电解铝的生产技术条件主要包括:系列电流强度、槽电压、电解温度、极距、电解质组成、电解质水平(即结壳下熔体层高度)、铝水平(即槽内铝液高度)、槽底电压降以及阳极效应系数等。这些因素(或技术操作参数)都是相互影响、相互关联的。在一定时期内应尽可能保持相对稳定,一旦因某种原因需要变动时,就必须相应地调整其他参数与之协调。
无论是自焙槽还是预焙槽,铝电解槽的生产作业主要内容包括:加料(称为加工)、出铝和阳极工作三个部分,具体的内容依槽的不同而有所不同。
一、加料:铝电解的加料作业就是定时地向电解槽中补加氧化铝,新型电解槽采用所谓连续或点式下料,就是每次下料之间的时间有所严格规定,连续下料的时间间隙为20s,点式下料为每几分钟加一次。
下料的目的在于保持电解质中Al2O3浓度稳定。电解质熔体中Al2O3含量一般为58%。大型预焙槽采用连续下料或点式下料后,Al2O3的浓度差只有2%~3%。因为保持低的Al2O3浓度电流效率可达94%。也使加入的Al2O3迅速溶解,保持槽底无沉淀,对提高电流效率是有好处的。大型电解槽的下料大都是借助于电子计算机自动控制,下料部位可以在边部,也可在炭块中间。后者更为优越,无须打开槽罩,为现代大型电解槽所采用。间断加料作业过程是由天车联合机组或地面龙门式联合机组来完成的。中小型电解槽用地爬式打壳机作业。
铝电解的加工作业程序是扒开在面上预热的氧化铝料层,再打开壳面,将氧化铝推入熔体,然后往新凝固的结壳面上添加一批氧化铝,不许将冷料氧化铝直接加入电解质中。我国铝电解生产中总结了“勤加工、少下料”的操作方法,对中型槽实现稳定高产行之有效。铝电解的作业除补充氧化铝外,通常要随时调整电解质组成,补充挥发掉的氟盐和添加剂,调整电解质的摩尔比。每天需要取样分析电解质的成分,决定补加的量。添加的氟盐要和氧化铝混合均匀,铺到壳上预热,上面加氧化铝覆盖,加料时加入。
二、出铝:电解产出的铝认要定期、定量从槽中取出。每两次出铝之间的时间称为出铝周期。中型槽一两天出一次,大型槽每天出一次,每次出铝量大约等于在此周期内的铝产量。出铝用真空抬包来完成。抽出的铝液运往铸造部门。铝经过熔剂净化、质量调配、扒渣澄清等处理后,铸成各种形状的名锭。工业电解槽取出的铝液含金属杂质(Si、Fe、Ti、V等)、非金属杂质(Al2O3、炭和碳化物),还含气体。必须除去这些杂质,达到用户的要求。铝液净化的方法有静置法和连续溶剂净化法。静置法就是在尽可能低的温度下长时间静置,让铝液中的氢随温度的降低而溶解度降低,排出铝液。非金属杂质在这个过程中也浮出铝液而除去。
三、阳极作业:阳极是电解槽的核心,它的管理工作十分重要。自焙阳极在电解过程中是借助于电解高温把阳极糊焙烧成阳极的。它在电解过程中参与反应而不断消耗,阳极工作的主要任务是补充阳极糊和转接阳极母线(上插槽无此工作)。先拔出快要接触电解质熔体的阳极棒,将小母线转接到已经进入阳极锥体的阳极棒上,然后将阳极棒钉入快要焙烧成锥体的阳极糊中(称为钉棒)。这样当糊体焙烧成锥体时,钉入的棒便可与之保持最好的接触,保证导电均匀。阳极工作应保持阳极均匀地焙烧,电流均匀地导入阳极,并保持阳极棒、阳极及各金属之间良好接触,以降低电压降。阳极工作完毕后,要保持阳极不倾斜、在电解过程中不氧化、不掉块、无断层和裂缝现象。预焙阳的作业是:定期按照一定顺序更换阳极块,以保持新旧阳极能均匀的分担电流,保证阳极大梁不倾斜;阳极更换后必须用氧化铝覆盖好;随着电解的进行,阳极要不断放低,当达到不能再放低时就要抬起阳极母线大梁。