[发明专利]电解铝生产在线修复阳极母线技术

说明书

技术领域有色冶金电解铝生产节能降耗减排技术

技术背景在电解铝生产中电解槽阳极母线和阳极导杆接触面因更换阳极作业，天车从电解槽吊出或向电解槽吊入阳极组时因阳极导杆接触面和电解槽阳极母线接触面碰撞、摩擦造成接触面损伤以及发生电弧灼伤造成阳极母线凹坑，使阳极母线面损伤。因此，致使阳极导杆和电解槽阳极母线接触面电压降增大。用本发明对损伤的电解槽阳极母线和阳极导杆接触面损伤修复后，可以使接触面的电压降恢复到接触面的完好时的电压降状态。以前为了降低电解槽阳极母线和阳极导杆接触面电压降，使用机械法、化学法清除阳极母线接触面氧化层；使用导电膏和导电胶等方法处理阳极母线和阳极导杆损伤接触面，以降低接触面的电压。一些人为此做出了很大努力。但是，由于损伤面不能在线修复，不能使接触面有良好的导电接触，所以以上的方法收效都不理想。另外，用焊接铣削方法也不能在线修复阳极母线损伤面，焊接铣削方法只有在电解槽大修时，将上部结构吊下电解槽才可进行，电解槽大修时，焊接铣削法修复量只占电解槽的1％～2％。

经过对电解槽阳极母线和阳极导杆接触面电压实测，平整光滑的阳极导杆和阳极母线接触面导电良好，其电压为：160kA型电解槽/20组阳机组电压降<5mV、240kA型电解槽/32组阳机组电压降为3～4mV，240kA型电解槽/16组阳机组和300kA型电解槽/20组阳机组电压降为8mV左右。但是，由于阳极导杆和电解槽阳极母线接触面损伤，造成接触不良，一般会使电压降增大到20mV左右，有的则高达50～60mV，甚至>100mv。由于阳极导杆和阳极母线接触面电压降增大，会造成电能损耗增大。经查，目前还没有使用电解铝生产在线修复损伤阳极母线的技术的先例。

发明内容电解铝生产在线修复损伤阳极母线的技术(并用于电解铝阳极导杆接触面的修复)，是在电解槽更换阳极组时，天车将阳极组残极吊出后，将吊出的阳极组的极位用电解槽集烟罩盖板双层覆盖，对极位上部结构集烟罩檐板阳极导杆口进行盖封，进行在线修复损伤阳极母线作业防护，随后将摩擦机固定在电解槽阳极母线或电解槽上部结构上，对电解槽阳极母线和阳极导杆的接触面进行摩擦和挤压，使摩擦面产生热塑变(铝熔点温度为660℃)，在轴向压力和扭矩的共同作用下摩擦面及其近区，产生冶金变化，使晶粒细化、组织致密修复损伤阳极母线。在线修复阳极母线损伤接触面有“自清理”功能，摩擦时间短、热影响区窄，是修复损伤平面的优点。对个别阳极母线因电弧灼伤造成的凹坑，用气焊补平后，再进行摩擦修平。摩擦机有电机、摩擦头、主轴、挤压装置、控制装置和固定装置组成。

在线修复阳极母线损伤接触面技术有显著的经济效益和社会效益，以规模10万t电解铝厂，240kA型电解槽/16组阳极组为例，随机测取32处电解槽阳极母线和阳极导杆接触面电压，实测平均值为26.325mV，设定对电解槽阳极母线和阳极导杆损伤面处理后，母线和阳极导杆间电压可降到<10mV。据此测算该厂的节电数量及经济效益：

计算条件：

电流为240kA型电解槽，电解槽数为144台，时间为一年365天，降低电解槽阳极母线和阳极导杆接触面电压16.325mV，变损及整流效率损耗系数为1.2，电价为0.4元/度(此电价为国家推出节能降耗减排政策，取消对电解铝企业的电价优惠政策后，是取各电解铝厂电价的平均值)。

计算公式：P＝UI

P-电功率w U-电压V I-电流A 电量(度)-kwh h-时间min(小时)

每台电解槽年节电数量：

P＝240kA×16.325mV＝3918w

kwh＝3.918kw×24h/d×365d/年×1.2＝41168.016kwh/年

年10万吨144台槽节电数：

41168.016kwh/年×144＝5930786kwh/年

经济效益：0.4元/kwh×5930786.304kwh/年＝2372314.52元/年

另外由于加强了阳极母线和阳极导杆的维护可提高使用年限的效益：电解槽大修期为4年，144台电解槽，阳极导杆2304根，每台电解槽阳极母线及阳极导杆4年维修费为5500元。

大修期费用为：5500元/台×144台＝80万元

平均每年为20万元。

综上总计年经济效益为：

2372314.52元/年+200000元/年＝2392315元/年