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1、第五章铝电解生产中的常规测量汇总5. 铝电解生产中的常规测定现代铝电解工艺虽然有了计算机控制系统，但由于可在线检测的参数有限，因此还需要辅以多种由人工进行的常规测定，才能全面地掌握电解槽的运行状况，并为调整和改进生产技术条件与操作方法提供依据，同时为电解槽的深入研究或技术改进积累资料。并且，随着生产自动化程度的提高和管理理念与方法的变革，现代铝电解生产已从过去的粗犷型、经验式操作与管理模式，转变为精细化、数据化与科学化的操作与管理模式，特别是大型铝电解企业力图建立管控一体化系统，强调生产管理者借助完整的数据检测和计算机信息进行生产过程分析与决策，因而对人工常规检测的规范性、可靠性和精确性以及对

2、数据的计算机录入提出了更高的要求。铝电解生产中的常规测定除了少数需要由专门机构和使用特殊设备进行检测外，大部分测量方法简单，操作易行，故一般由电解工或现场技术人员兼任检测工作。5.1 铝液高度、电解质高度测定 铝液高度和电解质高度是电解槽的重要技术条件之一，其测定既是决定出铝量的需要，又是掌握技术条件的需要，对于了解电解槽的运行状况，特别是热平衡状态至关重要，因此这项工作也是操作工人和管理人员需要天天进行的。5.1.1 测定作业安排 根据不同需要，有一点测定与多点测定之分。一点测定作为快速测定，主要用于每天（粗略地）了解技术条件变化情况。多点测定用于技术条件管理和决定出铝量（例如三点测定）；或

3、临时性地用于全面分析特定槽况或者作为技术资料用于科学研究（例如六点测定）。由于电解槽的槽底一般存在变形，加之槽内铝液与电解质的界面受磁场的影响也会弯曲（详见本书第三篇第四章“铝电解槽的物理场”），因此测点越多，越能反映铝液及电解质真实高度和槽底真实状况。对于300kA以上的特大容量电解槽，由于槽底面积大，多点测定的测点数可增加，例如三点测定增至五点测定，六点测定增至10点测定。 许多铝厂为了确保出铝决策的正确性，将用于决定出铝量的三点测定（特大型槽采用五点测定）规定为例行作业。例如，每槽相隔5天进行一次三点测量，每个厂房根据槽数按每天三班工作制排出每班测量的槽数，各班按此顺序进行测量作业，测量

4、必须在出铝前进行；每个槽子三点测量完后，算出平均值作为本次测定值，再将之与上次的测定值进行加权平均，获得的加权平均值作为该槽的测量结果；再将结果与前一次测量值进行比较，若出现20mm以上的差别，需要重新测量，最后将数据输入计算机；计算机根据输入的数据计算出到下次测量期内的出铝量来；出铝工即照此指示量进行出铝。5.1.2 测定作业准备 （1）确认测定的槽号； （2）检查测定工具（倾斜角度为45度的测定钎、水平仪、刻度尺、铝耙、天车、炭渣瓢、铁锹、扫把、记录本）。5.1.3 测定作业实施 （1）测定位置 一点测量一般在出铝口（图5-1所示的出铝端测点），或随阳极更换时在更换位置进行；三点测量一般在

5、图5-1所示的A面（进电端）取三个测量点（即大面全长1/4、1/2、和3/4处）；六点测量一般在图5-1所示的A、B两个大面对称地各取三个测量点。大面的测点位于阳极之间的间缝（靠近操作面）。由于新极而不能测定的情况，多点测定的地方可以变更。A面（进电端）出铝端B面（出电端）图5-1 铝液、电解质高度测点（开孔位置）分布示意图 （2）打开测定孔 预热需要预热的工具；操作排风量转换阀门（增大电解槽抽风量），揭开测定处的炉盖；操作气缸控制杆，打开出铝孔（一点测定）；用铝耙扒开测定处的氧化铝（多点测定）；用天车打击头在阳极与阳极之间打开一个直径1020cm的孔（多点测定），注意不能碰到阳极，以防把阳极

6、扎坏；天车扎完孔后，电解工用钻子将孔口清理好，保证测定钎顺利插入炉底。 （3）打捞炭渣 用炭渣瓢打捞测定开口处的炭渣。 （4）测定的方法 参见图5-2和6-3，把水平仪放置在测定钎上，把钎头插于炉底；保持水平仪的水平，静置5秒钟；取出测定钎放在较平的地面（或槽沿板）上，用水平仪使其保持水平状态；用刻度尺以1cm为单位，在铝水电解质的交界线（可凭肉眼观察出）和总高线上读数、记录。电解质高度总高铝水高度。图5-2 铝液、电解质高度测定示意图（测定钎插入槽内）电解质高度铝液高度总高图5-3 铝液、电解质高度测定示意图（测定钎取出后在水平面上量取高度）5.1.4测定完毕后的处理 （1）全部测定完毕后，

7、把工具送回原处；将炭渣铲到炭渣箱；用结壳块将测定洞堵好（出铝口处的一点测定不用堵）；清扫槽沿板卫生；盖好炉盖，并把排风量转换阀门复位。 （2）计算测定数据的平均值（或加权平均值）。 （3）把测定记录提交相关人员，并按规程输入计算机系统。5.2 电解质温度测定 电解质温度是反映电解槽的运行状态和影响电解槽的技术经济指标（尤其的电流效率）的主要工艺参数之一，因此管理人员必须准确掌握电解质温度的变化情况，因此测量次数频繁，一般每日每槽至少测定一次，许多铝厂每班测定一次。5.2.1 测定作业准备 （1）确认测定炉号； （2）向计算机室查询被测槽的AE发生时间（对测定前三个小时内发生的效应进行记录）；

8、（3）准备并检查测定工具（热电偶、手持式热电偶架、数字测温表、记录表）。 （4）测点选择：对于一般性的技术了解和掌握，通常在出铝口测量。尽量在固定点测量可以避免不同测点处的温差影响对温度变化趋势的判断。对于电解槽温度场的研究，必须选择多点测量，具体按要求进行，但应避开两天内才换上的新极处。5.2.2 测定作业实施 （1）把出铝端盖板中任一块移开50cm的宽度； （2）操作气缸控制杆，打开出铝洞； （3）握住手持式热电偶，从出铝洞口插入热电偶，目测插入热电偶的深度，约15cm，角度3060（参见图5-4） （4）打开数字测温表的开关，待数字测温表的显示稳定，记录温度； （5）取出热电偶，盖好出铝

9、端盖板。 5.2.3 须终止测定或测定异常的情形 （1）测定须终止的情况：当出现下列情况：如降电流、停电，或测定中发生AE，或进入换极，或进行出铝，须终止测定。 （2）测定值异常的情况：当出现测定温度在900以下或1000以上，或数字测温表的显示不稳定、摆动大，要取出热电偶，查看热电偶是否损坏，如损坏应更换新的热电偶。 5.2.4 测定完毕后的处理 （1）所有测定工作结束后，收拾工具，放到指定的地点。 （2）将测定值及被测槽号、时间、槽电压、AE后的时间等一并记录。 （3）把测定记录提交相关人员，并按规程输入到计算机系统。图5-4 温度测定示意图5.3 阳极电流分布测定在预焙电解槽生产过程中，

10、阳极电流分布的测量是最常进行的。电解槽焙烧时，每天必须进行全极电流分布测量，以检查阳极导电情况；生产槽新阳极换上达16小时必须测量电流承担量，检查阳极高度设置情况，以便进行调整；生产槽一旦出现槽况异常（电压针振）或阳极病变，首先进行检查的项目便是阳极电流分布。因此，阳极电流分布的测量工作天天有，班班有，要求从操作工人到现场技术管理人员人人会做。5.3.1 测定原理与测定工具测量等距离阳极导杆上的电压降。由于阳极铝导杆的横截面积相等，等距离上的电阻值也基本相等。当电流通过阳极导杆时，便产生电压降，通过测量等距离上的电压降大小，便反映出通过导杆的电流多少，不必进行数字转换。主要测量工具为电压表和等

11、距压降测定棒（或称测量叉）。电压表用量程为25mV、50mV两档的普通电压表（现场叫毫伏表）。一般用25mV量程。为了屏蔽磁场影响，通常将电压表装在一铁盒内，正面开了矩形孔，以便观察读数。测量叉及测量方式如图5-5所示，测量杆用螺丝固定在绝缘板中央，金属测量棒固定在绝缘板两端，形成一矩形叉（用于叉住阳极导杆），两根导线分别接在两测量棒上，穿过测量杆与电压表相接。图5-5 阳极等距压降测量叉及测量示意图5.3.2 测定作业准备确认测定的炉号；准备并检查测定工具（电压表、测量叉、记录本）。5.3.3 测定作业实施（1）将导线连接在电压表的正极和50mv的接线柱后，放置在炉面的中央；（2）操作排风量

12、转换阀门（增大电解槽抽风量）；（3）揭开A、B两侧被测阳极对应处的槽盖板；（4）使测定棒的正极端朝铝导杆的上部，然后使正极和负极端与铝导杆完全接触（见图5-5）；（5）从电压表的零位开始，以0.1mV为单位读数并记录（按极号记录清楚）。5.3.4 须终止测定的情形须终止测定的情形包括：测定槽发生AE时；对地电压异常时；降电流时；出铝时；阳极更换时；抬母线时。5.3.5 测定完毕后的处理（1）把工具送回原定位置；把槽盖板安放在原处，把排风量转换阀门复位。（2）测定数据处理：计算全槽全部阳极测定值的平均值。在平均值的两头取一区间，作为合格范围。测定值在2.0mV以下的要查对换该极的时间。超出合格范

13、围的应视情况进行调极。以某厂160kA电解槽为例，每槽24块阳极，导杆截面积为1301.30mm，测量叉的两测量棒之间的距离为40cm，引出导线为5m，加上各接点的电压降，所测距离的电压平均约7mV，一般取68mV为合格区间。对于新换阳极16小时电流分布在46mV为宜。（3）把测定记录提交相关人员，并按规程输入到计算机系统。5.4 阳极压降测定测定阳极压降的主要目的是为技术改进提供资料，因而只在需要时进行测定。5.4.1 测定作业准备确认测定的槽号；准备并检查测定工具（电压表、等距压降测定棒、导线、扫把、铝耙、炭渣瓢、多功能天车、记录纸）；预热需要预热的工具。5.4.2 测定作业实施（1）电压

14、表的连接用导线将正、负极测定棒各自连接到电压表的正、负极。（2）打开测定洞测定处：A、B侧所有的阳极。操作排风量转换阀门（增大电解槽抽风量）；取下测定处的槽盖板；用铝耙扒开测定处的氧化铝；用多功能天车打击头在测定处的每对阳极之间打开直径约20cm的洞；用炭渣瓢打捞炭渣。（3）进行测定将正极测定棒插在阳极爆炸焊片上；将负极测定棒钩住阳极的底面；当电压表稳定时以5mV为单位读数记录；负极测定棒在使用2次后必须更换，等完全冷却之后才能再使用。（4）阳极电流分布的测定进行阳极压降的测定必须同时进行阳极电流分布的测定。5.4.3 须暂停测定的情形当测定槽发生AE时，或对地电压异常时，或降电流时，或出铝时

15、，或槽电压异常时暂停测定。5.4.4 测定完毕后的处理（1）测定结束后将工具送回指定的位置；用结壳块将测定洞堵好；清扫槽沿板卫生；盖好槽盖板，操作排风量转换阀门复位。（2）处理测定数据：计算全槽全部阳极的阳极压降测定值的合计值与平均值。用各阳极的阳极电流密度分布测定值（即等距压降值）作为加权系数，计算电解槽阳极压降的加权平均值作为被测槽的阳极压降值。以全槽有24个阳极为例，阳极压降为：阳极压降（mV）（I1V1 + I2V2 + + I24V24）（I1+ I2+ I24）其中，I1+，I2，I24为24个阳极的阳极电流密度分布测定值（即等距压降值）；V1+，V2，V24为24个阳极的阳极压降

16、测定值。 （3）把测定记录提交相关人员，并按规程输入到计算机系统。5.5 阳极上覆盖料高度的测定阳极上保温料高度对电解槽的热平衡、能耗乃至槽膛形状均有用药重大影响，因此需要较经常地测量。测量方法一般采用目测法。5.5.1 测定基准的确定目测的基准如图5-6所示。由于阳极炭块表面到钢梁表面的高度一定（例如31.5cm），因此将这段高度分成7份，每份4.5cm。目测时打开槽盖观察Al2O3埋住钢爪（及横梁）的高度，例如埋住4份，高度便为44.5cm = 18cm，依次类推。图5-6 阳极上覆盖料高度目测基准图（分为7等分）5.5.2 全极测定法（测定槽内全部阳极）的测定作业实施（1）操作排风转换阀

17、门（增大电解槽抽风量）；（2）在A、B两侧大面各三处地方打开槽盖板（位置为大面全长1/4、1/2、和3/4处所对应的盖板），对于阳极数较多（如40块）的特大型槽，则在A、B两侧各五处地方打开槽盖板（位置为大面全长1/6、1/3、1/2、2/3、5/6处所对应的盖板）；（3）目测全部钢爪处的氧化铝高度，并记录。全槽目测点数全槽阳极数每块阳极的钢爪数。5.5.3 简易法（测定槽内部分阳极）的测定作业实施（1）操作排风转换阀门；（2）打开A、B两侧大面中央的盖板，目测并记录每侧大面中央各4块阳极各钢爪的氧化铝高度（例如，对于每侧各有12块阳极的电解槽，打开67号阳极槽盖，测定5、6、7、8号阳极炭块

18、）。对于阳极块数多的特大型槽，则需增加测定数量（例如有40块炭块的电解槽，打开A、B侧67，1415号阳极间的盖板，目测并记录5、6、7、8、13、14、15、16号阳极各钢爪的氧化铝高度）。5.5.4 测定完毕后的处理（1）盖好炉盖；操作排风转换阀门复位。（2）测定数据处理：求各测定点氧化铝高度的总和；由下式求出（平均）氧化铝高度：氧化铝高度(各测定点氧化铝高度的总和4.5)目测点数。氧化铝高度的目标值一般为16cm。若测定值 在1314cm，判定为稍稍不足；若测定值12cm，则判定为不足，应及时补加。（3）把测定结果报告相关人员，并按规程输入计算机系统。5.6 残极形状测定残极形状测量，是

19、检验阳极使用情况的一个重要手段，也是为改善阳极质量积累第一手资料，因此当阳极质量或使用效果有波动，或需要全面分析阳极使用情况时，往往需要进行此项测量。测量范围包括残极长、宽、高，钢梁到残极表面的距离。5.6.1 测定作业准备（1）确认测定块数；（2）准备并检查测定工具（直尺、直角刻度尺、水平器、电解质箱、打壳凿子、铁锹、竹扫把、记录本等）；（3）打掉残极表面的结壳块，并清扫干净。5.6.2 测定作业实施（1）残极的长度测定用直角刻度尺钩住残极的长侧，尺下表面顺长度方向紧贴阳极表面，以1cm为单位读数并记录（见图5-7）。（2）残极的宽度测定用直角刻度尺钩住残极的短侧，与测长度的方法一样读数、记

20、录（见图5-7）。（3）残极高度测定把直尺的一端放在残极表面并触及钢爪，将水平器放在直尺表面并保持水平，使刻度尺与直尺相互垂直，以1cm为单位读数到交点处并记录数据（见图5-7）。（4）钢梁到阳极表面的距离测量此数据反映阳极表面氧化掉渣情况，可间接表明阳极抗氧化性能。测量时用直尺沿钢梁垂直表面贴紧，下端立于残极表面，以0.5cm为单位读数记录钢梁下沿至残极表面的距离（见图5-7）。图5-7 残极形状测定示意图5.6.3 测定完毕后的处理（1）全部测定结束，把工具送回原处。（2）测定数据处理与记录：计算长度、宽度、高度、钢爪与阳极间的平均值，并记录下来。（3）把测定记录交给相关人员，并输入计算机

21、系统。5.7 极距测定正常生产中不经常测定极距，因为极距正常与否可以通过电解槽的槽电压（槽电阻）稳定性反映出来，但当需要获取资料用于全面分析与优化电解槽的设计，或全面分析与优化槽况及工艺技术条件时，往往需要进行此项测定。5.7.1 测定作业准备（1）确定测定的槽号，与操炉工联系测定时间；（2）准备和检查测定工具（多功能天车、铝耙、测定棒、水平仪，钢尺）。5.7.2 测定作业实施（1）根据测定需要确定测定处；（2）取出测定处的槽盖板，操作排风量转换阀门（增大电解槽抽风量）；（3）用铝耙扒开测定处的氧化铝；（4）用天车打击头在测定处的每对阳极间，打开直径15cm左右的洞；（5）捞出洞中的结壳块和炭

22、渣；（6）将水平仪放在测定棒上，放入槽内，弯头水平部分顶住阳极底掌，保持水平仪水平；（7）持续时间约5-10秒，快速取出测定棒，测定棒从炉内取出，将测定棒放在槽沿上，以0.5cm为单位测出高度h；（8）依此测定其他点。5.7.3 测定完毕后的处理（1）堵好测定洞；盖好槽盖；操作排风量转换阀门复位；收拾好现场卫生。（2）计算与记录：记录测定时槽电压及阳极状况（上槽多少天）；计算并记录实际极：实际极距 = H（棒高）h（cm）；计算并记录全槽极距的平均值。（3）把测定记录交给相关责任人，并输入计算机系统。5.8 侧部炉帮形状测定现代预焙槽处于正常运行状态时，侧部炉帮一般比较稳定，并且炉帮不规整也表

23、现为槽电压（槽电阻）的稳定性变差，因此炉帮不需要经常测定。但当需要获取资料用于全面分析与优化电解槽设计（特别是热场设计），或全面分析与优化槽况及工艺技术条件时，往往需要进行此项测定。由人工使用三种类型的钢制测定棒进行测定：炉帮厚度测定棒（见图5-8）；伸腿中部高度测定棒（见图5-9）；伸腿末端测定棒；（见图5-10）。炉帮形状测定分精密测定和简易测定两类。精密测定在每个测点测定：炉帮最薄处的厚度与高度、炉帮厚度分别为25cm和30cm处的高度、伸腿末端的长度（简称伸腿长度）和伸腿末端的高度。简易测定在每个测点只测定：炉帮最薄处的厚度与高度、炉帮厚度为30cm处的高度。但两类测定的测定方法相同，

24、因此下面介绍精密测定。5.8.1 测定作业准备确认测定的槽号；准备并检查测定的工具（三种测定棒、水平仪、刻度尺、铝耙、扫把、天车、碳渣瓢、大钩、记录纸）。5.8.2 测定作业实施（1）选择测点一般至少在A、B两侧各测3个点，特大型槽则每侧各测5点（以每侧有20块阳极的特大型槽为例，测点在阳极23，67，1011，1415，1819之间）；（2）打测定洞预热需要预热的工具；操作排风量转化阀门，取下测定处的槽盖板；用铝耙扒开测定处的氧化铝；用天车打击头打开测定洞，洞的位置为大面距侧部炭块约20cm处，洞的尺寸为长20cm，宽3040cm；用大钩检查打开的洞，如果有结壳块掉入洞内的要把它捞（为了减小

25、测定的误差）；用碳渣瓢打捞碳渣。（3）炉帮最薄处位置的测定将水平仪放置在55cm测定棒上，插入炉内，使棒的顶端与侧部炉帮最薄处贴合，保持水平仪水平；用刻度尺垂直于槽沿板内侧，以1cm为单位读数、记录测定棒零位到刻度尺为止的进深（见图5-11）；移动刻度尺到槽沿板的中央位置，直立，测定棒到槽沿板的距离，在刻度尺上以1cm为单位读数和记录（见图5-12）。炉帮最薄处位置的计算：炉帮最薄处的厚度测定棒读数；炉帮高度刻度尺读数（测定棒高度炉膛深度）。（4）伸腿中部位置的测定将伸腿中部高度测定棒立在平地上，水平仪放置在测定棒上，保持水平，用刻度尺量测定棒到平地的距离，以1cm为单位读数记录（见图5-13

26、）；炉帮厚度（含侧部砌筑块及槽壳厚度）为30cm处的伸腿高度测定（见图5-14）：将刻度尺垂直在槽沿板的内侧，将测定棒一边插入电解质一边使其30cm处与刻度尺对准，水平仪放置在测定棒上；确认测定棒30cm处是否对准、测定棒的端头与侧部炉帮伸腿贴和，使水平仪保持水平，用刻度尺量槽沿板中央到测定棒的高度，以1cm为单位读数记录。按上述同样方式测定炉帮厚度为25cm处的伸腿高度。伸腿中部位置的计算：伸腿中部的炉帮厚度25cm，30cm；伸腿中部的炉帮高度刻度尺读数（测定棒高度炉膛深度）。（5）伸腿末端位置的测定把伸腿末端测定棒插入电解质，挂住伸腿的末端，水平仪放置在测定棒上；保持水平仪的水平，将刻度

27、尺垂直在槽沿板的内侧，以1cm为单位读数、记录测定棒上的刻度（见图5-15）；保持水平仪的水平，用刻度尺量槽沿板中央到测定棒的高度，以1cm为单位读数并记录。将测定棒立在平地上，水平仪放置在测定棒上，保持水平，用刻度尺量测定棒到平地的距离，以1cm为单位读数记录；伸腿末端位置的计算：伸腿末端的长度（简称伸腿长度）测定棒读数；伸腿末端的高度刻度尺读数（测定棒高度炉膛深度）。5.8.3 测定暂停的情况被测槽发生AE的时候，或对地电压异常的时候停止测定。5.8.4 测定完毕后的处理（1）测定全部完成或终止后，把工具送回原处；用结壳块堵好洞口，清扫槽沿板卫生；盖好槽盖板，操作排风量转化阀门复位。（2）

28、在侧部炉帮形状记录纸上记入测定值，记录格式如表6-1所示（以每侧有20块阳极的电解槽、每侧5个测点为例）。（3）将结果交给相关人员，并输入计算机系统。图5-8 炉帮厚度测定棒图5-9 伸腿中部高度测定棒图5-10 伸腿末端测定棒图5-11 炉帮最薄处的厚度测定示意图图5-12 炉帮最薄处的高度测定示意图图5-13 伸腿中部高度测定棒的高度测定图5-14 厚度30cm处的伸腿中部高度测定示意图图5-15 伸腿末端位置（长度与高度）测定示意图表6-1 炉帮形状测定表 年 月 日 AB位 置23671011141518192367101114151819炉帮最薄处厚度高度炉帮中部25cm厚处的高度3

29、0cm厚处的高度伸腿末端长度高度5.9 炉底隆起测定电解槽每运行一段时间，或者发现炉底明显变形时，需进行炉底隆起的测定，目的是作为调整槽电压、铝液高度及电解槽规程的资料，作为决定停槽的资料，作为检查阴极恶化程度的资料。新槽起动前应进行阴极面基准高度（从槽沿板到阴极的距离）的测定，并将计算结果作为资料存档，作为以后计算炉底隆起高度的基准值，其测定方法与测量炉底隆起相同，因此不另行介绍。5.9.1 测定作业准备确认测定槽号；准备并检查测定工具（炉底隆起测定棒、刻度尺、铝耙、扫把、天车、大勾、碳渣瓢、记录本）；在炉底隆起测定棒上记录阴极面基准高度及前一次的炉底隆起测定值。5.9.2 测定作业实施（1

30、）测定位置一点测量一般选择A侧大面的全长1/2处（即槽横向中心线处）。多点测量根据需要确定（根据多点测定结果可绘制炉底状态图）。（2）打开测定洞预热需要预热的工具；操作排风量转化阀门（增大电解槽抽风量），取下测定处的槽盖板；用铝耙扒开测定处的氧化铝；用天车打击头打开直径约20cm的测定洞；用大钩检查测定洞处的炉底，如果有结壳块掉入洞内的要把它捞出（为了防止测定的误差）；用碳渣瓢打捞碳渣。（3）进行测量见图5-16（a），将测定棒上插入炉内；在测定棒的水平端放上水平仪并使之水平；确认水平仪水平、测定棒顶端和阴极面贴合；用刻度尺以0.5cm为单位读数并记录槽沿板到测定棒的间距（Y值）；见图5-16（b），将测定棒从炉底取出,放置在地面上,保持水平仪的水平；确认水平仪的水平, 用刻度尺以0.5cm为单位读数并记录地面到测定棒的间距（X值）。5.9.3需须重新测定、暂时终止或延期测定的情形（1）与前次的测定值相比,差值超过3cm的情况要进行再测定。（2）在下列情况：对地电压异常时；测定的槽发生AE时；测定处刚换了