浅谈铸造烧损率与铝电解电流效率的关系.pdf

2013年8月第4期
浅谈铸造烧损率与铝电解电流效率的关系一一刘民章李贤
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浅谈铸造烧损率与铝电解电流效率的关系
刘民章李贤
(青海桥头铝电股份有限公司技术中心,西宁810100)
[摘要]在假设电解电流强度、电解时间和出铝量不变的前提下,推导了铸造铝液烧损率与电解电流效率的关
系,指出降低铸造烧损是提髙铝电解电流效率的一个途径。
[关键词]铝电解;电流效率;铝锭铸造;铸造烧损率
[中图分类号]TF821[文献标识码]A
[文章编号]1008-5122(2013)04-0015-02
Discussion on the Relationship Between Casting Burning Loss
Rate and Current Efficiency of Aluminium Electrolysis
LIU Min-zhang, Ll Xian
Abstract Under the premise that current intensity, electrolytic time and tapping volume is constant, this
paper inderives a relationship between casting burning loss rate and current efficiency of aluminium elec
trolysis, and puts forward that reducing casting burning loss is one way to increase current efficiency of a-
luminium electrolysis
Key words: aluminium electrolysis; current efficiency; aluminum ingot casting; casting burning loss rate
电流效率是衡量铝电解过程能量投入与产出关
系的主要指标。多年来,铝电解行业一直致力于通
1重熔铝锭铸造过程中的铸造烧损率
过各种途径提高电流效率,而且也取得了很大成效。
铸造烧损是指从电解车间运送到铸造车间的高
通常,提高电流效率的途径主要有以下几个方面:①温铝液经混合炉铝液转注、搅拌、扒渣和铸造所造成
选择良好的技术参数;②保持稳定的技术条件;(③提的铝液损失,而且铝液的烧损过程是不可逆的。铝
高各项操作质量;④保持铝液平静,减少铝的二次氧液的锛造烧损率是指铝液烧损量与运送到铸造车间
化损失,等等。在高操作电压、高电流效率控制理念总铝液量之比的百分数。
下,铝治炼厂通过各种方法逐步将电流效率提高到
为了简化分析,以单台铝电解槽在一定时间内
93%~95%。目前,国内铝电解行业多实行低电压的出铝量来进行分析计算。
运行,电流效率基本保持在90.5%~92%,虽然还
设:总铝液量为Q,铝液的铸造烧损率B,烧损
有提升的空间,但非常困难。因此,必须另辟途径,量Q1,则烧损率:B=(Q1/Q)x100%
探寻能够保持和提高电流效率的方法。重熔铝锭铸
或烧损量:1=QBx100%
2)
造是铝冶炼厂的一个重要工序。铸造过程中的铝液
烧损间接地影响铝电解的电流效率。本文着重讨论2铝电解的电流效率
了重熔铝锭铸造过程中铝液的铸造烧损率与铝电解
实际铝电解生产中,即使铝电解槽看起来很稳
电流效率的关系。
定,但由于铝电解槽的技术参数和工艺条件一直在
个很小的范围内变化波动,因此,通常所说的电流
[收稿日期]2013-02-05
效率是指一定时间内的平均电流效率,们。
[作者简介]刘民章(1961-),男,陕西大荔人,大学本
m=(M/0.356lx10-)x100%(3)
科,高级工程师,主要从事铝加工研发工作。
式中:M一电解槽的出铝量,根据上述假设,M2=
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有色金节能
□工艺节能
Q, kg
除铝液转注过程中过程中嫆体表面氧化膜的破裂现
一电解槽的电流强度,A;
象,从而达到有效减少铝液烧损的目的。
电解时间,h
(2)将目前普遍采用的人工搅拌或扒渣车机械
当不考虑铸造铝液烧损时,24h内当电流强度搅拌方式改变为电磁搅拌。人工搅拌和机械搅拌均
为240kA、出铝量M为1800kg时,电解槽的电流是操作人员通过使用铁质搅拌器具或利用铝液搅拌
效率应为
车对铝液实施的搅拌作用。人工搅拌不仅操作人员
n=(1800/0.3356×240000x24×103)×100%
劳动强度高、工作环境恶劣,而且对铝液的搅拌作用
93.12%
也很有限,并不能完全达到使混合炉内铝液各处温
3铸造烧损率与电流效率的关系
度与化学成分均匀化的目的;利用扒渣车对铝熔体
进行搅拌,虽然可以达到较为理想的搅拌效果,但是
可以认为,铸造烧损量越大,就相当于在额定电由于在搅拌过程中对铝液施加的搅拌力过大,很容
流强度以及规定时间内电解槽出铝量的减少越多。易造成铝液在熔池内翻腾,从而导致高温铝液的大
那么,实际出铝量M:就碱小为Mn
量烧损。因此,目前许多电解铝厂铸造车间都在根据
Mn=Q-Q1=Q-QB×100%=Q(1ーB×100%)铸造车间实际情况对混合炉进行改造,加装电磁搅拌
(4)装置;而新建铝厂铸造车间则在混合设计时就配套设
将式(4)带入式(3)得出
计了电磁搅拌装置,以实现减少铝液烧损的目的
Q(1ーB×100%)/(0.3356x10)x100%
(3)采用一炉两机连续铸造方式进行重熔铝锭
铸造。目前普遍采用的重熔铝锭铸造方式多为一台
由式(5)可以看出,当电解槽的电流强度一定混合炉对应一条铝锭连续铸造生产线。这种铸造方
并且时间一定时,电解槽的电流效率与铸造烧损量式不仅使得铸造时混合炉的流口打开、封堵颊繁,操
成反比。铸造烧损量越大,电流效率越低。因此,当作人员劳动强度大,流口操作存在一定的不安全因
电解工艺技术条件保持不变时,通过降低铸造过程素,而且在铸造的开头和收尾阶段,由于温度、杂质
中铝液的烧损,在一定程度上能够提高铝电解的电等原因所造成的工艺损失也很大,从而造成较大的
流效率,以下通过计算说明这个问题。
铝液烧损。一炉两机铸造方式就是为了降低铸造吨
假设铝电解电流强度为240kA,电解时间为24铝电耗以及铸造过程中铝液的烧损率、减轻员工劳
h,那么,式(5)可简化为:
动强度、增加铸造安全的保证程度而进行的一项铸
m=QL(1ーBx100%)/1933.056]×100%(6)造生产方式的尝试与改进。其原理是利用一台混合
(1)当电解槽的出铝量为1800kg、铸造烧损率炉,通过溜槽将焫条铸机生产线进行连通,实现两条
为0.6%时,电流效率为:
铸造机的同时生产。为保证生产的连续性,采取精
m=[1800(1-0.6%)/19330561×100%=92.58%确计算原铝液的化学成分,按照铝液的化学成分调
(2)当电解槽的出铝量为1800kg、铸造烧损率整范围将铝液分类,并不间断地补充注入混合炉内。
为1.2%时,电流效率为
通过以上方法的实施,可以有效减少重熔铝锭
m=[1800(1ー-12%)/(193.056)]×100%=92%
铸造过程中的铝液烧损。据某