铝电解槽环流焙烧技术的研究开发与应用

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个旧 661017 ）
要： 研究开发应用了环流焙烧技术。从装槽、软连接安装、分流器安装和通电焙烧逐一研究了环流焙烧
的技术要领。生产槽实践表明阴极内衬焙烧温度均匀，阳极电流分布均匀，伸腿得到焙烧，有效避免电解槽早期
Research Development and Application of Electrolytic s Circulation Roasting Technology Cell’
该方法装槽示意图如图 1 所示，具体装槽步骤 如下：
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云南冶金 YUNNAN METALLURGY
Feb． 2012 Vol. 41． No. 1 （ Sum232 ）
术，模糊安装技术包括软连接的安装和操作技术措 施，安装前将软连接与阳极导杆及阳极大母线接触 各部位清扫、打磨干净，确保用弓形卡具夹紧后导 电接触面压降不大于 10 mV，软连接全部安装完毕 后仔细检查是否合格。 焙烧过程中利用 “夹紧— 松开—夹紧 ” 的技术措施， 能克服焦粒、 阳极炭 块、钢爪等膨胀引起的碳块与焦粒接触电阻的变 化，并能有效克服焦粒因氧化烧损引起的虚接触造
KEY WORDS： electrolytic cell； circulation； roasting
引
言
所示，从表 1 可以看出 这五种焙烧方法都有其自身的缺陷 ，要么是不能达 种焙烧法的优缺点如表 1 到很好的焙烧效果或是不具备使用条件 ，严重阻碍 铝电解工艺技术的进一步发展，特别不能适应当前 我国正在研究开发的节能环保型曲面阴极铝电解槽 的焙烧需要。研究开发一种新型的焙烧方法改善铝 电解槽焙烧效果已成为当前铝行业亟待解决的一个 重要课题。云南云铝润鑫铝业有限公司综合应用当 前最先进的燃气焙烧技术和最成熟的焦粒焙烧技术 的优点，创新研究开发了一种崭新的、简单便捷的
图3 Fig. 3
分流器安装照片
Installation photo of shunt
， 分流技术采用图 3 所示的 “集中分流技术 ” 安装时将导电材料一端压接在焙烧槽的阳极大母线 上，另一端压在焙烧槽下一台槽的立柱母线上 。安 装前将电解槽 B （ 出电端 ） 侧阳极大母线和下一 台电解槽立柱母线的压接面处理平整 ，并利用有机 溶剂清洗干净，然后将分流器的压接面也清洗干净 后按要求接好、卡紧。焙烧过程中根据工作电压的 变化及阳极电流分布情况逐步拆除分流装置 ，实现 控制升温速度及调节阳极电流分布的目的 。 1. 3. 4 通电焙烧 焙烧槽验收具备通电条件后按 20 kA、80 kA、 160 kA、200 kA、240 kA 的梯度进行送电，送电过 程中要观察电压并进行相关情况检查控制好送电速
1 ） 首先在阴极炭块表面铺设一层发热介质 ， 发热介质可根据分流情况、阴极材质以及通电情况 进行具体选择。常用的发热介质有焦粒、石墨、石 墨与焦粒的混合料以及铝屑等。 2 ） 铺设好发热介质后进行装阳极炭块， 装阳 极炭块的同时装好小盒卡具，但小盒卡具必须呈松 开状态。 3 ） 装好阳极炭块后在阳极极缝、 中缝及边部 铺设一层耐高温绝缘隔热型材料 （ 如石棉板 ） 。 装 耐高温绝缘隔热型材料时要求在电解槽大面及端部 预留四个观察孔并根据测算在电解槽两端头选择粗 细长短适宜的钢管装入电解槽进行烟气排放 ，焙烧 过程中可根据焙烧情况变动排气孔安装位置 ，改善 焙烧效果。 4 ） 在石棉板上铺设一层电解质粉末， 电解质 粉末厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜 。 1. 3. 2 软连接模糊安装
表1 Tab. 1
焙烧方法 焙烧时间 / h 1． 操作简单； 铝液焙烧法 170 ～ 180 2． 温度梯度小，分布均匀； 3． 电流分布均匀； 4． 启动后电解质清洁； 1． 电流分布较均匀； 2． 从常温开始升温，无热冲击； 焦粒焙烧法 70 ～ 120
仁参考。
五种焙烧方法比较
Comparison of five roasting methods
动强度和焙烧启动成本，是目前条件下铝电解槽最 好的焙烧方法，现已申报授权为发明专利，其专利
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收稿日期： 2011－11－07 ； 修回日期： 2011－11－28 作者简介： 杨万章 （ 1978－） ，男，云南省宣威市人，工程师。
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杨万章，等
铝电解槽环流焙烧技术的研究开发与应用
号为 200910094458. 7 。 本文针对环流焙 烧 技 术 的 研究开发及应用情况进行具体介绍 ，以供铝电解同
应用。 2. 1 焙烧效果明显改善 2. 1. 1 阴极内衬焙烧温度均匀 环流焙烧技术应用压力差使高温烟气在阴极内 衬及阳极之间循环流动，使阳极及阴极内衬之间温 度较 为 均 匀 （ 如 表 2 所 示 ） ， 最 大 温 差 不 超 过 100℃ ，不会产生过烧或欠烧现象， 尤其是曲面阴 极电解槽采用这一焙烧技术后可达到降低曲面阴极 炭块焙烧温度梯度，实现均流的目的，填补曲面阴 极电解槽焙烧技术的空白。
YANG Wan －zhang，SU Qi －jun （ Yunnan aluminum industry Runxin Aluminum Co． ，Ltd． ，Gejiu，Yunnan 661017 ，China）
ABSTRACT： The roasting of aluminum electrolysis cell is researched by circulation roasting technology． The technical points of
采用全空腔装槽方式进行装槽，利用高温烟气对整 个阴极内衬进行环流焙烧，有效避免热应力集中及 局部富集钠的问题。 2） 用 全 电 解 质 粉 末 替 代 冰 晶 石 作 为 装 槽 物 料，大幅度降低焙烧启动成本并改善作业环境 。 3 ） 装槽时预留观察孔， 方便检查铝电解槽焙 烧情况，掌握最佳启动时机。 4 ） 可根据焙烧效果检查情况， 灵活选择高温 烟气排出位置，改善焙烧效果。 5 ） 采用耐高温隔热型石棉板进行装槽， 可有 效降低 焙 烧 能 耗 和 改 善 高 温 辐 射 对 操 作 环 境 的 影响。 6 ） 采用软连接模糊安装技术， 易于调整焙烧
缺点 焙烧效果
优点
1． 高温冲击内衬，易早期破损； 2． 铝液与阴极炭块接触，易渗漏； 3． 焙烧时间长 差
1． 操作较复杂； 2． 区间温差及电流分布不易控制； 3． 炭渣多，劳动强度大； 4． 对工艺技术要求高； 1． 操作较复杂； 2． 升温慢； 3． 最终焙烧温度低； 1． 操作复杂，所用设备多； 2． 阴阳极易氧化腐蚀； 3． 启动时，槽底温差大 （ 表面温度高但 内衬温度较低） 。 1． 铝液先与阴极炭块接触，易渗漏； 2． 焙烧时间长。 好 较好 好
图1 Fig. 1 环流经济型焙烧法装槽方式 Cell installation mode of economical circulation roasting methods
成的电流分布不均。当电解槽阴极内衬温度接近ห้องสมุดไป่ตู้ 达到正常生产温度，阳极工作状态良好，具备抬阳 极条件时，拆除软连接装置，边灌电解质边抬阳极 进行启动。 1. 3. 3 分流器安装
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杨万章，苏其军
（ 云南云铝润鑫铝业有限公司，云南
摘 破损。 关键词： 铝电解槽； 环流； 焙烧 中图分类号： TF821 文献标识码： A 文章编号： 1006 －0308 （ 2012 ） 01 －0032 －05
图2 Fig. 2
软连接模糊安装照片
度，确保安全送电。达到全电流后按以下要求进行 焙烧槽的管理。 1 ） 电流分布测定： 通电后每 2 h 测一次阳极 电流分布，发现问题及时报告。
Fuzzy installation photo of soft connection
如图 2 所示， 软连接的安装采用模糊安装技 34
较好
1
1. 1
技术方案
技术开发内容 该方法主要技术开发内容为： 1 ） 装槽时极缝、 边部及中缝不装任何物料，
期间 的 阳 极 电 流 分 布 情 况， 确 保 阳 极 电 流 分 布 均匀。 7 ） 采用集中分流， 逐步拆除分流器技术， 不 但可以降低冲击电压，还可以实现控制升温速度和 调节电流分布的作用。 1. 2 技术原理 电解槽通电后电阻介质发热并产生高温烟气， 高温烟气由于气压差在焙烧槽空腔内进行环流对整 个焙烧槽阴极内衬及阳极进行均匀焙烧 ，最后由排 气孔排出，焙烧期间可通过调节排气孔位置改善焙 烧效果。 1. 3 1. 3. 1 操作技术 装 槽
3． 液体电解质先与阴极炭块接触，填补 阴极裂纹； 4． 升温速度快，时间短 1． 不需进行分流；
石墨粉焙烧法
96 ～ 120
2． 电流分布均匀； 3． 温度上升均匀； 1． 升温快；
燃气焙烧法
24 ～ 48
2． 控制容易； 3． 无炭渣； 1． 温度梯度小；
固体铝液焙烧法
170 ～ 180
2． 温度分布均匀； 3． 电流分布均匀； 4． 启动后电解质清洁；
杨万章，等
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2 ） 巡视检查： 通电后操作工每 60 min 巡视槽 况一次，检查阳极工作情况、槽电压变化情况以及 保温料密封情况。若发现钢爪发红，可通过打开发 红阳极处的槽罩板或在班长指导下适当放松阳极导 杆与临时导电软带联接处的螺母 ，一般禁止发生断 流现象，若发现槽电压长时间不降应进行电流分布 测量检查是否有电流分布值较大或断流现象以及其 它操作发生，及时进行处理，若发现密封不严冒烟 现象必须及时封堵防止氧化现象发生 。 3 ） 通电后，槽电压会缓慢下降， 当电压降到 3. 2 V 左右时，逐组拆除电流分流器。 4 ） 焙烧电压下降至 2. 2 V 左右， 检查焙烧槽 槽具备启动条件后拆除耐高温绝缘板并上紧小盒卡 具灌电解质进行启动。
表2 某 240 kA 系列槽启动前焙烧温度测量记录表 Roasting temperature measurement records ℃ of a 240 kA series cell before its start up
出铝端 A面 中缝 B面 870 890 880
［2 ］ 铝电解槽焙烧预热方法， 即环流焙烧法 。 该方 法不仅有效改善了焙烧效果，而且大幅度降低了劳
［1 ］
铝电解槽的焙烧预热是铝电解生产过程中一个 非常重要的环节。 科学合理地进行铝电解槽的焙 烧，即在阴极若大区间内实现焙烧温度平稳上升 、 区间温度均匀，并符合扎糊及内衬焙烧所需的温升 曲线，平稳达到较高的最终焙烧温度，实现精确控 制，已成为当前铝电解槽焙烧技术的发展方向 。焙 烧效果的好坏直接影响到启动效果的好坏 ，而焙烧 启动效果不但影响电解槽的生产运行稳定性及生产 指标，而且在很大程度上影响到电解槽的使用寿 命、劳动强度及对生态环境的影响。目前，电解槽 常用的焙烧预热方法有铝液焙烧法、 焦粒焙烧法、 石墨粉焙烧法、然气焙烧法以及固体铝焙烧法。各
circulation roasting is researched from cell installation，soft connection installation，shunt installation and electrifying roasting one by one． The practice of electrolytic cell shows that the temperature of cathode lining is uniform，anode current distribution is uniform，the ledge is roasted，and it can effectively avoid early damage of electrolytic cell．