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摘要:預焙陽極鋁電解槽噪聲值的大小能夠準確反映電解槽的冷熱態勢、操作質量的好壞、運行曲線的平穩度和電流效率的高低。本文通過對200kA電解槽生產實踐，總結出噪聲值控制在18～26mV之間時，電壓擺動不大，效率平穩、爐膛變化小，是電解槽生產的理想控制范圍。提出噪聲值小于理想范圍的處理方法和噪聲值大于理想范圍時，降低噪聲值的方法和處理措施。

關鍵詞:鋁電解槽;噪聲值;方法;措施

預焙陽極鋁電解槽的噪聲值指的是電解槽水平電流與垂直磁場相互作用，產生的電磁力引起的鋁液波動狀況，是電解槽復雜系統中綜合工作的再現，能夠準確的反映電解槽運行情況。噪聲值的判定是依據槽控機在一分鐘內槽電阻變化最大最小差值做出的，5分鐘為一個判定周期。噪聲值的基本計算為:噪聲值=槽電阻差值×名義電流=〔(槽電壓最大值－1.65)/實際電流－(槽電壓最小值－1.65)/實際電流〕×名義電流。。噪聲值是傳統意義上針振和擺動的統稱但又區別于針振擺動噪聲值的大小與陽極質量、電解質成分變化、氧化鋁質量、物料的平衡、磁場的影響、能量的平衡、爐膛和伸腿的大小、爐底的平整程度以及電解槽的管理控制、人員操作水平等因素息息相關。噪聲值小于14mV時熱平衡遭到破壞，電解槽顯熱，過熱度偏大，爐幫融化，爐幫變薄或消失，槽溫上升，鋁的返熔增大，電流效率下降，電耗升高。噪聲值長期大于40mV，電解槽槽況明顯走冷，電流無法實現均勻分流，爐底結殼增加、爐膛發生變化，鋁液波動加劇，歷史曲線變差，電壓升高，操作不當時就會出現滾鋁〔1〕。所以保持適當的噪聲值對于穩定槽況，提高效率，降低電耗意義重大。

1噪聲值保持范圍的確定

技術人員通過對某公司200kA電解系列141臺電解槽各類槽型，各個槽齡段噪聲值的長期統計對比發現，噪聲值的大小與爐膛和爐底壓降的升降變化關系密切，同時直接影響著曲線平穩度，影響著平均電壓和電流效率的高低。大量的生產數據證明，噪聲值小于14mV，電解槽溫度升高，過熱度偏大，爐幫熔化變薄甚至消失，鋼窗溫度升高，甚至發紅，鋁水平急劇下降，導致電流效率大幅降低，電耗升高。長期噪聲值大于40mV，爐底壓降大幅上升，爐底結殼變厚，角部伸腿肥大，殼面變厚，氧化鋁熔解能力急劇下降，效應頻發，換極、出鋁后歷史曲線變粗，目標電壓自動上抬，工作電壓持續上升。通過對電流效率、工作電壓、槽況、工作難度等因素的綜合評價和分析，得出的結論是電解槽噪聲值偏大或偏小從根本上講，是熱平衡出了問題。200kA電解槽噪聲值在18～26mV之間時，熱收入和熱支出能夠達到相對平衡，歷史曲線平穩，爐底壓降穩定，爐膛規整，電流效率能夠恒定且保持較高，綜合效益較佳，有利于電解槽長期平穩高效運行。事實證明傳統觀念里電解槽噪聲值越小越好的思想是不成立的。

2噪聲值的影響因素和控制思路

電解槽是一個復雜的被控對象，槽溫、分子比、電解質體系、氧化鋁濃度、NB下料間隔、兩水平、電壓、系列電流、效應系數、極距、物料品質等因素都影響電解槽的控制難度。電解槽的日常操作如出鋁、更換陽極等工序必須由人工操作，而且這些工序對過程狀態產生很大影響，加之這些重要狀態參數無法在線連續檢測，因此無法準確建立起完整的數學模型。直到目前，國內大多數生產廠家僅由槽電壓(V)和系列電流(I)可在線采集，其它數據只能通過計算、假設和設定得到體現。盡管鋁電解槽是一個復雜的多變量體系，但它也具有有利于操作和控制的特性，具有較強的自平衡能力。鋁電解槽自平衡能力主要表現在爐膛和殼面可隨溫度的變化而改變，且槽內熔體處于較強的對流狀態。因此通過創造一個次要因素少變或不變的環境，將一、二個可變參數控制在一定的范圍內便可達到支配過程整體的目的［2］。事實證明鋁電解槽自平衡能力和抗干擾能力的強弱與槽型設計、槽齡、狀態和工藝技術條件等有關。從根本上想要穩定電解槽噪聲值在理想范圍內，離不開科技的進步和技術創新。第一，近年來，某公司試驗槽澆鑄陰極技術電解槽平均電壓3.835V，電流效率較高，直流電耗大幅降低并且噪聲值在18～26mV之間運行的事實證明了新技術、新材料的應用能夠優化指標且自平衡能力和抗干擾能力得到增強。第二，通過對200kA預焙電解槽大量的生產實踐證明，噪聲值是衡量電解槽是否穩定的最重要標志。合適的噪聲保持范圍，能穩定槽況，提高效率。長遠來看，噪聲值偏大或偏小都對槽況的穩定和效率的提高很不利。

3噪聲值偏小的處理方法

噪聲值偏小，尤其是噪聲值小于14mV時槽溫持續上升，過熱度越來越大，爐幫融化，爐幫變薄或消失，鋁的返熔增大，電流效率下降。噪聲值出現偏小，第一，要查看分子比是不是發生波動。如果分子比波動大，應及時增減氟鹽投量，把分子比控制到技術標準范圍內再觀察。第二，如果分子比在技術標準范圍內噪聲值還在減小，很可能屬于熱平衡遭到破壞引起的。就必須從熱量的收入和支出兩方面綜合考慮。方法是降低設定電壓和減少出鋁量或往電解槽內灌入一定量的鋁水，達到提高鋁水平高度縮小過熱度，降低槽電壓達到降低槽溫的目的。第三，要重視原料，防止原料發生變化引起噪聲值降低。第四，因其它技術條件搭配欠佳或操作質量不高引起的碳渣過多和陽極長包也會出現噪聲值偏小。當高溫陽極長包直插鋁水中，電解槽出現“火爐”源現象，電流會集中從長包處導入鋁水中，電流效率急劇下降，槽溫急劇上升也會出現噪聲值偏小，當病變陽極從電解槽拔出的瞬間噪聲值會從偏小直接轉變為偏大，電壓出現大幅上下擺動。需要重點說明的是，不管因何原因出現碳渣增多都要利用換極、出鋁、打開殼面等一切機會加強碳渣的打撈降低槽溫。實踐證明:通過增加鋁量加強散熱、降低電壓減少熱收入實現電解槽熱平衡，及時消除陽極長包病變、打撈碳渣降低槽溫等辦法能快速有效的把偏小的噪聲值及時糾正到噪聲值理想范圍內。

4噪聲值偏大時，降低噪聲值的方法和處理措施

噪聲值偏大的原因從理論上講是在磁場作用下，由于槽內熔體內、外作用力影響使電解質和鋁液界面形狀發生改變，造成極距發生變化，電流分布不均而引起電解槽檢測電阻或電壓時發生周期波動的一種槽況不穩定性。對于電解槽熔體來說，電磁力是影響金屬鋁液運動狀態及其界面形狀的主要因素，當電解槽內部的水平電流過多時，就會使得鋁液受到電磁力而上下波動［3］，在電解槽上的具體表現是噪聲值偏大。在生產實踐中，大部分噪聲值偏大屬于電解槽熱平衡失調，熱收入不足、熱損失過大導致槽溫過低造成的。首先，影響槽溫的因素有很多，能夠人為控制的條件主要是保持合理的兩水平特別是鋁水平，鋁水平過高會造成電解槽散熱過大，電解槽趨冷，槽溫降低。通過加大出鋁量，減少散熱實現熱量平衡，降低噪聲值;鋁水平過低陽極底掌與電解槽內伸腿、沉淀接觸也會導致噪聲值偏大，需要適當提高鋁水平，減小鋁液波動降低噪聲值。所以鋁水平過高或過低都能引起噪聲的增大。其次是電解質中的氧化鋁濃度。氧化鋁濃度的控制除了和下料間隔(NB)有關外，還和操作質量有很大的關系，更換陽極過程中操作不當使大量物料進入槽內影響槽控機判斷，使電解槽長時間的過量也會導致噪聲值偏大。另外保溫料添加不當會使電解槽散熱加大，熱量不足造成噪聲值偏大。處理方法是加強各部保溫，尤其要重視四個小頭的冷區保溫，提高保溫效果，減少熱損失實現熱量平衡，降低噪聲值。所以人員操作因素也是影響噪聲值的重要因素。在實際生產中，噪聲值偏大在所難免，當噪聲值偏大時，會導致歷史曲線紊亂，具體表現是曲線變粗，通過精準調整陽極能達到降低噪聲值的目的，具體表現是歷史曲線變細變平滑。因此，在操作過程中調整陽極的方法和技巧顯得十分重要。調整時主要以關注四、五天換的新陽極和瞬間擺動大于5.0mV的陽極，并側重陽極瞬間擺動大的，再考慮電流分布大的。單槽調整陽極一次不能超過兩塊。圖1噪聲值偏大，調整陽極前后效果對比

5結論

(1)噪聲值保持在18～26mV之間時，曲線平穩，爐底壓降穩定，爐膛規整，電流效率能夠恒定較高保持且工人操作難度適宜，綜合效益可觀。同時有利于電解槽長期平穩高效運行。(2)想要從根本上穩定電解槽噪聲值在理想范圍內，必須走科技進步和技術創新之路。(3)在生產實踐中，技術參數的合理匹配是控制噪聲值到理想范圍的前提條件。(4)操作質量和技術條件同等重要，曲線的穩定，離不開高質量的操作質量和高素質的職工隊伍。(5)電解槽冷熱態勢與噪聲值的大小密不可分，實現熱量平衡是噪聲值控制到目標范圍的核心要素。電解槽趨冷，噪聲值偏大;電解槽趨熱，噪聲值偏小。在實際生產過程中通過調整電解槽內的鋁量、升降電壓、增減保溫等方式能把趨冷、趨熱的電解槽快速的調整到熱平衡狀態。(6)及時、恰當的處理曲線，把偏大的噪聲值控制到18～26mV之間是實際生產中穩定槽況、降低電壓，提高效率最重要的方法。

參考文獻:

［1］邱竹賢．預焙槽煉鋁［M］．北京:冶金工業出版社，2005．

［2］蔣英剛．160kA預焙鋁電解槽新型控制策略與方法研究［A］．王廣穩．科海擷英，［C］．蘭州大學出版社，2005:16－20．

［3］戴小平，吳智明．200kA預焙鋁電解槽生產技術與實踐［M］．中南大學出版社，2006．

作者：張佐邦 單位：中國鋁業青海分公司