正常。现代铝电解生产由于配备有先进的计算机控制系统，并
34、执行严格的技术管理，一般能通过发现工艺技术条件的异常来及时发现冷槽的症状，并及时采取措施使工艺技术条件恢复正常，冷槽症状自然消失，很少发展到冷槽中、后期。若发展到了冷槽中、后期，可以视为生产事故。,如果初期冷槽发现和处理不及时，到了中期，电解槽便显示出各种病状。此时，简单地将被破坏的技术条件调整到正常范围虽然有效，但槽况恢复时间会较长，因此需要针对性的制定治理方案（包括技术条件的调整方案），治理方法可从下列几方面进行：一是适当提高电压设定值使工作电压提高，达到增加热收入，提高槽温，提高电解质高度，提高极距（减小电压针摆），抑制炉膛变小的目的；二是调整控制系统中与下料控制相关的参数，使下料间隔延
35、长，并安排一定量的效应等待，使效应系数适当提高，利用效应等待期间停止下料来促进炉底沉淀的消耗和发生效应时的高热量熔化炉底沉淀，但决不能利用多来突发效应的办法提高效应系数，这样反而会增加炉底沉淀；三是调整操作制度，主要是出铝制度，通过适当多出铝来提高炉底温度，生产中称为“撤铝水”。但在撤铝水过程中仍应以电解槽平稳为前提，这就要求撤铝水不能太快。若一次出铝太多，一是电解槽波动大，二是铝液高度突然下降太多，会出现炉底沉淀局部露出铝水表面的情况，跟随下降的阳极底掌很容易与沉淀接触，造成电流分布混乱，引起电解槽滚铝，另外，还可能使下降的阳极接触边部伸腿，引起阳极长包。实际操作中常采用“少量多次”的出铝制
36、度。在沉淀快消除完之时，出铝更要慎重，以防撤铝水过头，引起电解槽向热槽转化，必要时应停止吸出，及时调整铝水到正常范围。同时将其他技术条件及时调整过来，使电解槽顺利转入正常运行状态。,2、热槽的检查与处理,（1）热槽的成因热槽（或称热行程），最本质的特征是电解质温度高于正常范围。当电解槽的热收入大于热支出，电解槽就会走向热槽。而引起热收入大于热支出的原因是多方面的。例如：a. 槽电压设定（或控制）值高于正常范围，使热收入过大。b. 分子比升高引起电解质的初晶温度上升。c. 出铝过多、阳极覆盖料过厚、下料过少等原因引起热支出小于热收入。d. 各类异常槽况（如电解槽稳定性极差）导致电流效率下降，使正
37、常情况下应该用于产铝的电能转为发热，使热收入大于热支出。,（2）热槽的症状热槽在初、中、后期表现出的症状及其轻重程度有区别：a. 热槽初期，从可检测的技术参数来看，表现为：电解质温度上升，电解质高度上升，铝液高度下降（炉膛变大），使用效应等待控制策略时会出现效应滞后现象而且效应电压偏低，计算机报表中的电解质电阻下降，此外，一些初期热槽出现槽电阻过于平稳的现象。从现场可观察到的现象有：电解质颜色发亮，流动性极好，阳极周围出现汹涌澎湃的沸腾现象，碳渣与电解质分离不好，在相对静止的液体表面有细粉状碳渣漂浮，用漏勺捞时碳渣不上勺，表面上电解质结壳变薄，中间下料区的下料口结不上壳，多处穿孔冒火，且火苗黄
38、而无力。,b. 热槽发展到一定时间（中期），“热槽初期”中所述的技术参数继续恶化，所述的现场观察到的病状继续变严重。尤其严重的是，槽膛遭到破坏，部分被熔化，槽面中部因电解质温度高而无法结壳，边部表面结壳也部分消失，无火苗上窜，出现局部冒烟现象；碳渣与电解质分离不清，严重影响了电解质的物理化学性质，电流效率很低，槽底产生氧化铝沉淀，这层沉淀电阻较大，电流流经它时产生高温而使槽底温度很高，用铁钎插入数秒钟后取出，铝水、电解质界限不清，而且铁钎下端变成白热状，甚至冒白烟；分离不出去的碳渣便与电解质、氧化铝悬浮物形成海绵状碳渣块粘附在阳极底掌上，电流通过这层渣块直接导入槽底，使阳极大面积长包，同时这层
39、渣块电阻很大，电流通过时产生大量焦尔热使槽温变得很高。,中期热槽若处理不及时或处理不当，便很快转化成严重热槽，其特征为电解质温度很高，整个槽无槽帮和表面结壳，白烟升腾，红光耀眼；电解质粘度很大，流动性极差；阳极基本处于停止工作状态，电解质不沸腾，只出现微微蠕动，含碳严重，从槽内取出电解质冷却后砸碎，断面明显可见被电解质包裹的碳粒；由于电解质粘度大，氧化铝不能被溶解，在电解质中形成由电解质包裹的颗粒悬浮物，其后沉入槽底，使槽底沉淀迅速增多，电解质高度急速下降；槽底温度很高，铝水与电解质混为一潭，用铁钎插入后取出，根本分不出铝水与电解质界限，犹如一锅稀粥；电解质对阳极润湿性很差，槽电压自动上升，甚
40、至出现效应电压（由于电解质电增大，槽电压上升到612V），现场戏称严重热槽为“开锅”。,（3）热槽的处理对于初期热槽，只要找出和消除其成因便很容易使电解槽恢复正常，例如，若槽电压较高或槽电压有降低的余地，则适当降低槽电压设定值；若分子比偏高，则适当增大氟化铝添加量；若铝液高度偏低则适当减少出铝量；若下料控制不正常则尽快恢复正常。总之，使偏离正常的技术条件尽快恢复正常就可使热槽症状逐步消除。但是，初期热槽若未及时处理，一两天内就会转化成中期热槽或严重热槽。到此阶段，处理过程为首先清除阳极病变，先通过测量阳极全电流分布，找出有病变的阳极，提出来并清除底部渣块，打掉突包，个别严重的可采用残极更换（平
41、时积存下来的厚残极，它可以在1 小时内承担全电流，因新极开始导电很慢）。阳极病变处理后，再通过测量阳极电流分布调整好阳极设置，使之导电均匀，阳极工作。紧接着降低槽温，但降低槽温不可盲目用降低极距来降低槽电压，因为热槽电解质电阻大，槽电压高并不是因为极距大，而是由于电解质电阻大所引起，所以降低槽温应采取清亮电解质，减小电解质电阻，并加强电解槽散热的办法。打开大面结壳，使阳极和电解质裸露，加强电解槽上部散热，同时从液体电解质露出的地方慢慢加入氟化铝和冰晶石粉的混合料（一般两袋冰晶石混入一袋氟化铝），冰晶石熔化需要消耗大量热量，使槽温降低，同时熔体电解质量增加而增大了热容量，可使多余的热量找到去处，
42、混入的氟化铝，可降低电解质分子比（因热槽电解质中氟化铝挥发严重，加之高分子比的炉帮熔化，导致分子比较高），促使碳渣分离，清净电解质，降低其电阻，减少焦尔发热量（注意：不能添加氧化铝，否则，可使电解质中悬浮物增多，电解质得不到清洁，失去处理效果）。再就是减少出铝量，增大槽底散热。对于较严重的热槽，处理期间中止出铝，必要时还需适当灌入铝水，降低槽底温度，待槽温降下之后，再根据具体情况，缓缓撤出铝水，消除槽底沉淀，使电解槽稳步恢复正常运行。尤其是槽电压下降要稳妥，以防止转化成冷行程，使槽底沉淀变硬。,对于严重热槽，其特点是电解质严重含碳，阳极不工作，所以在处理过程中，首先应使碳渣与电解质分离，改善电
43、解质性质，再就是让阳极工作起来，处理方法与中期热槽基本相同。但严重热槽电解质大部分以稀糊状沉入了槽底，上部液体电解质很低，所以处理起来极为困难，见效很慢，为了加快处理进程，可从正常槽中抽取新鲜电解质灌入，这样能有效地降低槽温，使碳渣很快分离出来，改善电解质性质，使阳极恢复工作。只要阳极工作起来，在此基础上按照一般热槽的处理过程进行，电解槽便可逐渐恢复过来。热槽好转后，都会出现槽底沉淀较多的情况，尤其是严重热槽，有些沉淀厚达200mm以上，但这种沉淀与冷行程的沉淀不同，它因槽底温度高而疏松不硬，容易溶化。在恢复阶段，只要注意电压下降程度，控制好出铝量，同时控制好物料平衡，电解槽很容易恢复，一般在
44、一周内就可以转入正常，但若控制不好，也很容易反复。所以，恢复阶段必须十分注意槽状况变化，精心做好各项技术条件的调整，使之平稳转入正常运行。,第五节 阳极工作故障及其处理,1、阳极长包阳极长包即为阳极底掌消耗不良，以包状突出的现象。一旦突出的包状伸入铝液，电流形成短路，造成电流空耗，电流效率大幅度降低。电解槽冷行程或热行程，物料平衡遭到破坏，都会引起阳极长包，只是行程不同，阳极长包的部位有所不同，长包后电解槽的状况有所差异。由于冷行程边部肥大，伸腿长，阳极端头易接触边部伸腿，包都长在阳极靠大面端头，而且长包后电解槽不显得太热；热槽都是由于阳极底掌上贴附碳渣块而阻碍消耗，所以包大部分都长在阳极底掌
45、中部，长包后槽温很高，常常长包阳极处都冒白烟。物料平衡遭破坏后引起的阳极长包与热行程相似。,阳极长包的共同点是电解槽不来效应，即使来也是效应电压很低，而且电压不稳定。长包开始时电解槽会有明显的电压波动，一旦包进入铝液，槽电压反而变得稳定，槽底沉淀迅速增加，电解槽逐渐返热，阳极工作无力。处理阳极长包的方法比较单一，在预焙槽上一般以打包为主。将长包阳极提起来，用铁钻子或钢钎把突出部分尽可能打下来，再放回槽内继续使用，实在打不下来的才进行更换，尽量使用厚残极，因新极导电缓慢，装上会引起阳极导电不均，使其他阳极负荷增大而脱落，同时碳渣会迅速聚集在不导电的新极下面，使之长包。处理过程中应尽量将槽内浮游碳
46、渣捞出，使电解质清洁。处理完后立即进行阳极电流分布测定，调整好阳极设置高度，使电流分布均匀，并用冰晶石-氟化铝混合料覆盖阳极周围，一方面降低槽温，另一方面促使碳渣分离，切不可用氧化铝保温，这样会增加槽底沉淀，恶化电解质性质。如果一次处理彻底，调整好了阳极电流分布，槽温很快会降下来，阳极工作有力，碳渣分离良好，两天内即可恢复正常运行。若处理不彻底，会出现循环长包，而且很容易转化成其他形式的病槽。,2. 阳极多组脱落,预焙槽的阳极往往由于其本身质量问题或操作质量问题而出现个别阳极脱落，或掉块（部分脱落），此类情况只要及时发现和处理，一般对电解槽的正常运行影响不大。但是，若一个槽在短时间内（几个小时
47、内）出现多组脱落（三组以上），不仅处理工作量大，而且对电解槽的运行产生极大的破坏，严重者被迫停槽。阳极多组脱落一般来势凶猛，有些可在1 小时内脱落达数组乃至十数组，实际中曾遇到一台槽一次脱落阳极15 组，几乎占整个阳极的三分之二。,引起阳极多组脱落的原因主要是阳极电流分布不均，严重偏流。强大的电流集中在某一部分阳极上，短时间内使碳块与钢爪连接处浇注的磷生铁或铝-钢爆炸焊熔化，阳极与钢爪或铝导杆分开，掉入槽内，之后电流又涌向别的阳极，恶性传递。从已发生的情况看，造成阳极偏流主要有下列原因：其一是液体电解质太低（150mm 以下），浸没阳极太浅，阳极底掌稍有不平，使阳极电流分布不均匀，出现局部集中
48、，形成偏流；其二是槽底沉淀较多，厚薄不一，阴极电流集中，引起阳极电流集中，形成偏流。除此之外，抬母线时阳极卡具紧固得不一致，或有阳极下滑情况，未及时调整，也会引起阳极电流偏流，最终造成阳极多组脱落。,处理阳极多组脱落的原则是：第一，必须立即控制住继续脱落；第二，尽快拿出脱落块，装上阳极重新导电。处理时首先测阳极电流分布，调整未脱落阳极，使之导电尽量均匀，不再脱落；之后组织人力尽快拿出脱落块，每拿出一块装上一块，一律使用残极，切不可装新极，最好是从邻槽拔来的红热残极，这样装上就可以承载全电流。若在处理过程中由于电解槽敞开面积大，电解质可能会很快干枯，沉于槽底，铝水上飘，电压自动下降，此时决不可硬
49、抬电压，待脱落块处理完以后，再从其他槽内抽取电解质灌入，边灌边抬电压，使之达到4.55.0V，电解质在150mm 以上，马上测阳极电流分布，调整好各组极距，使电流分布均匀，阳极处于工作状态，然后加冰晶石粉于阳极上部保温，切断正常加料，待槽温上升后，方可延长下料间隔投入氧化铝，并适当出铝，使槽底沉入的电解质溶化，逐渐恢复正常。,第六节 滚铝及其处理,滚铝是电解槽可怕的恶性病状。电解槽滚铝时，一股铝液从槽底泛上来，然后沿四周或一定方向沉下去，形成巨大的旋涡，严重时铝液上下翻腾，产生强烈冲击，甚至铝液连同电解质一起被翻到槽外。热槽和冷槽都可能引起滚铝，但滚铝的根本原因并不在于电解槽冷热，而是由于电解
50、槽理想的电流分布状态遭到破坏，形成不平衡的磁场。对于正常运行的电解槽，槽膛规整，槽底干净，电流可按设计的大小和路径流经电解槽各处，使各个方向上的磁场基本平衡，磁场力较小，铝液以较规律的行为缓慢运动，相对平静。但当电解槽的槽膛被破坏，槽底沉淀后而且厚薄不均时，就会造成阴、阳极电流紊乱，破坏磁场的平衡。不平衡的磁场产生不平衡的磁场力，作用于导电铝液，使铝液加速不规则运动。特别是铝液层中纵向水平电流增加，产生的磁场力将局部铝液推向槽外，使铝液强烈翻滚。,因此，发生滚铝的电解槽有三个特点：（1）槽膛畸形，槽底沉淀多而且分布不均匀，使铝液运动局部受阻，形成强烈偏流。（2）槽内铝液浅，铝液中水平电流密度大
