提高槽寿命的根本途径

一、内衬结构、侧壁的改变：
我公司一期六区于2004年3 月份全部顺利投产，二期五区 于2006年3月全部投产，它们 内衬结构不同的是后者对侧壁 结构进行了优化。
1、一期侧壁原来是侧部炭块和碳化硅砖粘结 而成，因施工中对粘结剂的含量、温度控制 不是太好，加之受焙烧启动经验不成熟的影 响，启动后三个月侧部碳化硅就开始脱落， 造成侧部炉帮发红，硅含量上升。鉴于此、 二期侧部改用整体厚碳化硅砖，直接去掉外 面的一层炭块。启动至今无一碳化硅脱落和 硅含量上升现象，这是因为碳化硅材料具有 很大地抗氧化、抗腐蚀、抗冲刷能力，而且 具有较高的强度和化学堕性，较高的热导率 和电阻率。而且整体碳化硅没有了侧部普通 炭块与炭化硅的粘接缝。炭化硅砖和钢壳之 间没有其他材料时，它对稳定侧壁槽帮是最 有效的，这更符合电解槽侧部要求散热的设 计理念，利于炉帮的形成。
3
225 300 220 305 220 300 225 305
4
170 255 170 250 175 250 180 255
5
120 200 130 200 110 205 125 200
6
70 150 75 155 75 145 65 100
7
20 100 25 105 25 105 20 100
提高槽寿命的根本途径
作 者:蒋玉峰
摘 要
• 如何延长电解槽的使用寿命、防止电解 槽的早期破损。一直是国内外铝电解生 产者研究探索的一个课题。结合桥头铝 电240kA预焙电解槽生产实践,笔者从电 解槽的内衬结构、筑炉质量、焙烧启动 质量、正常生产管理方面进行一些分析 探讨。
前 言
铝电解槽是铝电解生产的核心装置,它的使用寿命直接 关系到铝的产量、质量和成本等各项指标和生产的经济 效益。槽寿命的长短受槽型结构、筑炉材料和方法、焙 烧启动过程和工艺操作制度等方面因影响、它们所占比 例大致如下： • 槽型结构设计:20%、筑炉工艺技术:20%、材质:10%、 焙烧启动方法:25%、生产管理（工艺制度操作）:25% • 但实际情况并非完全如此，因为上述诸多因素中的任 何一项严重失误，都可能造成电解槽早期破损。反之， 早期破损往往又是几种因素复合作用的结果 。所以对槽 寿命问题要据实分析对待，不能一概而论。 •
二、提高筑炉质量：
1.在材质的选择上采用半石墨质 阴极碳块和侧壁氮碳化硅砖， 有效降低了炉低压降，提高了 炭素内衬抗腐蚀、抗热冲击能 力，对延长槽寿命起到了积极 的作用。
2. 施工质量的跟综检查：
在吸取一期的经验上，二期电解车间派出有经验 的专职人员对每台电解槽的铺设，轻质浇注料和 防渗料的养生时间、碳块组装、筑炉工艺中的每 一道工序详细监督，严格按规程标准检查。 碳湖扎固： 扎固是电解槽内衬大修的最后一道关键工序，是 获得较高槽寿命的基础条件。扎而不实不行，扎 过紧不行，分寸很难把握，而且对风压、环境温 度、糊料温度、粘结剂含量、扎糊方法要求非常 严格。
参考文献
[1] 《铝电解槽寿命研究》何允平.段 铝电解槽寿命研究》何允平. 继文编. 继文编. [2] 轻金属20002.~2 《提高槽寿命途 轻金属20002.~2 径》陈人鑫等. 陈人鑫等. [3] 《预焙槽炼铝》第三版.邱竹贤. 预焙槽炼铝》第三版.邱竹贤. [4] 电解槽内衬砌筑施工方案 《二十 二冶》 二冶》 [5] 电解槽扎固记录《内部资料》 电解槽扎固记录《内部资料》 [6] 电解槽焙烧启动日志《内部资料》 电解槽焙烧启动日志《内部资料》
糊料与碳块缝的预热温度
项目 使用温度 使用温度 碳块沟槽表面温 度 90——110 100±10 糊料温度 90——120 100±10 碳胶温度 50——90 70±10
中间立缝扎固厚度测量
层数 前后
1
370 400 375 410 370 405 370 400 320
2
270 360 325 350 310 355 325 350 275 270 275
（2）.在阳极上加厚保温预热料。随着物料 的熔化在电解质表面覆盖一层预热料，加强 焙烧槽的保温工作。 （3）.启动时灌完电解质后槽电压保持8~9V。 随着原料的融化，将两极间的距离大于 120mm. （4）.灌铝时间在启动后24小时后灌铝。启 动和后期管理是对电解槽焙烧启动的继续， 避免过早往新槽中灌铝的用意在于让阴极中 的小的裂缝先被电解质填充满。让内衬中的 糊料彻底焙烧好。并且体积膨胀时不让铝液 先进去，有益于延长电解槽的使用寿命。
2、 一期侧壁炭化硅和侧壁底碳之间卧缝刚 好处于电解槽的极距处。电解质和铝液在强磁场、 阳极气体的作用下不断地向该缝处冲刷，使得侧 壁腐蚀和氧化并有部分电流从侧壁经过。这将会 造成侧部碳块的损坏，电流效率的损失（如水平 电流的增加）。 因此，二期直接将人造伸腿提高2cm，将炭 化硅和底碳块的卧缝扎于人造伸腿内，避免了因 电解质对侧缝冲刷造成的早期破损隐患。
• • •
焙烧启动比较； 三、焙烧启动比较；
1.一期六区启动后打捞炭渣时，601——622#槽都有不同 程度的人造伸腿分层脱落现象。 分析原因： （1）.因为是新建厂，职工队伍年轻，焙烧启动经验不足。 （2）.启动工艺不够完善。 （3）.焙烧时间短（72小时）、炉体升温不均，启动温度过 低会加剧钠的侵蚀。据资料显示、碳块表面温度高于950℃ 时可减轻钠的破坏作用、延长槽寿命，而这一点我们掌握的 不够好。 （4）.启动时电压的保持： 一期六区启动时灌完电解质后电压为6.0——6.5V，随着物料 的融化，极距没有及时拉开阳极气体难以排出，容易在人造 伸腿上产生应力而导致人造伸腿产生裂纹分层脱落。 （5）.灌铝时间在启动后12小时左右。
结束语
• 目前国内大多数铝电解槽寿命 ， 平 目前国内大多数铝电解槽寿命， 均在1800天左右， 1800天左右 均在1800天左右，而国外一些国家 的槽寿命在2000天以上。 2000天以上 的槽寿命在2000天以上。虽然我公 司二期槽寿命较一期有很大提高, 司二期槽寿命较一期有很大提高 , 但 比起其它厂家还是有一定差距, 比起其它厂家还是有一定差距 , 这反 映了我们在结构设计， 材料质量， 映了我们在结构设计 ， 材料质量 ， 筑炉,焙烧启动, 筑炉,焙烧启动,操作技术及管理水平 上还有较大的差距， 上还有较大的差距 ， 这正是我们以 后努力的方向。 后努力的方向。
2.在总结一期焙烧启动经验的基础上、对 在总结一期焙烧启动经验的基础上、 在总结一期焙烧启动经验的基础上 二期焙烧方案做适当调整。 二期焙烧方案做适当调整。
（1）.焙烧时间延长至96小 时、确保电解槽启动前槽体 温度达到900℃以上，角部温 900 度达到800℃以上，使电解槽 800 在焙烧期间生成的碳钠化合 物分解，减少对炭素材料的 侵蚀。
焙烧电压和温度控制
焙烧天数 1 2 3 4
焙烧电压 （V） 焙烧温度 （℃）
3．8~3. 4
3.4~2.9
2.9~2.5
2.5~2.2
150~300 350~600
750~950
850~960
焙烧时对阳极，阴极电流分布变化。每1 小时测一次。变化大的及时处理。尽量减 小局部电流分布不均造成温度不均现象。
8
1 2 3 4
50 55 55 50
2.2. 扎固周围缝及人造伸腿：
• • 周围缝扎固应先在两小面扎至第三层后分前后两部分进行，大面分 五次扎完，小面分八次扎完。特别是接头处角部是重点部位，需用火 焰加热器烘烤，不能将糊料烧成炭化物，加热温度90——115℃。 传统工艺要求先用方锤扎实，再用平锤扎成光滑表面。在一期破损 槽清刨过程中，经常能发现扎固糊料层之间有铝或电解质夹层 。为 了解决好这个问题，二期在电解槽扎固中采用梅花锤取代方锤，既起 到了修正层面的作用，又可将糊层表面拉毛，使其能与下一层完整结 合。角部接头和大面最上面一层扎时一定要把好质量关，一次扎实扎 平、表面光滑，不能有麻面或裂纹。如扎固不良、则高温液体通过其 间缝向下渗透，轻者使内衬保温性能变坏、耐火材料变质，且渗下的 液体结晶时释放出巨大的上抬力使炉底隆起。重者液体直接渗透倒阴 极钢棒，熔化钢棒后从窗口窜出槽外形成漏炉。 因此，对扎固完的槽内衬还要做好保温工作，使其内衬的水份均 匀缓慢排出。 把好检查验收关，如有人造伸腿与侧壁处有裂缝的采取氧化镁粥 浇实。 这些措施对提高240ka电解槽筑炉质量效果比较明显。
2.1. 扎立缝：
糊料温度施工时可根据糊料到货情况适当 调整，作业人员鞋底必须保持干净。在阴 极碳块立缝处喷一层厚度为0.5mm的煤焦 油，温度70℃±10℃,按定量加糊后用样板 刮平,将碳块上的料扫干净再进行扎固作业, 扎固一次不少于两个往复,分八次扎完。.风 压不低于0.6MPa,压缩比为1.6—1.8：1， 碳帽应高出阴极碳块但不得超过5mm,宽度 45—50mm,表面平整光洁无麻面。
一期六区和二期五区电解槽早期破损比较
现象 单位 一期六区 11 10 53.8 人造伸腿脱落 （台） 红炉帮（台） 占总槽数（%）
二期五区
2
1
பைடு நூலகம்
0.075
四、完善正常管理：
1．保证稳定的电力供应，系列供电不足或 停电可引起电解槽早期破损（一期六区经历 了两次系列大停电）。 2．保证电解槽的平稳生产。杜绝病槽的出 现。另外要保持酸性电解质并添加氟化 钙．氟化镁。以抑制钠的析出。减少碳素内 衬表面对钠的吸收。
四、完善正常管理：
3．建立理想的能量平衡和物料平衡状态。控制阳 极效应系数，目前五区已控制在0.133 次/槽.日。 综合分析，正确判断，把握好电解槽的运行趋势。 如炉底有大量沉淀可在参数上进行调整。改变传 统上人为对炉底的搅动。 4．提高操作质量： 杜绝长重效应，提高换极﹑出铝操作质量等， 对提高槽寿命显得更为重要。