延长铝电解槽寿命

合集下载

高密度阳极铝电解槽电

高密度阳极铝电解槽电

第 54 卷第 2 期2023 年 2 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.2Feb. 2023高密度阳极铝电解槽电−热场耦合仿真研究魏兴国1,廖成志1,侯文渊1, 2,段鹏1,李贺松1(1. 中南大学 能源科学与工程学院,湖南 长沙,410083;2. 中北大学 能源与动力工程学院,山西 太原,030051)摘要:在铝电解槽中,阳极炭块内存在的气孔会降低炭块的导电和导热性能,并且增加炭渣,降低电流效率,导致炭耗和直流电耗升高。

通过浸渍工艺得到的高密度阳极可以有效地降低炭块的气孔率。

为了探究高密度阳极铝电解槽的电−热场变化和影响,基于ANSYS 软件建立高密度阳极铝电解槽的电−热场耦合计算模型。

研究结果表明:铝电解槽高密度阳极炭块的平均温度上升8.73 ℃,热应力增加,但形变量减小;侧部槽壳的平均温度下降28.59 ℃,热应力和形变量均降低,有利于保持槽膛内形稳定;热场变化主要与阳极炭块物性改变有关;槽电压降低49.16 mV ,主要与炭块物性改变和电解质电阻率降低有关;高密度阳极电流全导通时间缩短3.39 h ,可有效减弱换极产生的负面影响,阳极使用寿命可延长4 d ,炭耗降低10.3 kg/t ;铝电解槽反应能耗占比增加0.62%,电流效率提高1.69%,直流电耗降低270 kW·h/t 。

关键词:铝电解槽;高密度阳极;电−热场;耦合仿真中图分类号:TF821 文献标志码:A 文章编号:1672-7207(2023)02-0744-10Simulation study of electric-thermal field coupling in high-densityanode aluminum electrolyzerWEI Xingguo 1, LIAO Chengzhi 1, HOU Wenyuan 1, 2, DUAN Peng 1, LI Hesong 1(1. School of Energy Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Energy and Power Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China)Abstract: In aluminum electrolytic cells, porosity in anode carbon blocks can reduce the electrical and thermal conductivity of the blocks and increase carbon slag, reduce current efficiency and lead to higher carbon consumption and DC power consumption. High-density anodes obtained by impregnation process can effectively reduce the porosity of carbon blocks. In order to investigate the electric-thermal field variation and the causes of influence in the high-density anode aluminum electrolyzer, a coupled electric-thermal field calculation model of收稿日期: 2022 −07 −11; 修回日期: 2022 −08 −20基金项目(Foundation item):国家高技术研究发展项目(2010AA065201);中南大学研究生自主探索创新项目(2021zzts0668)(Project(2010AA065201) supported by the National High-Tech Research and Development Program of China; Project (2021zzts0668) supported by the Independent Exploration and Innovation of Graduate Students in Central South University)通信作者:李贺松,博士,教授,博士生导师,从事铝电解研究;E-mail:****************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.02.032引用格式: 魏兴国, 廖成志, 侯文渊, 等. 高密度阳极铝电解槽电−热场耦合仿真研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(2): 744−753.Citation: WEI Xingguo, LIAO Chengzhi, HOU Wenyuan, et al. Simulation study of electric-thermal field coupling in high-density anode aluminum electrolyzer[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(2): 744−753.第 2 期魏兴国,等:高密度阳极铝电解槽电−热场耦合仿真研究the high-density anode aluminum electrolyzer was established based on ANSYS software. The results show that the average temperature of the anode carbon block increases by 8.73 ℃ when the high-density anode is put on the tank, and the thermal stress increases but the deformation variable decreases. The average temperature of the side shell decreases by 28.59 ℃, and the thermal stress and deformation variable both decrease,which helps to protect the inner shape of the tank chamber stable. The change of the thermal field is mainly related to the change of the physical properties of the anode carbon block. The cell voltage decreases by 49.16 mV which is mainly related to the change of carbon block physical ploperties and the decrease of electrolyte resistivity, respectively. The reduction of 3.39 h in the full conduction time of high-density anode current can effectively reduce the negative effects of electrode change, and the anode service life can be extended by 4 d. The carbon consumption is reduced by 10.3 kg/t. The reaction energy consumption of aluminum electrolyzer is increased by 0.62%, the current efficiency is increased by 1.69%, and the DC power consumption is reduced by 270 kW·h/t.Key words: aluminum electrolyzer; high-density anode; electric-thermal field; coupling simulation作为铝电解槽的核心部件,阳极炭块在反应过程中被不断消耗,其品质直接影响着各项经济技术指标[1]。

如何延长铝电解槽槽寿命

如何延长铝电解槽槽寿命

筑炉 材料 质 量是 很客 观 的 因

它 直接 关 系着 电解 槽 的生 产 素 .使 用前 要进 行 严格 检查 .杜
效率 和 成本 .我 国国 内的槽 寿命 绝使 用 劣质 品 例 如 :湖北 某公
平 均仅 1 0 天 左右 .远 远低 于 美 0 7
筑炉 丁艺 的选 取 大体 相仿 .
寿命 。
高的 .而且 异 常槽 A I 在热槽 、 C
压槽 、滚 铝 , 含炭 槽 中 大 量 生
子 比炉 帮 。
焙烧启动制度
电压 的管理 :启动 后根 据铝 水平 和槽温 情 况 .有计 划有 步骤
新 建 或 大 修 电 解 槽 都 必 须 经过 焙烧 启 动 焙 烧 的 主要 F 的 、 j
总 之 .启动 前期 的管理 必须 要 围绕 建立 好 的炉 帮来 展开 ,保
) 块 表 面温 度 高 于9 0 C 减 轻Na 项T 作内容 :1 检查现 场槽盖板 5 可 o
的破坏 作用 。启 动 温度 过低 ,会 及母 线绝 缘情 况 ,监 督 出铝 口保 证正 常 的打 壳下 料 .防 止 出现 氧
周后 降 到40 .6V.随后 根 据 分
子 比和槽温及 A 系数适 当提高部 E 分 电压 .始 终保 持 电解 槽 的热稳
定性。
化.预热槽体使其接近电解温良
如果焙 烧启 动制 度 不合 理 ,会严
电解 槽 日常维 护措 施
电解 槽 日常 维 护 措 施 包 括 5
重 影响 槽 寿命 。启 动时 .槽 底 碳
成.会加重对内衬的侵蚀 。
适 当的分 子 比控制 。分子 比 地 对 电压进 行 调整 .前 期要 快 ,

浅谈延长电解槽使用寿命的方法

浅谈延长电解槽使用寿命的方法

【 关键词】 电解槽 ; 槽 寿命 ; 漏槽 ; 分析 ; 改进
大修 电解槽 时, 旧的电解槽槽 壳往往变形较大, 以往大修 电解槽时 对旧槽 壳的槽沿板焊接后。 因为旧槽壳存在不 同程度 的变形。 槽沿板 总 电解槽是 电解铝生产 的关键设 备, 其使用 寿命 的长短是制约电解 是不能完全遮盖住侧部炭块, 只好重新补焊 。为 了增加槽沿板 的焊接 铝生产企业经济效益提高的关键性 因素之一 。 电解槽寿命 已成为制约 强度, 更好 地保护侧部炭块 根 据大修 电解槽槽 壳变形量 的大小, 对 所 我 国铝 电解工业发展的障碍 。本文结 合生 产实际, 对影 响 4 0 0 k A预焙 焊接槽沿板现场精确测量。 切割出合体的槽沿板, 再将每 片槽沿板 由原 阳极 电解槽使用寿命的主要 因素进行 了探讨, 采取了有效的改进措施, 来的点焊改为满焊的焊接方式, 确保了电解槽槽沿板 的焊接质量 。 获得 了显著效果提 高了电解槽 大修 质量 ’ 延长 了电 解 槽使用寿命 。 3 . 2 _ 3 电解槽上部结构 实行二次就位 因电解槽大修时需将 电解槽上部结构 吊离槽壳进行修理 , 由于电 1 中铝兰州分公司电解 一厂 电解槽寿命的实际情况 解槽上部结构大修因使用周期 的不 同, 大修的方式不一 样, 所需修理的 中铝兰州分公 司电解~厂共有 2 8 8台 4 0 0 k A预焙 电解槽, 分别于 周期也不 同 因而, 不能够保证 电解槽 上部结构进行就位时还是原来 2 0 0 7 年5 月开始陆续投产 。截止至 2 0 1 3 年 5月,共计停槽 大修 1 2 9 吊出的位置 有的大修 时出现过 电解槽槽壳和上部结构 在安装就位时 台次 , 小修 7台次 。造成 中铝兰州分公 司电解一厂电解槽停槽大小修 因各种原 因无法顺利 连接 , 造成 阴极 内衬内部损伤的情况。针对这一 的主要 原因是早期破损 的电解槽数量较多。 如果降低或提前 预防解决 情况相应采取 了改进方法。 电解槽上部结构实行二次就位, 从而避免 了 早期破损槽 , 便会大大增加 电解槽的使用寿命 。 由此原 因造成 电解槽的破损 3 . 3 采用新型 内衬材料 2 影 响电解槽寿命的因素及漏槽种类 随着 电解槽容量的增大. 其相对单位散热面积减小, 要求 电解槽侧 2 . 1 影响铝电解槽 阴极使用寿命的因素 部有更好 的散热特性 。 新型材料砖 的强度高航 氧化 、 耐腐蚀 , 而且导热 影响铝电解槽 阴极使用寿命的因素很多, 主要有 以下七类 : 性好 , 易于形成侧部炉帮的保护层 。因而, 采用新型材料砖是 目 前较理 材料质量 : 炭块 、 底糊 、 耐火砖和隔热板的质量 。 想 的选择 。 中铝 兰卅 1 分 公 司电解一 厂在 将 电解 槽 由 3 5 0 k A扩 容到 结构设备 : 槽壳设计 、 内衬层次 、 热设 计、 母线配置设计 、 炭块组装 4 0 0 k A的改造 时。 除 了增大 阳极尺寸 以外, 重要的措施之一就是 电解槽 设计。 侧部采用 了新型材料砖 筑炉技术 : 砌 筑、 捣 固、 组装状况。 3 . 4 加强 电解槽生产运行管理 焙烧 、 启动技术 : 焙烧方式 、 升温曲线、 启 动方式 、 前期管理 。 电解槽启 动后 , 电解槽 的先 天条件就 已经确定 。要想继续提高 电 生产技术条件控制 : 温度 、 极距 、 电压 、 电解质成份 、 加工操作 、 出 解槽 寿命 , 对电解 槽的生产运行管理便显得尤其重要 。如果后期管理 铝、 阳极工作状态 恰当, 会对 电解槽在大修 、 启动等阶段 产生的缺 陷起到弥补作用。 相反 , 系列电力 制度 : 电流强度大小和电流平稳程度 。 如果管理不 当就可能导致电解 槽的早期漏槽 所以中铝兰州分公 司电 维护 、 检测 的标准和手段 解 一厂从 电解槽 如何 形成和保持规整 炉膛、 稳定工 艺技术条件 , 避免 2 . 2 电解 槽漏槽种类 产生较大 的热 冲击 、 保持好 电解槽 物料平衡 和能 量平衡 . 提 高 电解槽 电解槽铝液向阴极 内衬深层或槽外渗铝。 主要有 以下 五种类型 : 自适应能力. 加强对漏炉槽 的分析和维护等方面加强 了对 电解槽后期

延长铝电解槽寿命

延长铝电解槽寿命

3.2.2 混合料焙烧与铝液焙烧应用情况 对比

3.2.2.1 预热方式的对比分析 铝液焙烧预热
铝液高温热冲击是造成电解槽产生早期破损的主要原因。
混合料焙烧预热
符合“缓慢加热,均匀升温” 原则 ,为延长槽寿命创造 条件。
3.2.2.2 焙烧环节的对比分析
焙烧过程升温曲线

混合料焙烧更接近于理想的升温曲线。
铝液焙烧
焦粒焙烧
石墨粉焙 烧
温度梯度小,可弥补 内衬缺陷,电解质洁净
石墨价格高,操作复杂,石墨电阻较低, 升温缓慢,焙烧时间较长。
燃料焙烧
可达到很均匀的温度 阴极和捣固糊表面氧化破坏,易出现阴 分布,加热速度可控,不 极裂缝、上抬和削落,启动困难,启动效应 需电能,无阳极氧化问题,时间长,设备复杂,操作难度大,需要维修, 能耗低,外能源预热。 安全措施、有害气体防护等要求较高。
3.5 破损槽及老龄槽的维护管理

3.5.1 破损槽的评价认定 原铝质量下滑 出现过炭块剥层 槽壳温度升高 局部阴极电流分布增加幅度大
内衬出现破损
3.5.3 破损槽的维护及管理

根据检测确定破损位置,判断破损程度; 修补破损部位;
跟踪分析破损槽原铝质量的变化 ;
确保破损槽的运行稳定性; 在破损槽及老龄槽上运用在线检测技术; 为防止破损程度的加剧,必要时切割局部阴极钢棒; 建立电解槽破损台帐。
3.2.3.2 启动效果对比

贵州分公司不同焙烧技术阴极破损或剥层统计
内容 启动槽数量(台) 阴极破损或剥层数量(台) 铝液焙烧 96 19 混合料焙烧 138 4
所占比率
19.5%
2.9%
中铝贵州分公司推广应用混合料焙烧启动技术后,

铝厂阳极块

铝厂阳极块

铝厂阳极块铝厂阳极块是铝电解工艺中的重要材料,它在铝电解槽中扮演着关键的角色。

本文将从阳极块的定义、制造工艺、用途以及优势等方面进行介绍。

一、阳极块的定义铝厂阳极块是一种由铝和其他金属元素组成的块状材料,具有良好的导电性和耐腐蚀性。

它通常呈长方体形状,尺寸可根据不同的电解槽尺寸和工艺要求而定制。

二、制造工艺阳极块的制造主要通过熔炼、铸造和加工等工艺进行。

首先,将铝及其他金属元素按一定比例混合,并加热至熔化状态。

然后,将熔融的铝液注入预先制作好的模具中,待其冷却凝固,即可得到阳极块的初步形态。

最后,通过切割、打磨和抛光等加工工艺,使阳极块的尺寸和表面质量达到要求。

三、用途铝厂阳极块主要用于铝电解工艺中的阳极反应。

在铝电解槽中,阳极块与铝矿石进行电解反应,将铝矿石中的氧化铝还原为金属铝。

同时,阳极块本身也会逐渐被腐蚀,释放出氧气和烟尘等物质。

因此,阳极块的质量和性能直接影响到铝电解工艺的效率和产品质量。

四、优势铝厂阳极块具有以下几个优势:1. 导电性好:阳极块由导电性能良好的金属铝制成,能够有效地传导电流,提高电解反应的效率。

2. 耐腐蚀性强:阳极块经过特殊的合金化处理,能够在恶劣的电解槽环境下长时间稳定工作,减少腐蚀损耗。

3. 尺寸稳定:阳极块经过严格的制造工艺和加工工艺,具有较高的尺寸精度和稳定性,能够保证电解槽的稳定运行。

4. 使用寿命长:阳极块具有较高的抗腐蚀性和耐磨性,能够在长时间的使用过程中保持良好的性能,延长电解槽的使用寿命。

铝厂阳极块是铝电解工艺中不可或缺的重要材料。

它的制造工艺复杂,需要严格的质量控制和加工工艺。

同时,阳极块的优势包括优良的导电性、耐腐蚀性、尺寸稳定性和长寿命等。

这些优势能够提高铝电解工艺的效率和产品质量,对于铝产业的发展具有重要意义。

因此,铝厂阳极块的研发和应用将继续受到广泛关注和重视。

磁场对铝电解生产影响的分析

磁场对铝电解生产影响的分析

磁场对铝电解生产影响的分析摘要:铝电解的发展最近几年来,发生了翻天覆地的变化,从最先的自焙槽炼铝、从低电流变为高电流、从小容量电解槽到大型电解槽都经过了多年的坎坷岁月,才发展到现在的工业水平。

关键词:铝电解,磁场,检测分析现代大型电解槽通常采取单行横向排列方式,因为提高电流容量不仅要增加槽身宽度,而且主要是增加其长度,槽子容量越大,其长宽比也越大,采取横向排列时,导电母线的配置方式可有较多的选择余地,这有利于消弱磁场的影响,进而采取了各种有效的改进措施来减少磁场对铝电解生产的影响。

磁场对电解槽生产的影响,随着电流的增大而更为显著,磁场问题实际上已成为大型电解槽设计的一个重要问题,因此消除磁场对铝电解槽生产影响的意义要求我们在电解槽的设计上,力求将铝液的流速控制在一定范围内,除了降低垂直磁场外还要考虑横向水平磁场By的影响,力求降低电解槽的垂直磁场以及横向水平磁场。

1 铝电解中存在的三场及研究方法按照磁流体动力学的观点,熔体的旋转、波动主要受到电磁感应力的作用。

电磁感应力的作用会使炉内熔体循环加速、铝液面隆起、偏斜和波动。

铝液的剧烈扰动对铝电解槽的生产产生恶劣影响。

所以对电解槽内的磁场分布、热场、应力场的研究对电解生产操作都有现实意义。

国内、国外对此问题的研究方法主要有:图论场模型法、相对电参量法、二维有限元法、边界元法等,算法电解槽各参数与物理场之间的关系,也是三场所研究的主要内容。

2 磁场对铝电解生产影响的主要表现在电解槽正常工作状态下,铝母线通入强大的直流电流,按顺序通过电解槽的各个导电部件如立柱、阳极导杆、电解液层和铝液层、阴极、阴极母线等,最后进入下一台电解槽,在导电体周围环境中产生了强大的磁场,磁场对铝电解生产的影响主要表现在下列几个方面。

2.1铝液回流铝电解槽在正常启动后,铝液的流速很慢。

而且没有固定的流动方向,处于平静状态。

启动若干月之后,已形成了一定的槽膛,则槽膛中铝液的流动呈8字型或呈现环形,此时显然是由于铝液中水平电流分布不均所致,在启动后6-18个月内,240KA的电解槽,铝液流速增快。

600kA大型铝电解槽稳定运行实践分析杨防龙

600kA大型铝电解槽稳定运行实践分析杨防龙

600 kA大型铝电解槽稳定运行实践分析杨防龙发布时间:2023-05-07T09:01:17.351Z 来源:《中国电业与能源》2023年5期作者:杨防龙[导读] 大型铝电解槽是铝工业生产过程中不可或缺的设备之一,其生产规模大、数量多,但同时也存在着能耗高、稳定性差、阳极炭块消耗过快、阴极铝液质量不稳定、维护难度大等问题。

为了解决这些问题,本文提出了优化路径,包括降低电解槽能耗、提高电解槽稳定性、延长阳极炭块寿命、提高阴极铝液质量稳定性等方面,从而提高大型铝电解槽的生产效率和经济效益。

广西百矿田林铝业有限公司广西隆林 533308摘要:大型铝电解槽是铝工业生产过程中不可或缺的设备之一,其生产规模大、数量多,但同时也存在着能耗高、稳定性差、阳极炭块消耗过快、阴极铝液质量不稳定、维护难度大等问题。

为了解决这些问题,本文提出了优化路径,包括降低电解槽能耗、提高电解槽稳定性、延长阳极炭块寿命、提高阴极铝液质量稳定性等方面,从而提高大型铝电解槽的生产效率和经济效益。

关键词:大型铝电解槽;能耗;稳定性;阳极炭块;阴极铝液引言铝电解槽是铝工业生产的核心设备之一,其稳定运行对于保证铝产量和质量至关重要。

600 kA大型铝电解槽是目前铝工业中最常见的电解槽之一,其设计和运行均具有一定的挑战性。

在实践中,需要通过对电解槽的结构、材料、工艺等方面的优化,以及对电解液、电流密度等参数的控制,来保证电解槽的稳定运行。

因此,对于600 kA大型铝电解槽的稳定运行实践进行深入分析,对于提高铝工业生产效率和质量具有重要意义。

1.大型铝电解槽概述1.1电解槽的基本结构电解槽是一种重要的化学反应设备,其基本结构包括阳极区和阴极区。

阳极区是指电解槽中负电极所在的区域,其主要作用是将电子输送到电解质中,使得阳离子得到电子从而发生氧化反应;阴极区则是指电解槽中正电极所在的区域,其主要作用是从电解质中吸收电子,使得阴离子得到电子从而发生还原反应。

电解槽寿命管理

电解槽寿命管理

相对误差
0.715497 0.689759 0.61827
Dmn 误差
0.208327 0.255606 0.24596
4
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1080
1099 1281 1366 1543 1565 1621 1671 1714 2562 2611 2672 3164
17
3317
3136.42
180.5801
0.054441
0.070292
51
国内现有提高预焙铝电解槽寿命的 技术和措施
国内现有提高预焙铝电解槽寿命 的措施是对症下药,也就是根据对现 有槽情况的分析结果,有针对性的采 取措施。目前主要有以下一些:
52
⑴ 改变阴极不合理结构:如增加伸 缩缝,改变侧部“圈樑”结构;加工 面宽度应根据有关情况通过试验而定, 不能照搬外国的数据。
27
② 由于电解质渗透和长期使用,耐火和 保温材料性能改变,槽无法在正常条件下 运行。 槽侧块由于磨蚀和氧化等原因而逐步 损坏,造成测部漏炉。 材料质量和操作条件、设计是其决定因 素。
28
消灭非正常破损、降低早期破损 率、延长正常破损期是提高槽寿 命的关键。
29
五、影响槽寿命的因素
设计—磁、流动、热和应力场的合理化 施工质量和材料
4
槽寿命与吨铝大修费关系 1500
元/吨铝
1000 500 0 0 2 4 6 8 10 槽寿命(年) 系列1 系列2
5
因电流效率降低而增加的费用
吨铝增加费用(元/吨 铝)
300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 电流效率降低(%)
6
槽电压上升与费用增加的关系 250

铝电解槽石墨化阴极的性能分析及改善措施

铝电解槽石墨化阴极的性能分析及改善措施

铝电解槽石墨化阴极的性能分析及改善措施赵亚军【摘要】铝电解槽阴极炭块作为电解槽的内衬和阴极导电材料,直接关乎到电解槽的使用寿命及生产指标,在电解铝生产中起到非常重要的作用.本文重点介绍了铝电解槽石墨化阴极炭块电阻率低、热导率高、抗热冲击性能高、钠渗透膨胀率低等主要特点,以及其在降低电解槽能耗、提高电流效率、延长电解槽寿命等方面的作用,并结合东兴铝业公司500kA电解槽实际情况提出该公司采用石墨化阴极后在炉底保温、筑炉质量、技术条件调整以及电解槽日常管理等方面的一些改善措施.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】3页(P18-20)【关键词】铝电解槽;石墨化阴极;改善措施;阴极材料【作者】赵亚军【作者单位】酒泉钢铁(集团)公司技术中心,甘肃嘉峪关735100【正文语种】中文【中图分类】TF111Abstract:The cathode carbon block of aluminum electrolysis cell used as the inner lining of the electrolysis cell and the cathode conductive material is directly related to the electrolytic cell service life and production index.It plays an important role in the electrolytic aluminum production.The papermainly introduces the main characteristics of low resistivity, high thermal conductivity, high thermal shock resistance and low sodium penetration expansion rate of the graphitized cathode carbon block of aluminum electrolysis cell, as well as its role in saving energy, improving current efficiency, extending electrolysis cell service life and so on.According to the practical production of the large aluminum company 500kA electrolytic cell, the paper proposes some improvement measures on thermal insulation in the furnace bottom, furnacebuilding quality, technical conditions adjustment and electrolytic cell daily management after employing the graphitized cathode.Keywords:aluminum electrolysis cell; graphitized cathode; improvement measures; cathode material自2016年以来,煤炭供给侧改革力度较大,带动煤价上涨,氧化铝、氟化铝价格随铝业市场回暖上涨明显,导致电解铝成本大幅度上升;加之国家高度重视环境保护,尤其对重工业的环保要求日益严格,电解铝行业正在面临着成本和环保的双重考验。

铝电解知识百问百答

铝电解知识百问百答

铝电解知识百问百答1、工业铝冶炼的主要方法有哪些?目前我们采用的冶炼方法是什么?工业铝冶炼的主要方法是化学工业法和冰晶石熔盐电解法。

目前采用的冶炼方法是冰晶石熔盐电解法,也称为霍尔—埃鲁法。

2、铝的主要性质是什么?铝是一种轻金属,表面呈银白色,比重为2.7g/cm3,是铜的1/3;它的导电性好,大约是铜的60%,仅次于银、金、铜;导热性好,使铁的三倍;它的比热大,是铁的2倍,是铜的3倍;它的熔化热较大。

铝的延展性好,适于各种加工,特别是压力加工;它的腐蚀性好,具有很强的耐蚀性;它溶于盐酸、硫酸和碱液,与冷硝酸不反应,但加热之后则发生剧烈反应。

铝常见化合物主要有氧化铝(AL2O3)、氟化铝(ALF3)、氯化铝(ALCL3)。

3、铝的用途主要有哪些?由于铝具有很多优良的性质,价格也比较便宜,故其用途甚广。

轻型结构材料铝及其合金质轻、机械强度高,易加工、耐腐蚀,所以铝及其合金必然成为飞机、汽车、宇宙飞船、火箭、导弹、人造卫星中不可缺少的金属材料,特别是航空工业、汽车制造业和建筑行业。

电气工业材料由于铝的导电性能优良,因此在电气制造工业中应用越来越广。

此外,它的导热性能好,抗大电流冲击强。

耐腐蚀材料纯铝在空气中生成致密氧化膜,保护铝基体不至进一步被氧化,所以铝可作为耐腐蚀的设备和管道,也可在钢铁材料表面镀铝和浸铝。

其它方面铝的导热性能好是铁的三倍,热容量大是铁的二倍,故工业上很多散热的地方用铝,如汽车、火车的散热片,半导体材料散热等;铝的热中子俘获面小,仅次于铍和锆,所以常用于核反应堆;高纯铝对光线的反射能力很强,可制造高质量的反射镜、冷汽设备等;铝是非磁体,可制造罗盘或其它磁性仪器的外壳;铝在低温环境中机械性能良好,甚至还有所提高,所以在冷冻食品的运输,液化装置等都采用铝制容器;铝粉可作还原剂,还原贵重金属,也可还原蒸汽压高的活性金属。

铝粉还可制造炸药和烟火,目前使用的铝银浆也是铝粉与清液混合磨制而制造的。

谈如何延长铝电解槽使用寿命

谈如何延长铝电解槽使用寿命

谈如何延长铝电解槽使用寿命摘要:本文从设计和生产工艺方面对造成电解槽破损的原因进行了分析,并在总结几年来提高槽寿命的措施和经验基础上,提出延长槽寿命的几点想法。

关键词:铝电解槽使用寿命延长据报道,国外200KA以上大型预焙铝电解槽的平均寿命在5年(1800天)以上,法国彼施涅公司的180KA电解槽寿命达6~8年(2190 ~2920天),远远高于我国电解槽1500天的设计指标。

本文结合多年的生产实际对电解槽寿命问题进行探讨。

一、电解槽破损原因分析1.侧部破损电解槽侧部破损主要是由于侧部不易形成保护侧部炭块的炉帮,使熔融的电解质随着电解的进行渐渐地渗透于炭块中,而电解质中的钠离子又很容易与碳发生反应生产碳一钠中间化合物,引起侧部炭块疏松、分层,这就更加剧了侧部炭块被氧化和侵蚀的速度。

据资料报道,这种侵蚀速度使炭块每天约腐蚀掉1mm,使得侧部炭块容易受到侵蚀磨损,引起槽壳局部过热,严重时槽壳会被烧红,甚至发生漏槽事故,导致停槽,缩短电解槽寿命。

影响电解槽侧部炉帮不易形成的原因主要是:(l)电解槽槽壳及槽壳与地面酌空间设计不尽合理。

有关研究表明,电解槽侧部散热能力在槽壳温度基本恒定的情况下,决定于周围环境温度和空气流动情况。

虽然电解槽设计采用侧部散热型,即侧部只有一层碳化硅砖的结构,目的是保证在电解槽四周形成自然炉帮。

然而,我国绝大多数200KA、300KA电解槽槽壳仍采用了传统带二翼板的结构,并且槽壳与地面的距离较短,不利于散热通风,严重影响侧部炉帮的形成。

这样不仅缩短了电解槽的寿命,而且还增加了不必要的大修费用。

(2)使用的氧化铝原料质量不均匀及打料系统缺陷,造成效应受控率低。

各厂使用的氧化铝产地和体积密度均不同,导致电解槽实际接受的氧化铝料量不均匀,造成电解槽炉底沉淀多,或是电解槽打料系统故障等原因,阳极效应受控率较低,效应系数高,导致槽温在短时间内骤然上升30℃~40℃,实践表明,槽温升高越多,恢复到正常生产温度所需时间越长。

谈提高原铝质量的实践

谈提高原铝质量的实践

谈提高原铝质量的实践摘要:本文主要对原铝的质量品级以及其中的杂质来源进行了分析,并且根据原铝的生产工艺进行了提升其质量的措施,从而确保生产的原铝的质量能够满足行业标准。

关键词:原铝质量品级;原材料;工艺技术原铝指的是铝电解工业中得到的中间产品,对原铝进行二次加工能够得到最终的工业产品,即铝锭以及相关的铝合金制品。

原铝的质量会对铝锭、铝合金制品的质量产生较大的影响,对提升原铝质量的措施进行探究,也能够进一步提升相关企业的经济效益,因此,本文中主要从原铝的生产工艺以及生产技术进行了分析,从而有效地保障了原铝的质量。

一、铝锭的质量品级当前在对铝锭进行质量品级划分的过程中,其依据往往是铝锭中其他元素杂质的含量。

铝锭中含有的元素杂质种类较为繁多,常见的主要是铁、镁、铜、硅等,同时也含有一定量的非金属元素杂质,如氢、氧,而非金属元素杂质在铝锭中的存在形式往往是与铝元素结合成化合物。

二、原铝中的杂质来源在对提升原铝质量的措施进行分析的过程中,应当进一步明确原铝中的杂质来源,从而有针对性的对生产工艺进行调整。

首先,原铝中含量最多的元素杂质为铁元素和硅元素。

而铁、硅元素主要是由生产原铝的原材料提供的,同时在生产原铝的过程中,需要用到相应的铁制工具,而铁制工具的融化也会导致铁元素进入原铝。

并且,生产操作不当、电解槽内衬破损、清理操作不当等也都会导致原铝中含有一定量的铁、硅元素杂质。

同时,原铝中也含有一定量的其他元素杂质。

其中,原铝中的钠元素杂质主要是通过生产原铝时的阴极副反应产生的,而铜、镁等金属元素杂质则是通过还原反应进入到原铝之中。

并且在生产原铝的过程中,电解反应中也会产生一定量的非金属杂质,如氢、氧元素等,最终也会进入到原铝中,三、提高原铝质量的措施(一)提升电解槽使用寿命由于电解槽的内衬在生产过程中破损,会导致杂质元素进入原铝中,从而严重影响原铝的生产质量,因此在对原铝质量的提升措施进行分析的过程中,应当充分考虑到电解槽的使用问题,从提升电解槽的制作质量以及内衬的实用性入手,确保电解槽的使用寿命能够达到相应标准,避免对原铝的生产质量造成影响。

推行铝电解新工艺 延长槽寿命

推行铝电解新工艺 延长槽寿命
率为90.75%。
562#槽启动前 温度分布图
./人 960 ./入\.

薅930
J+系列1
900
前东
前中
前西
后东
位置
后中
图5 562#槽启动前温度分布图
后西
562#焙烧升温曲线图
1000 800
型600
400 200

l I—一
1 234
tJ,
l 5 678
.r,一.r詹,.1一
9 10 ll 12 13 14 15 16 17 18 19 20
采用“先装炉、后灌铝、短焙烧”方法,焙烧温度偏低,易造成效应启动;后期管理中炉膛四角易长 炉帮,电解槽波动大,槽寿命短,生产指标较低。以522#槽为例,启动前四角与大面中间温度差大(见图 1),且四角温度偏低且升温不均匀(见图2),阴、阳极电流分布不均,且电流主要集中于阳、阴极大面中 间部位(见图3、4),启动后电压保持不住,效应启动。启动后期管理中,电解槽炉膛四角易长炉帮,且形 成的妒胜不规整。实践证明,电流效率与槽寿命偏低。522#电流效率平均仅为89.5%:槽寿命为11 14天。
43.4
入工艺技术条件波动图:极距

2003证
43.5
2000
200l
2002

2003
2004
2004芷
43.4
图11 2000.2004年3月极距波i:(mm)
2.3四稳定 四稳定即阳极工艺稳定、槽温稳定、电解质成份稳定和电流稳定。
2.3.1阳极工艺稳定 由于阳极长宽比大(2.5:1),致使阳极电流分布不太均匀;阳极电流密度偏小,为0.83A/era2,阳极四
表1 2000—2004年3月电解质和铝液面高度

【我国铝电解技术40年发展回顾】(下)电解铝——科技创新的辉煌之路

【我国铝电解技术40年发展回顾】(下)电解铝——科技创新的辉煌之路

【我国铝电解技术40年发展回顾】(下)电解铝——科技创新的辉煌之路九、从320kA到400kA——⾯向全球的跨越国家⼤型铝试验电解试验基地280kA特⼤型铝电解槽试验的成功,使我国成为世界上继美铝、法铝之后拥有280kA以上特⼤型铝电解槽技术的国家。

它的诞⽣,被称为我国铝电解技术发展的⾥程碑,为中国铝电解⼯业的快速发展提供了强⼤的技术保障。

焦作万⽅铝业股份有限公司董事长⾦保庆,敏锐地觉察到280kA电解槽技术对电解铝⾏业发展的重⼤意义。

这位军⼈出⾝、敢于第⼀个吃螃蟹的企业家,⼏乎在试验槽成功启动已开始,借助天时地利的有利条件,率先与有⾊总公司达成协议,以技术使⽤费500万元获得第⼀家技术使⽤权。

遗憾的是,这也是唯⼀⼀家以试验槽280kA电流容量进⾏⼯业化⽣产的电解系列,也是唯⼀⼀家提供技术使⽤费的企业。

1998年“焦作万⽅6.8万吨/年280kA铝电解⽰范⼯程”,列⼊国家经贸委重点⼯程,由贵阳院承担⼯程设计并成功建设投产。

“焦作万⽅”——从此成为⾏业的新标杆!然⽽,电解铝的技术进步,并没有就此⽌步,“焦作万⽅”的新纪录在短短⼏年内,不断被刷新......。

平果铝320的经验。

尽管280kA试验槽已经取得了成功,并已经推向⼯业应⽤,但是当时国际上电解槽⼤型化的速度还在加快。

法铝的AP28已经发展为AP30,实际运⾏电流超过了300kA。

⼀定要超越国际⽔平!这是⽼⼀辈铝业专家的⼀种情结。

80年代末,时任青铜峡铝⼚⼚长的康义和贵州铝⼚副⼚长杨世杰随团去西⽅某铝⼯业⼤国参加培训学习。

期间,康义等学员请⽰参观该国最新开发的最先进的320kA电解试验槽。

东道主露出神秘地⼀笑,同意最多五⼈可以参观,他们把学员领到⼀个车间的⼀头,再领到⼀台天车上,指着朦胧的远处说:“OK,在那⼉!”。

名为参观,实为封锁,这⼀举动像⼀把利剑深深地刺进康义和杨世杰的⼼⼝。

沉思良久,康义对杨世杰说“⽼杨啊,咱⼀定要争这⼝⽓!超过他们!”杨世杰默默地点点头。

350kA特大型铝电解槽的技术开发及系列应用

350kA特大型铝电解槽的技术开发及系列应用

350kA特大型铝电解槽的技术开发及系列应用本项目的主要研究开发内容及创新技术如下:1、铝电解槽“物理场”的仿真研究已达到国际领先水平,其中:①电解槽“磁场”设计采用槽周围强补偿、槽底弱补偿以及槽端头母线局部补偿等方式,垂直磁场最大值│Bz │max为13.575Gs,而垂直磁场平均│Bz│ave为5.182Gs;②电解槽的内衬设计采用了炭化硅+炭块复合块、干防渗料、高石墨质阴极等新型材料,其电解槽“热场”仿真计算结果具有槽底保温、侧部散热的明显特征。

2、电解槽周围母线设计采用大面6点均匀进电、槽周围母线对称配置及槽周围母线截面优化设计方案,与320kA槽比较,单槽母线用量减少4.25吨,每台电解槽节省基建投资7.65万元。

3、电解槽结构设计利用了当今国内外电解槽设计技术成果,并创新组合,形成一套电解槽结构设计技术:①电解槽上部结构设计采用板梁结构、双阳极母线、双螺旋8吊点阳极母线提升机构及48组单阳极组块等结构形式;②电解槽槽壳结构采用非线性有限元结构优化模型软件进行优化设计,其槽壳结构采用小船型、单围带、摇篮架结构形式;③铝电解槽首创6点AL2O3点式下料与2点AlF3点式下料方式。

4、首次设计采用30%高石墨质阴极炭块,其炉底电压比普通阴极降低50-60mV,并已在250kt/a大型铝电解系列上推广应用。

5、首创石墨粒+焦粒焙烧启动方法,解决大型电解槽焙烧过程槽角部电流不均匀的问题,保证大型电解槽焙烧启动过程平稳、电流分布均匀。

6、在250kt/a特大型铝电解系列的设计中,?首次开发出85kt/a电解产能的特大单套电解烟气净化装置,其净化率达到F≤0.7kg/t-Al。

7、250kt/a特大型铝电解系列设计采用350kA电解槽比320kA电解槽节省投资3080万元。

8台铝电解槽进行了为期3个月试验考核,其电流效率为94.06%,吨铝电耗13311kwh。

本项目经生产运行表明:其主要经济技术指标达到了国际领先水平,并具有显著的经济效益和社会效益,在国内外具有广阔的推广应用前景。

500kA预焙铝电解槽炉膛管理探究

500kA预焙铝电解槽炉膛管理探究

500kA预焙铝电解槽炉膛管理探究摘要:在各项科学技术不断创新发展的时代背景下,电解铝技术也进入到快速发展期,其中500kA预焙铝电解槽因其优势特点而成为当下电解铝生产的主力槽型。

进而通过分析并明确500kA预焙铝电解槽炉膛管理的重要意义,确定500kA预焙铝电解槽炉膛管理的主要内容,如槽电压、阳极效应、电解质成分、作业质量等管理内容,并制定可行的管理方案,进而可以保障电解槽工作质量。

本文就500kA预焙铝电解槽炉膛管理意义与内容展开探究。

关键词:500kA预焙铝;电解槽;炉膛;管理前言500kA预焙铝电解槽是目前我国电解铝生产的主要槽型,其具有高产、环保与节能等优点。

因此电解槽热容量大,在接通电源后产生的电流密度高,并且电磁场对电解槽内部液体的影响巨大,导致电解槽的经济使用寿命受到影响。

并且,通过研究发现,若使用规整的电解槽炉膛,一来可以使电解槽内的铝液波动降低;二来可使电流空耗情况减少;三来可使电解槽的内衬得到有效保护从而延伸经济使用寿命。

基于以上分析,应该做好500kA预焙铝电解槽炉膛管理工作。

一、500kA预焙铝电解槽炉膛管理的重要意义500kA预焙铝电解槽炉膛管理的重要意义可以从以下几个方面体现:首先,进行必要的电解槽炉膛管理,积极做好电解槽温度调节工作。

一、可使电解槽一直处于恒定温度状态;二、可将电解槽的热能损耗有效降低;三、可避免能量的不必要输出;四、可将电压稳步降低,避免因侧部水平电流的走向而导致电流出现空耗问题。

其次,进行必要的电解槽炉膛管理,可有效延长电解槽的经济使用寿命。

而规整的炉膛可以控制并预防溶解后的电解质侵蚀电解槽内部侧面的炭块。

并且,进行必要的电解槽炉膛管理,可以提高电流效率。

同时,规整的炉膛可以使电流都集中且垂直的流入到电解槽底部,从而使电解槽内部铝液的镜面面积有效收缩,也可以使阴极电流密度增大,进而可以为电流提供更大的活动空间,增加电流密度,达到提高电流效率的目的。

电解铝生产腐蚀环境分析及防腐蚀技术措施

电解铝生产腐蚀环境分析及防腐蚀技术措施

电解铝生产腐蚀环境分析及防腐蚀改进技术措施一、腐蚀环境分析(一)生产车间腐蚀环境因现代铝电解采用冰晶石—氧化铝熔盐法电解工艺生产铝,电解铝生产过程中会产生大量的烟气,烟气由气态和固态物质组成。

1、气态物质主要包括阳极电化学反应过程中产生的CO2(二氧化碳)、CO(一氧化碳)气体;阳极效应时产生的CF4(四氟化碳)、氟化盐水解产生的HF(氟化氢)气体;以及原料中的杂质SiO2(二氧化硅)与冰晶石反应生成的SiF4(四氟化硅)等污染物,主要是HF 等含氟气体。

2、固态物质是由原材料挥发和飞扬损失产生的,主要包括两类,一类是随阳极气体排出时带出的大颗粒氧化铝(直径>5um)和冰晶石粉尘及阳极掉下的炭粒。

由于氧化铝吸附了一部分气态氟化物,大颗粒物质中的总氟量约为15%;另一类是由电解质蒸气冷凝后变为固体粉尘的细微颗粒,其中氟含量达到45%。

虽然现代大型铝电解生产系列广泛采用大型中心下料预焙电解槽,使用很多小罩板把整个电解槽密闭起来,所收集到的烟气通过电解槽一端的排烟支管汇总到电解厂房两侧的排烟总管,采取干法净化处理,集气效率可达97~98%,但在实际生产操作中,由于生产管理和部分员工的环保健康意识、操作习惯、槽罩板密封不严(罩板变形、罩板错位等)、换极操作、打火眼操作、观察炉面情况等因素影响,仍有部分烟气未进入烟气收集系统,直接排到厂房中,对生产车间造成腐蚀;烟气经天窗进入大气环境,对环境造成污染。

烟气中的HF(氟化氢)含氟气体遇空气中的水份发生化学反应,反应生成氢氟酸,而氢氟酸的腐蚀性很强,生产车间中含有少量的氢氟酸也能对生产车间及设备造成中、强度的腐蚀。

(二)烟气管道腐蚀环境因铝电解产生的烟气中含有大量的CO2(二氧化碳)、CO(一氧化碳)、CF4(四氟化碳)、SO2(二氧化硫)、HF(氟化氢)、SiF4(四氟化硅)等气体和大颗粒(直径>5um)氧化铝颗粒,炭粒及冰晶石粉尘,其中SO2(二氧化硫)与空气中的水份发生化学反应生成H2SO4(硫酸);CF4(四氟化碳)、HF(氟化氢)与空气中的水份发生化学反应生成HFSO4(氢氟酸),而硫酸和氢氟酸均会对碳钢烟气管壁造成严重的腐蚀。

浅谈500kA铝电解槽炉底沉淀产生的原因及预防措施

浅谈500kA铝电解槽炉底沉淀产生的原因及预防措施

浅谈500kA铝电解槽炉底沉淀产生的原因及预防措施摘要:铝电解槽炉底沉淀的发生会导致炉底压降升高、炭阴极破损等等危害,严重影响到了电解生产过程,企业方面对其发生原因进行分析可以得知其大多受到氧化铝质量以及相关技术条件的影响,在此基础上还需要企业能够做好预防措施,从而保障电解过程的顺利进行。

基于此,本文就500kA铝电解槽炉底沉淀产生的原因及预防措施进行了分析,以期能够为当前的铝电解生产企业提供一定的参考依据。

关键词:500kA铝电解槽;炉底沉淀;原因;预防引言电解过程中需要按照一定的程序有规律地向电解槽内添加氧化铝来完成生产过程,但是在实际生产中由于氧化铝的粒径等级不同或者是电解槽的出铝、熄灭阳极效应、更换阳极、提升阳极框架等原因导致部分氧化铝来不及溶解就沉淀到槽底,有些沉淀还会与电解质、铝液一起凝结成块,变成硬沉淀而沉积在槽底,不仅会增大炉底的压降,还会影响到电解槽的正常生产,因此要求各企业能够明确炉底沉淀的发生原因并做好预防工作。

一、500kA铝电解槽炉底沉淀的危害(一)炉底压降升高化铝的不完全溶解沉积到炉底后形成的沉淀物为泥状,如果没有及时进行处理就会与不同的环境发生变化,比如软的炉底沉淀就会转变成坚硬的且牢牢地粘贴在炉底上的炉底结壳,由于底结壳电导率低且电阻大,从而会导致炉底压降升高,并增加吨铝电耗。

(二)炭阴极的破损炉底上的沉淀及其形成的结壳会使阴极上的电流分布不均匀,电流密度变大的区域会冲击阴极炭块,从而使得炭阴极发生破损形成冲蚀坑,如果不及时进行处理还会发生底部漏槽的情况。

二、500kA铝电解槽炉底沉淀产生的原因(一)氧化铝的不完全溶解由于氧化铝厂对中低品味铝土矿的制备工艺存在差异,因此也使得氧化铝的物理化学性能存在较大的不同,并且会直接影响到槽中的氧化铝溶解速率,因此就会发生一些氧化铝来不急溶解就沉淀的情形。

而且沉淀物中含有大量的没有溶解的Al2O2而槽子中沉淀物聚积越多,含有的氧化铝就越多,影响新添加氧化铝的溶解,反过来又会增加氧化铝的沉降。

电解铝大修槽检修与施工管理

电解铝大修槽检修与施工管理

一、检修项目概述:电解槽内衬结构由底板表面向上依次为:二层65mm厚硅酸钙板、隔热耐火砖,隔热耐火砖上铺177mm厚干式防渗料,安装阴极炭块组,浇注料达到强度后,上方砌耐火砖,然后在其上方砌侧部块,最后进行底部糊、周围糊扎固。

铝电解槽的砌筑工程,是保证铝电解槽施工质量和延长使用寿命的重要环节。

施工过程属于槽体隐蔽工程,施工完毕后很难再现其原本面貌,因此我们必须按照设计图纸要求和设计院提供的技术条件严格施工,并做好记录以便作历史的记载和作为查阅工程质量优劣的依据。

二、大修内容1、拆除上部结构,用天车整体吊走。

2、清理电解槽内电解质、铝渣等剩余杂物。

3、清理完阴极碳块并吊走,清理干净槽壳内原有筑炉物。

4、准备并验收筑炉材料合格后,槽壳检查及按电解槽内衬施工图进行基准放线。

5、槽底部的砌筑(铺石棉板、铺绝缘硅酸钙板、铺轻质保温砖),震实干式防渗料。

6、阴极炭块组的制作,阴极炭块组的安装。

7、堵窗口,砌墙架槽四周浇注耐火浇注料。

8、槽周围耐火砖的砌筑,侧部块的砌筑。

9、扎固(阴极炭块组之间立缝扎固,槽四周围的扎固)。

10、焊接槽沿板。

11→清扫槽体,安装已检修好的上部结构,恢复4根立柱母线上软母线与阳极母线的连接,安装好与电解槽相连接各部分(电路、压缩空气管路、槽上槽连接管路、收尘管路)。

12、交工验收,试车投产。

二.设备大修需要备件、材料及工具1、施工机具一览表:序号机具名称规格型号单位数量备注1 混捏锅2000L 台 12 钢棒与炭块预热炉12440×4680座 13 阴极炭块组制作卡具套84 平板车台 25 煤焦油喷雾器台 16 炭块翻转器钢板自制套 2 150kg7 喷射式加热器台 28 炭糊保温箱2000L钢板自台 6 1200kg9 炭块组吊具钢板自制套 2 300kg10 不锈钢恒温加热片220V 180W 块180011 砼震捣器插入式台 112 泥浆搅拌机JW100 台 213 炭块加热箱钢板自制个 414 往复式平盘振捣器6500次/min 台 415 木耙无齿长柄单个 616 方平锹把3017 捣固机D9套3518 捣固锤各种型号自把16019 磨光机套 2 1200kg20 埋弧焊机1000A 台 221 红外线测温仪台 322 分气包Ф273 L=600 台 623 氧气乙炔套 124 捣固机D4套1625 红外线加热板380V 1800W 块29326 保温帆布15m×20m 块 527 靠尺6m 根 428 靠尺4m 根 429 炭块组装平台钢板自制套 2 4000kg30 加热炉电炉丝Ф50 m 180项目名称单位单台数量标准规格材料单价单台价格1 普通硅酸钙板m3 2.5 130号600×300×65mm1390 34752 高温硅酸钙板m3 2 170号600×300×65mm1910 38203 轻质保温砖T 2.85 GB3994-83230×114×65mm1100 31354 高铝砖T 0.4 LZ-65 230×114×65mm1000 4005 防渗料T 12 BF-II 750 90006 重质浇注料T 5 1000 50007 耐火土T 0.05 N-1 400 208 石棉绒t 0.05 2100 1059 石棉灰t 0.05 1200 6010 小计10852501511 底部碳块T 16.16GB8744-883250×515×450mm6050 977682、大修材料及备件表三、设备大修工期安排大修计划时间为单台槽20天,合金车间负责拆除上部结构,用天车整体吊走,清理电解槽内电解质、铝渣等剩余杂物,用时5天。

提高铝电解槽寿命的根本途径

提高铝电解槽寿命的根本途径

提高铝电解槽寿命的根本途径摘要:焙烧工艺是将铝电解由低温的状态逐步向高温的状态转换,这项工艺的主要内容就是焙烧工艺的选择,使内衬中的水分可以及时的排出。

针对电解槽焙烧启动期间造成铝电解槽破损的问题,我们从焙烧工艺和设备进行了不断探索,严抓筑炉和焙烧启动操作质量,进一步延长了电解槽寿命。

本文通过分析各类焙烧的工艺,分析其对电解过程产生的影响,并提出了相应的改进措施。

关键词:焙烧;工艺;铝电解槽一、预焙铝电解槽焙烧的目的和要求焙烧的目的:排除砌体水分,加热槽体;焦化炭块之间和阴极钢棒周围的糊料;使阴极接近或达到正常作业温度;焙烧期间熔化了的高分子比电解质渗入炉底,起到堵塞裂缝、修补缺陷的作用;加热阳极及装炉物料,使阳极温度达到生产温度,熔化物料,满足启动需要;满足电解槽内炭素材料对碱性物质的大量吸收。

焙烧的要求:均匀缓慢的加热电解槽阴极内衬、阳极以及装炉物料,使三者达到一定的温度条件,以利于下一步的启动操作。

二、焙烧方法和各类的优缺点1、焦粒焙烧法。

焦粒焙烧法是在电解槽内铺设一层电阻层,其厚度为15毫米,在电力接通后,在阴极和阳极之间会产生热量,形成电解槽的焙烧。

焦粒焙烧法的热量主要是由阴极的炭块提供,在焙烧的过程中,不会出现温度骤升的问题,温度是在常温的基础上慢慢地提高,可以有效的防止槽因为温度骤升而发生破裂的问题。

而且在加热的过程中,不需要借助其他的设备,而且焙烧在短时间内就能完成,焙烧的效率非常高。

但是焦虑焙烧法也存在一定的局限性,其传热不具有均匀性,导致了局部的温度过高,阳极的电流不能平均的分布,会导致局部过热的问题。

2、石墨粉焙烧法。

这种方法的原理与焦粒焙烧法的原理具有相似性,应该先将不同粒径的石墨划分出来,然后将石墨粉放在炉底,铺设的厚度在30毫米左右,通电后即可完成焙烧工艺。

石墨焙烧法中,石墨的质地比较软,而且铺设的厚度较大,可以与阳极良好的接触,在电流分布上非常的均匀。

而且石墨粉具有较好的导电性。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1. 前 言

延长铝电解槽寿命是降低电解铝生产成本的需要。
延长铝电解槽寿命是环境保护需要。
延长铝电解槽寿命是追赶国外先进技术的需要。 国内出现 3000天以上的电解槽是延长电解槽寿命 技术成功的标志。
2. 影响铝电解槽寿命的主要因素

2.1 铝电解槽内衬破损直接影响槽寿命 铝电解槽内衬破损的成因
1879.5 1598.5
3.1.2 筑炉工艺和施工质量的把关

阴极碳块组装质量
扎固糊温度及扎固压力控制
针对薄弱部位,强化扎固质量 根据筑炉材料的性质,制订技术措施和施工方案 完善电解槽内衬砌筑检查规程,保证施工工程质量
3.1.3 新型内衬材料的开发应用

30%石墨阴极碳块的工业应用,提高抗钠侵蚀和 膨胀能力
缩短非正常期
快速降低分子比和电解温度,提高铝水平。
延长非正常期
增加电解槽的过渡期,缓慢降低电解温度、分子比,
铝水平相对较低。
3.3.2 非正常期管理分析与评价

电解槽采用碱性电解质启动之后,缓慢提高酸度 有利于降低阴极压降。
缩短非正常期能获得短期高电流效率。
缩短非正常期,电解槽产生热震,阴极破损机率 增加。 增加过渡期,符合“不至在内衬中形成非正常期 的温度梯度以及减少由此造成的内衬材料损坏” 的工艺要求。
2.3 铝电解槽停槽的条件 槽壳温度、槽壳变形程度 原铝质量 电流效率
3.延长槽寿命措施及有效性分析

根据仿生学原理,料选择 筑炉工艺 焙烧启动技术 生产操作
3.1 电解槽结构设计、筑炉工艺操作 以及筑炉材料选择

3.1.1电解槽结构设计
3.4 正常期电解槽管理
• 阴极碳块局部破损 • 捣固糊局部破损 • 侧部碳块局部破损
铝电解槽内衬破损的机理
• 热冲击产生的热应力不均 • 阴极内衬吸钠产生应力不均 • 机械磨损以及阴极表面的副反应
2. 影响铝电解槽寿命的主要因素

2.2 铝电解槽运行状况间接影响槽寿命 铝电解槽经济槽寿命
• 维护成本低 • 潜在危害小 • 技术指标好
内容 启动槽数量(台) 阴极破损或剥层数量(台) 铝液焙烧 96 19 混合料焙烧 138 4
所占比率
19.5%
2.9%
中铝贵州分公司推广应用混合料焙烧启动技术后,
平均停槽槽龄增加305.5天。
3.3 非正常期管理技术的评价

3.3.1 三种非正常期技术管理的特点 三个月非正常期
严格执行原日方基准。
• 窄炉面
3.1.1 电解槽结构设计

电解槽结构设计对槽寿命的影响实例
贵州分公司186KA电解槽与160KA电解槽停槽槽龄统计 槽型 2004年 2005年 2006年 2007年 平均
186KA槽 1709 (天) 160KA槽 1492 (天)
1860.4 1882 1524 1629
2006.7 1749
阴极碳块、耐火材料及绝热材料的垂直温度梯度; 预热焙烧期间阳极(阴极)电流分布; 最终阴极表面平均温度; 最终阴极表面温度分布。
3.2.3 混合料、铝液启动阶段对比分析
3.2.3.1 干法、湿法启动的特点分析 湿法、干法启动特点及优缺点分析对比表
湿法启动
启动 方法
干法启动
靠弧光放电, 熔化冰晶石造 液
混合料焙烧电流分布均匀较好。
焙烧过程温度场分布
混合料焙烧能有效控制 850℃等温线,横向温度分布 均匀。
焙烧过程电压变化曲线
混合料焙烧冲击电压低,焙烧过程电压下降平缓;铝 液焙烧冲击电压高,焙烧过程电压波动大。
3.2.2.2 焙烧环节的对比分析

评判焙烧效果的数据资料
预热焙烧期间加热速率,即升温过程;
铝电解槽较佳设计效果
• 侧部散热,底部保温; • 钢壳强度高,变形小; • 下料器布局利于氧化铝溶解扩散,浓差变化小; • 母线配置均衡槽内磁场分布,铝液流速适当。
3.1.1 电解槽结构设计

高效大容量电解槽结构设计特点
• 四端、五端、六端进电 • 单围带摇篮架式 • 四点交替下料 • 模糊控制技术

3.2.2.1 预热方式的对比分析 铝液焙烧预热
铝液高温热冲击是造成电解槽产生早期破损的主要原因。
混合料焙烧预热
符合“缓慢加热,均匀升温” 原则 ,为延长槽寿命创造 条件。
3.2.2.2 焙烧环节的对比分析
焙烧过程升温曲线

混合料焙烧更接近于理想的升温曲线。
焙烧过程阴、阳极电流分布
无效应启动
有效应启动 低AE启动 高AE启动 AE电压在 12V以上
特点 优缺 点
控制电压在10V以 AE电压在 内,慢慢熔化固体 12V以下 料造液
电压波动大, 在10-30V之间
启动时炉底温度高, 碳渣易从电解质中分 并且电解质中碳渣 离出来 不易分离
3.2.3.2 启动效果对比

贵州分公司不同焙烧技术阴极破损或剥层统计
上下复合侧部炭 - 氮化硅的工业应用,提高电解 槽侧部散热能力
异型阴极碳块的工业应用,提高铝电解技术经济 指标
3.2 大型预焙槽预热焙烧启动技术分析评价
3.2.1 铝电解槽常用焙烧方法及优缺点比较
焙烧方法 优点 过程简单、平稳,最 终温度分布较匀、碳块氧 化少、电解质洁净 容易控制,焙烧时间 较短,48-72小时,启动 效应电压低,可弥补内衬 缺陷 温度梯度小,可弥补 内衬缺陷,电解质洁净 缺点 灌铝时对冷的阴极、捣固糊表面产生热 冲击。铝液渗透到阴极裂缝中,影响寿命。 焙烧时间长。初期升温过快,温度梯度大, 能耗高。 阳极电流分布控制较难,易出现局部温 度过高及局部欠烧情况。温度梯度较大,阴 极电流分布不均,电解质含碳高,能耗略高, 操作复杂。 石墨价格高,操作复杂,石墨电阻较低, 升温缓慢,焙烧时间较长。
铝液焙烧
焦粒焙烧
石墨粉焙 烧
燃料焙烧
可达到很均匀的温度 阴极和捣固糊表面氧化破坏,易出现阴 分布,加热速度可控,不 极裂缝、上抬和削落,启动困难,启动效应 需电能,无阳极氧化问题,时间长,设备复杂,操作难度大,需要维修, 能耗低,外能源预热。 安全措施、有害气体防护等要求较高。
3.2.2 混合料焙烧与铝液焙烧应用情况 对比
相关文档
最新文档