300kA铝电解槽阴极破损机理研究

浅谈电解槽槽壳破损原因分析及修复方式

浅谈电解槽槽壳破损原因分析及修复方式摘要：随着电解铝行业技术发展, 电解槽型越来越大、槽壳尺寸也随之增大, 致使大槽型电解槽壳的成本增加, 且维修难度加大、破损后造成损失也较大。

因此槽壳维护、后期电解槽大修对企业生产、经营至关重要。

关键词：大型铝电解槽;槽壳破损;修复方式1.槽壳结构目前大型电解槽主要结构——两个端头 (出铝端、烟道端) 、两个长侧 (进、出电端) 、一张底板及工字钢底梁, 组成直角船型的电解槽熔池。

在电解铝项目建设初期,槽底板、长侧在厂房内焊接制作，两个端头在外部（加工现场）制作好后, 在电解厂房组对成型。

2.破损原因及现象2.1 施工及焙烧过程(1) 内衬材料 (主要是侧部复合块、捣打料及内衬糊) 质量不合格。

(2) 施工过程质量未达标, 例如捣打料填塞不实、侧部复合块砌筑砖缝过大、内衬扎固不符合要求等。

(3) 在电解槽焙烧炉启动时, 焙烧温度、电压设置、焙烧时间及电解质高度等参数控制不当。

(4) 造成后果:高温电解质、铝水冲刷槽壳，造成电解槽漏炉。

2.2 原因分析(1) 生产过程维护管理不到位, 造成内衬材料局部破损, 形成槽壳局部过热发红、局部破损; 造成槽壳壁钢板长期受到高温影响，金属材料局部金相组织可能发生不可逆性状态改变，材料物理性能指标下降，导致金属材料脆断（裂）。

(2) 漏槽造成的后果:侧部、钢棒窗口或底部钢板被渗漏出来的高温铝液或电解质冲坏。

(3) 使用时间达到设计年限随着电解槽的运行槽龄不断增长, 液态电解质不断地向阴极碳块渗透, 由于熔盐渗透至熔体的凝固等温线时就生成凝固物, 或生成碳化铝促使碳块继续膨胀, 其过程是连续的、缓慢的,应力逐步向最弱的位置转移，导致槽壳变形和破损。

内衬受熔盐的侵蚀加重, 槽壳壁钢板也随之被腐蚀，在电解槽短侧最为常见，大概在电解槽沿板下方600mm—800mm左右。

(4)槽壳底板与斜侧壁之间焊缝开裂情况，可能是电解槽后续生产过程中内衬吸钠膨胀叠加在该处产生的应力集中导致。

300kA铝电解预焙槽侧部破损原因及对策

300kA铝电解预焙槽侧部破损原因及对策
张洪涛;温铁军;石忠宁
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2006(000)002
【摘要】近年来，我国铝电解工业发展迅猛．截至2005年5月．我国300kA铝电解槽产能已近460万t，成为我国发展最快的工业项目之一。

现阶段乃至今后若干年内，300kA以上电解槽将成为铝电解生产的主力槽型．我国已在生产和在建的该槽型已有3000多台，产能达到260多万t。

300kA及以上大型电解槽的侧部碳块均采用有良好导热性、大电阻率且耐腐蚀的新型Si3N4-SiC材料。

电解槽“结壳（炉帮）”是电解质温度等于或低于电解质结晶温度时侧砖内侧形成的结晶体，Si3N4-SiC材料的侧部碳块，其优良的散热、绝缘性能非常有利于炉帮的形成。

但在实际生产中由于各种原因，炉帮难以形成或容易早期破损。

河南豫港龙泉铝业有限公司是我国第一批采用300kA电解槽大规模生产的企业，
【总页数】2页(P31-32)
【作者】张洪涛;温铁军;石忠宁
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG146
【相关文献】
1.大型预焙铝电解槽侧部破损原因分析及控制措施 [J], 欧阳全胜;王进良;张松江
2.大型铝电解槽侧部破损原因分析及对策 [J], 黄继勇;张虎;苏宝峰
3.300kA铝电解槽侧部修补实践 [J], 石英超;杨新峰;
4.铝电解槽内衬破损原因分析及对策 [J], 王海
5.200KA预焙铝电解槽侧部炉帮过空发红现象的分析及对策 [J], 王来存;金四明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铝电解槽内衬破损原因分析及对策

现象使熔盐与炭间界面张力变小，从而使湿润性变好，并使电解质渗透入炭中。
增大电流密度能够促进电解质向炭阴极渗透。当电流密度增大时，炭阴极表面上的电荷密度亦增
开或有冲蚀坑穴等变形，成了黄色的碳化铝生（Ｃ）并侵入了电解质和铝。阴极内衬的变异一，，般是从焙烧启动期开始，焙烧后期由于水份和挥发分自下而上冒，由于炭缝体积的收缩，并填充在炭块
１２阴极炭块受钠的侵蚀．
一
般认为，的侵蚀作用在较低温度下尤其严钠
重，因为碳钠化合物在高温下部分分解，而在低温下稳定。钠在真空中对炭的破坏作用随温度升高而减弱，故对于电解槽槽底的焙烧而言，焙烧温度宜达到９０９０ｏ之后才开始启动，０～５Ｃ旨在削弱钠对槽底的
之间的“ 炭糊” 便与炭块分离，形成裂缝。启动期由于大量热的冲击，在阴极炭块中产生巨大应力，造成炭块的破坏。特别是焦粒焙烧时，由于局部温度的不均匀性，导致阴极炭块表面温度差异特别大，焙烧后期就产生了大量裂纹，启动期则加剧了裂纹的扩
大。
大，使电位升高，从而使熔盐与炭问界面张力变得更
小，故电解质容易渗透人炭中。１４阴极钢棒的变异．阴极钢棒是铝电解槽阴极中的一个重要组成部分，其功用是把电流从阴极导出，通常用软钢制作，
有通长的和对开的２种结构形式。阴极钢棒的变异
有下列几种情形：
１渗碳。阴极钢棒直接敷设在炭块中，）又处在较高的温度下，故碳容易向钢棒渗透。研究发现，钢棒中的碳浓度，从原始低浓度增大到共析浓度，直径为６ｍ５ｍ的棒经１０ｄ之后，００碳渗透到钢棒的中心部位，渗入的碳量在每米长度上约为２０。０ｇ２向上隆起。在废旧内衬中发现阴极钢棒普）遍向上隆起，引起钢棒的变形。在７０Ｃ以上的高０ｏ

大会交流曹雁冰300KA新型阴极铝电解槽的成功实践1-资料

•
公司简介
东方希望集团是我国大型民营企业集团，始创于1982年,总部设在上海浦东，现有员工10000多人。2019年初，集团投资在包头建设大型铝电一体化项目。包头希铝是东方希望集团的全资子公司,内蒙古自治区重点企业，全国光彩事业重点项目。
• 包头希铝位于包头国家稀土高新区,,铝厂一期工程于2019年10月投产，目前三期前10 万吨已投产，全部投产后将形成80万吨/年产能,配套建设了总装机容量1320MW的大型自备火力发电厂。公司采用了国内和国际多项先进技术,主要经济技术指标居国内同行业领先水平，是一个高起点、大容量、低污染的大型现代化工业企业。
2019/8/7
项目工作电压电流效率交流电耗铝水平
5月份技术条件的对比
普通槽
最好的槽
3.85v
3.71v
91%
91%
12997
12524
29-30cm
19-20cm
最差的槽 3.8v 90% 12971 25-26cm
2019/8/7
普通槽电压
2019/8/7
1078号槽电压
2019/8/7
• 我们对两种方法全部进行试验比较，其中灌电解质的2127凸台90%掉了，而采取两段焙烧的1078比较好，所以先灌铝水两段焙烧法经多家铝厂使用证明是成功的，突破了大型电解槽不能先灌铝水的思想禁锢，其中按冯老师配方对极缝和周围糊进行覆盖起到很大作用。
2019/8/7
300kA新型阴极结构电解槽的焙烧
• 根据新型阴极结构电解槽碳块具有凸台结构的特点，燃油焙烧一步到位至900℃，然后灌入电解质进行启动的方法，凸起破损掉块严重，后采用燃油－铝液二段焙烧技术，燃油焙烧装置由重庆大学制作，采用二段焙烧技术后，掉块现象基本消失，燃油－铝液两段焙烧方法如下：

300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析

300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析1前言近年来，随着铝用途的推广、使用量的增加，电解铝工业迅猛发展，奔着节能降耗及节约投资的目的，目前国内两大轻金属设计研究院（贵阳院和沈阳院）相继推出了280KA、300KA、320KA、350KA 等单系列、高产能的大型预焙铝电解槽。

综观国内各大铝厂，新上项目以300KA的槽型居多，该型槽通过近三年的运行，经生产单位与设计单位的共同探讨，300KA预焙电解槽的槽型趋于成熟。

下面对沈阳院的两种300KA预焙电解槽和贵阳院的一种320KA预焙电解槽的设计构造作一对比分析。

2三种槽型设计现状2.1河南豫港龙泉铝业有限公司第一个系列二十万吨300KA预焙电解槽是沈阳院推出的第一代300KA槽型。

其特点是双面二十组阳极,五点进电、四点下料，电解槽侧部采用75mm厚的氮化硅结合碳化硅新型侧部砖块；阴极钢棒与阴极母线的连接采用钢铝爆炸复合块焊接；阳极导杆截面为200×180，阳极炭块为550×660×1550，其设计参数如表一：表一河南豫港龙泉铝业有限公司一系列300KA预焙电解槽设计参数名称单位数值电流强度 KA 300 阳极尺寸mm 550×1330×1550 阳极断面cm2 20×155×132=409200 阳极电流密度 A/cm2 0.733 槽膛平面尺寸mm 3880×14500 大面加工距离 mm 300 小面加工距离mm 420 槽膛深 mm 500 阳极升降速度 mm/min 75 阳极升降行程mm 400 升降电机功率KW 7.5 打壳间隔时间s 72 每次下料量kg 2×1.82.2河南豫港龙泉铝业有限公司第二个系列二十万吨300KA预焙阳极电解槽是沈阳院的第一代300KA预焙槽的改进型，依据第一代槽的运行状况，本系列做了如下改进：首先，下料系统由原常规设计的四点下料变为六点下料；其次，电解槽长侧板外焊接加强散热片；第三，电解槽侧部氮化硅结合碳化硅砖块厚度由75mm加厚为90mm；第四，人造伸腿加高；第五，槽膛加深；第六，超浓相输送管电解槽上未端部位增设排气装置；第七，阴极钢棒与阴极母线的连接采用铜铝复合片压接。

浅谈铝电解槽的破损及维修

浅谈铝电解槽的破损及维修【摘要】在电解铝生产实践过程中由于电解槽侧部散热不良、槽炉帮形成不好等一系列问题，使得电解槽侧部破损，从而降低电解槽的使用寿命。

本文对电解槽的破损原因进行了归纳分析，并提出了电解槽破损的检查与维修方法。

【关键词】铝电解槽；阴极内衬；破损；维护1、铝电解槽常见破损形式及原因通常所说的电解槽的破损是指其阴极内衬的破损，铝电解槽的阴极内衬使用期不到1年，称为早期破损。

槽内铝液中的铁含量连续增加，一般情况下，是槽底部阴极钢棒受铝液侵蚀熔化所致，往往是阴极炭块破损的征兆。

当铝液中的铁含量连续超过1%时，表示阴极炭块已发生严重破损。

电解槽阴极内衬破损可归纳为如下几种形式：1.1阴极炭块及保温绝热结构的变异阴极内衬的变异主要有：阴极炭块发生变形—膨胀、隆起、裂开或有冲蚀坑穴；炭块之间的炭糊接缝发生裂纹，其中侵渍着碳化铝、电解质和铝；炭块中的钢棒弯曲变形，一部分被铝熔解侵蚀，形成亮晶晶的铝铁合金；炭块下而的耐火砖层局部变质，向上隆起，呈凸棱镜状；侧部炭块受到侵蚀，其中渗透着铝和电解质，体积膨胀；槽壳变形，侧壁向外鼓出，四角上抬，底部呈船形。

阴极内衬的变异，一般是从焙烧启动期开始。

由于水分和挥发成分自下而上冒出，并由于炭缝体积收缩，填充在炭块之间的“炭糊”便与炭块分离，形成裂纹。

加入电解质开始电解之后，组织也开始酥松，给电解质和铝液的侵入创造了条件。

侵入炭块和炭缝中的铝液，继续向下渗透，直到炭块下而并淤积在那里。

NaF成分是阴极界而上的表而活性物质，它首先入侵，故在炭块下而发现柱状结晶的氟化钠。

侵入炭块下的电解质和钠还同耐火砖层发生化学作用，使其变质而体积胀大。

一旦铝侵入阴极钢棒区，则铁被熔解。

由于钠、电解质和铝先后侵入阴极内衬中，引起炭块和耐火层体积膨胀，于是炭块向上隆起。

在电解槽启动后6个月内，隆起高度不超过2cm，以后则逐渐增大，在36个月内达到10cm，以后趋于稳定。

当炭块隆起增大时，会引起电流偏流和电压降增大，铝的纯度降低，槽膛有效深度减小，造成电解槽操作困难，甚至停槽。

300kA系列电解槽阴极破损的现象_原因及对策

300kA系列电解槽阴极破损的现象、原因及对策张洪涛1,温铁军1,齐宁2,张万福2(1.河南豫港龙泉铝业公司,河南洛阳450041;2.沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:介绍了河南豫港龙泉铝业公司300kA预焙阳极电解槽大修刨炉时电解槽阴极的破损情况,简要分析了形成原因并有针对性的提出了解决的对策。

关键词:电解槽;破损;电流效率;结壳中图分类号:TF80 文献标识码:B 文章编号:10021752(2006)05004103Phenomena and causes of300kAreductioncell s damaged cathode lining and its countermeasuresZHANG Hong-tao1,WEN Tie-jun1,QI Ning2and ZHANG Wan-fu2(1.H enan Yugang L ongquan Aluminum Co.,L uoyang,H enan450041;2.Sheny angA luminum and M agnesium Engineer ing and Research Institute,Shenyang,L iaoning110001) Abstract:It presents the damaged conditi ons of300kA pre-baked anode reduction cel l s cathode lining in Henan Yugang Longquan Aluminum Co., and briefly analyzes the causes and puts forward the countermeasures.Key words:reduction cell;damage;current efficien cy;crust阴极破损是影响铝电解槽寿命最重要的原因之一,槽寿命的长短是衡量铝电解技术优劣的主要指标。

浅谈铝电解槽改造以及内衬破损原因

浅谈铝电解槽改造以及内衬破损原因【摘要】本文首先对现今铝电解槽的使用和改造情况进行了基本概述，随后就电解槽改造途径进行了相关探讨，最后对技改电解槽典型的内衬破损状况和原因给予了一定的分析。

【关键词】铝电解槽;改造途径;破损原因0.引言现代铝电解槽改造从哪些方面着手，早期破损槽中存在的设计、施工质量、焙烧启动等问题，可以给改造的过程指引一个方向，这一直是我们关注的重点。

所以要认真探索电解槽改造途径，进而有效实现延长槽寿命达到节能减排，增加效益的目的。

1.铝电解槽现状二十世纪八十年代，因为国家提出的“优先发展铝”方针，使我国的电解铝工业得到了迅猛的发展。

2000年，全国电解铝厂约130家，相当于世界其它所有国家的电解铝厂数量。

2007年，我国电解铝产量已达到1318万吨，居世界首位，同时，电解铝技术取得了很大的突破。

在大型预焙阳极电解槽的设计、制造和生产技术等领域有了自身的大型铝电解技术体系，目前300KA至400KA以上的铝电解槽技术已经成熟，达到国际先进水平，得到了普遍的应用。

大型铝电解槽投入生产，紧随而来的是而关于电解槽寿命问题，在160KA 电解槽时期，整体槽寿命就比国外电解槽寿命短，如今该难题尚且存在。

铝电解生产中，影响铝电解槽寿命的原因无非就是以下几点：即结构设计，槽内衬材料，筑炉和施工质量的问题，也有焙烧启动的方式、方法问题，更有电解槽早期管理和工艺要求问题。

上述各个环节以及在此过程中的优劣，都会对槽寿命造成重大影响。

多年前，我国电解铝厂从国外引进了铝电解槽焦粒焙烧干法启动技术，将落后的铝液焙烧技术取代了。

虽然焦粒焙烧并不是我国的知识产权技术，但是对于我国的电解铝厂而言应该算得上是技术上的进步。

此外，应用铝电解槽焙烧技术，槽寿命并无显著提高。

最早使用焦粒焙烧技术的是白银铝厂，而电解槽的寿命海上徘徊在1500天左右。

这样不难看出，就目前国内电解铝厂而言，单单用焦粒焙烧干法来启动的方式，想达到提高铝电解槽的寿命的要求是不太现实的。

电解槽破损分析

电解槽破损形式及原因一、电解槽破损形式电解槽破损主要是由阴极内衬破损和侧部炭块破损组成，其破损形式有阴极炭块隆起断裂、阴极冲蚀坑和侧部氧化脱落。

1、阴极炭块隆起断裂阴极炭块在生产一段时间后，上抬隆起，整个阴极面呈中间高，四周低的情况，致使阴极钢棒弯曲变形，槽沿钢板向外伸展。

炉底隆起长时间会出现阴极炭块断裂，铝液顺裂缝渗入底部，熔化阴极钢棒，造成漏炉。

图5-19给岀了炉底隆起造成阴极断裂的示意图。

根据阴极钢棒的组装形式不同，炉底隆起程度不同，特别是通方钢组装（见图5-20），钢棒承担应力较大，炉底隆起后阴极钢棒顺势弯曲，造成阴极炭块和钢棒脱离，甚至阴极炭块内部层脱。

随着近年来的发展，阴极组装钢棒都改成了短钢棒组装，对阴极寿命会起到一定的作用。

炉底隆起断裂的原因主要是热膨胀和钠对碳阴极的渗透引起的体积膨胀，这种膨胀力远大于从室温至I000℃的膨胀力，钠直接在阴极内衬下产生反应的结晶张力将导致槽壳的变形及阴极炭块上移。

2、阴极冲蚀坑这是预焙槽上的一种特殊破损形式。

由于磁场推动铝液冲涮的作用，在槽底形成冲蚀坑穴，冲蚀坑穴大部分出现进电端，这是因为立柱母线和槽底母线磁场作用铝液流速增加，消磨阴极造成。

冲蚀坑表面磨得很光滑，覆盖有一层白色氧化铝固体。

当坑穴逐渐向下穿透炭块时，铝液熔化阴极钢棒，从而造成漏炉。

有两种形式的坑穴，一种是面积较大的，存在形式基本对应每个立柱母线都会有此现象，坑穴深度约为10cm以上。

随着坑穴深度的增加，铝液冲刷阴极炭块逐渐变薄，一旦突破阴极炭块，阴极钢棒熔化。

另一种是局部小冲蚀坑，或者称为冲蚀洞，呈不规则的圆形，是阴极炭块质量问题形成的铝液通道，这种冲蚀洞破坏性比较大，会造成多组阴极钢棒熔化，引发漏炉事故。

3、侧部破损侧部在以前是采用纯炭块砌筑的。

现在是碳氮化硅块或者碳-氮化硅组合块砌筑。

电解槽运行过程中，侧部因受空气氧化、化学腐蚀、边部开口捞渣作业的破坏，致使侧部物质氧化消耗或物理破坏脱落落入槽内，图5-23为侧部破损前后对比。

电解槽破损原因及破损槽运行措施

电解槽破损原因及破损槽运行措施引起电解槽早期破损的因素主要四方面，一是设计原因，二是内衬材料质量，三是筑炉质量，四是焙烧启动及后期管理质量。

按引起电解槽破损原因分，设计原因的占10%，材料质量占20%，筑炉质量占20%，焙烧启动及后期管理质量占50%，提高槽寿命，必须从这四方面入手，控制好每个环节。

一、设计对电解槽寿命的影响设计合理，弹性槽壳可缓冲内衬材料膨胀产生的应力，同时限制其自由膨胀。

内衬材料能吸收焙烧启动期间阴极膨胀产生的部分应力，避免阴极扎固碳缝起层、断裂。

二、内衬材料质量对电解槽寿命的影响阴极碳块质量差，焙烧启动期间阴极碳块容易折断或隆起。

糊料质量不合格，会出现起层，剥落，产生裂缝。

防渗料不合格，电解质或铝液向下渗透时形不成阻断层，造成早期破损。

保温砖保温性能不好，致使炉底温度高，电解质等温凝固线上移至碳块中，造成对碳块的破坏。

因此确保内衬材质量是提高槽寿命关键因素之一。

三、筑炉质量对电解槽寿命的影响碳块、糊料、钢棒等温度控制不好，没有严格按筑炉工艺施工，会使碳块压接压降差别很大，电流会向压降低的阴极集中，导致阴极钢棒温度高，膨胀加剧，很容易折断阴极碳块。

筑炉时带入水分过多，人造伸腿扎固质量差，都会在焙烧期间会形成很多的通道，电解质会沿通道向下渗透。

筑炉时内衬材料表面不水平，焙烧启动期间阴极各部分承受应力会不一样，很容易破坏阴极内衬，导致早期破损。

四、焙烧启动质量对槽寿命的影响焙烧期间，阳极电流分布不均会引起阴极表面温度有较大的差距，如果调整不及时，会形成恶性循环，导电多阳极导电越来越多，对应的阴极导电必然多，产生阴极局部温度过高，阴极碳块易产生裂缝，产生铝液通道。

启动期间，如果温度过高，渗透到阴极裂缝中的电解质不会凝固，利用电解质弥补阴极缺陷的可能性减小，导致阴极破损的可能性增加。

五、破损槽的维护措施1、确认破损的位置通过测量阴极电流分布，记录导电多的方钢位置，通过测量阴极钢棒温度，记录温度高于300度的方钢位置，通过测量炉底钢板温度，记录温度高于100度的区域，然后用铁钩检查阴极方钢温度高对应阴极区域、炉底温度高区域。

铝电解槽的破损及维修分析

铝电解槽的破损及维修分析摘要：铝电解槽是电解铝生产的重要设备。

其运行状态良好程度，寿命长短，直接关系到电解铝生产的质量和产量，同时也对电解铝生产的成本有很大影响。

铝电解槽经多年使用，运行周期较长，电解槽槽壳变形、破损严重，需进行大修。

铝电解槽破损会影响到实际的应用效果，本文主要分析铝电解槽的破损以及维修的方法。

关键词：铝电解槽；破损；维修.电解槽破损鉴定在停电过程中，需要对电解槽的破损进行鉴定。

电解槽的破损主要是由于槽侧部的炭块过度损耗或人为因素造成破坏未及时处理造成的。

其主要的破损形式有以下两种：一是侧部伸腿的过度损耗导致电解质与铝液从阴极钢棒处渗漏。

二是侧部炉帮发红导致侧部击穿渗漏电解质。

引起这种现象的原因主要有空气对侧部炭块的氧化和炉帮的形成不良，使高温和强腐蚀的电解质溶液直接对侧部炭块的冲刷和侵蚀。

.小修。

一是阴极炭块在电、热、磁等共同作用下会时常出现碳内衬中的热膨胀、钠膨胀，阴极断裂、冲蚀、剥层，以及碳内衬下部各渗透物渐渐填充的现象等，这些都造成了阴极炭块的隆起。

如果隆起在50mm以下，凹坑在80mm以下无断裂时可定位小修。

二是侧部内衬两小面仍可见炭块的轮廓，大面伸腿以上受到不同程度破损和侵蚀，但如若侧部炭块破损不至于见到钢板则不需更换。

经过干刨伸腿的局部都有横向裂纹，但整体形状规整。

按照我公司多台小修槽启动后发现钢棒发红、漏铝比值是2.46%。

三是对槽内没脱落的阴流块要严格检查，因为它和电解槽的使用寿命有直接的联系。

中修。

更换1～14块破损严重的阴极炭块，若一块阴极炭块破损50%以上低于其他阴极炭块表面120mm以上的话，则给予更换。

大修。

阴极炭块拱起90mm以上、炉底钢板温度异常、表面破损严重裂纹较多。

铝电解槽破损分析铝电解槽发生破损的原因主要有三种，分别是：钠渗透。

铝电解槽内钠的含量应该处于平衡的状态，实际情况下钠含量偏低，钠向阴极扩散、渗透，最终形成了炭钠化合物，引起了炭阴极破损的问题，铝电解槽内的反应温度在400—1000℃中炭阴极发生破损的情况最为严重，之后温度升高破损情况减弱.电解质的渗透。

电解槽破损原因分析

本文针对我国大型铝电解槽寿命低于国外寿命的情况，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。

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。

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-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1毫米，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。

据调查统计，影响电解槽侧部炉帮不易形成的原因主要是：（1）电解槽槽壳及槽壳与地面的空间设计不尽合理。

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。

铝电解槽的破损及维修方法探究

铝电解槽的破损及维修方法探究发布时间：2022-05-12T10:58:59.996Z 来源：《科技新时代》2022年3期作者：冯永河[导读] 冶金行业生产工艺中的设备维修对于生产工艺安全和生产效率有重要影响。

七冶安装工程有限责任公司贵州省贵阳市550014 摘要：冶金行业生产工艺中的设备维修对于生产工艺安全和生产效率有重要影响。

铝电解槽是重要的金属冶炼设备，在日常运行中因各种原因导致铝电解槽发生破损。

通常所说的铝电解槽破损是阴极破损。

电解槽底部在铝液侵蚀作用下加速融化，电解槽铝液中铁元素的含量增加，电解槽阴极内衬破损越发严重，当铝液中的铁含量超标时意味着电解槽阴极内衬已经严重破损。

为了延长铝电解槽使用寿命，对铝电解槽破损情况进行分析，提出合理的电解槽破损维修方法，保证生产安全和生产效率，控制设备损耗成本。

关键词：铝电解槽；工程维修；破损分析；维修方法；质量控制 1引言在电解铝生产中，铝电解槽是电解铝的重要设备，对铝电解槽的破损因素进行分析，针对破损的原因制定和采取合理的维修方案，保障铝电解槽运行安全可靠，满足电解铝生产工艺实际需求。

对于工程施工人员来说，针对铝电解槽的破损问题进行分析研究十分必要。

2铝电解槽破损分析在铝电解生产工艺中，铝电解槽发生破损给生产安全和生产效率带来不利影响。

破损的原因大致可分为三种。

首先，因铝电解槽内钠含量发生变化伴随钠在电解槽内迁移、扩散、渗透，最终导致炭和钠发生反应，炭钠化合物会导致晶格体积膨胀，整体酥松度增加，造成电解槽阴极损耗。

一般情况下，铝电解槽内的温度在发生反应时400℃~1000℃间，在这一温度范围内的铝电解槽阴极容易发生炭钠反应，随着温度的升高，电解槽阴极破损的情况有所减弱。

第二，铝电解槽阴极炭块材料质量发生变化导致电解质渗透量发生改变。

一般情况下阴极炭活性大，电解质的渗透量也越大；炭的孔隙度大，电解质的渗透量越大。

电解质渗透会引起铝电解槽破损。

第三，铝电解槽在使用的过程中，阴极炭块随着时间延长发生结构变异，如膨胀、隆起、出现裂缝等，这些结构变化会促使阴极内衬发生变异。

300kA铝电解预焙槽侧部破损原因及对策

・３４０・第五届铝电解专业委员会２００５年年会暨学术交流会论文集般原铝Ｓｉ含量在０．０３％左右，如果超过０．０５％我们就应该认为是该槽子炉帮形成不好，侧部碳块已经开始腐蚀，应尽快找准原因采取措施。

如果一个生产系列２００多台电解槽中，硅含量有５台以下硅含量达到或者是超过０．０５％，应从技术条件保持和操作质量中查找原因，采取措施控制，如果有１０２０台Ｓｉ含量超过０．０５％，那么我们就应该从设计角度查找原因【１］，炉帮局部发红也是电解槽侧部损坏的判定依据。

２．２电解槽侧部破损宏观现象在进行电解槽大修过程中发现，电解槽侧部炉（ａ）ｘｘ槽ｘ面ｘ位置破损情形３原因分析及对策帮形成不良或受损坏严重，侧部碳块人造伸腿上沿铝液、电解质液界面处腐蚀尤其严重，形成长条断裂空洞带。

由图１看出，电解槽侧部破损较严重，图１一ａ中电解质和铝液交界面深度腐蚀，上部碳化硅砖颜色变得粉红，形成向侧壁扩展腐蚀，说明此处铝液波动激烈，经常冲刷侧部碳化硅砖，受其影响，该冲刷腐蚀带的人造伸腿变小变矮，侧部碳块局部完全损坏。

图１相对说来形成较小的冲刷腐蚀，而且人造伸腿比较明显，但仍不能形成较好的炉帮，部分碳化硅砖甚至粉化掉渣，运行中炉帮经常发红。

图１电解槽侧部破损（ｂ）ｘｘ槽Ｘ面Ｘ位置破损情形３．１“炉帮”形成不良或易遭破损的原因从对停槽大修的电解槽炉膛解剖，特别是正常生产中炉帮不良的槽子看。

侧部碳块直接和电解质溶液接触，有的地方还粘少许酥状的电解质固体，Ｓｉ３Ｎ４一ＳｉＣ侧砖已经粉化，沿铝液面的炉膛明显有深的冲刷条沟。

有的侧部裸露部分已经形成粉末状物，对于炉帮形成不良或形成的炉帮易遭破损的原因主要为：（１）电解槽预热启动影响电解槽预热启动期，升、降温曲线梯度时间控制得不好，分子比低或技术条件组合失误，导致电解槽初期没有形成良好的坚固的炉帮，因为早期坚实基础炉帮的建立对后期正常生产、炉帮的维护起到重要的保障作用。

（２）生产技术条件对侧部炉帮的影响对炉帮损毁的因素很多，在生产中主要反映为电解质温度、溶液流速和槽的管理操作等，当较长时间效应、病槽、或其他原因造成槽温过高，电解质温度高于炉帮形成时的初晶温度后，导致侧部上１：Ｉ炉帮过空，伸腿化小化软，沉淀增多，铝液流速加快，摆动幅度加大，对炉帮冲刷加剧。

基于小波分析的300KA预焙阳极铝电解槽阴极状况的诊断

基于小波分析的300KA预焙阳极铝电解槽阴极状况的诊断
工业铝电解过程在电解槽内进行,电解槽的运行状况直接影响电流效率和能量消耗,掌握电解槽的运行状况至关重要。

铝电解槽的运行状况与阴极状况有关,铝电解槽阴极软母线处的电压是反映槽况的重要参数之一。

所以通过分析铝电解槽阴极软母线的电压研究阴极状况,对阴极状况做出准确的诊断具有重要意义。

采用小波变换对采集到的铝电解槽阴极软母线的电压信号进行分析。

分别从时域和频域两个方面对采集的电压信号进行分析。

采用了能量对比实验法确定小波分解层数,对电压信号进行小波多尺度分解后,得到含噪声较少含主成分较多的第三层近似信号。

时域上,先对第三层近似信号采用无量纲特征参数提取法得到特征参数,再对提取的特征参数应用K-mean聚类分析的方法,得到区别明显的有故障的一类数据和无故障的一类数据。

但当诊断时间间隔缩小后验证此诊断方法的适用性时,故障识别率不能满足实际需要。

频域上,对第三层近似信号的包络谱提取包络谱最大值特征参数,对包络谱最大值通过统计分析法得到的划分有无故障的临界值。

用临界值对数据进行分类分析,将数据分为有故障的一类和无故障的一类,此方法通过了适用性的验证。

最后,比较了时域和频域上两种诊断方法的优缺点,发现频域上对信号包络谱的最大值进行分类分析的诊断方法更优。

故将此故障诊断方法应用到铝电解槽阴极状况诊断系统的设计中。

诊断系统用MySQL存储采集到的数据并供Matlab调用;Matlab实现了导入MySQL中数据的功能、查看数据功能、绘制曲线功能、诊断功能。

300kA铝电解槽阴极破损机理研究

收稿日期:2006 06 27基金项目:国家自然科学基金资助项目(50304033);辽宁省博士启动基金资助项目(20041010)作者简介:任必军(1968-),男,河南沁阳人,东北大学博士研究生;邱竹贤(1921-2006),男,江苏海门人,东北大学教授,博士生导师,中国工程院院士第28卷第6期2007年6月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 28,No.6Jun.2007300kA 铝电解槽阴极破损机理研究任必军,石忠宁,刘世英,邱竹贤(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004)摘要:研究了300kA 大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命关键词:铝电解;阴极;炭块;破损机理中图分类号:T F 821 文献标识码:A 文章编号:1005 3026(2007)06 0843 04Deterioration Mechanism of Cathode in 300kA Prebaked Anode Aluminum Reduction CellsREN Bi j un ,SHI Zhong ning ,LI U Shi ying,QI U Zhu x ian(School of M ater ials &M etallurgy,Nor theastern U niversity,Shenyang 110004,China.Correspondent :REN Bi jun,E mail:r enbijun @)Abstract:The deterioration mechanism of a 300kA large scale prebaked aluminum reduction cell w as studied.After a shutdow n,the cell was dissected dryly for sampling analysis and observation,then the deterioration of carbonized cathode w as investigated,such as breakage,leaks and surface corrosion pits.It w as revealed that the causes of cathode 's expansion cracking are mainly the sodium penetration,Al 4C 3formed on cathode surface,electrocapillarity and electrolyte penetration into cathode gaps.Discusses the influencing factors on the serv ice life of the cells w ere carried out.T o leng then the service life of the reduction cell,the follow ing measures are reg arded as efficient and sugg ested to take:im proving the quality of carbonized cathode,strengthening the management of electrolysis cell from the very beg inning and introducing such new ly developed m aterials and technolog ies as the graphitized cathode.In this w ay the voltage drop on cell bottom can be decreased so as to maintain well the cell w all.Key words:aluminum electrolysis;cathode;carbon block;deterioration mechanism 目前铝电解工业的电解槽容量越来越大,2001年开始,电流为300kA 的大型铝电解槽陆续在河南、山东、山西等省份得到推广应用[1] 随着大容量电解槽技术的不断进步,其综合指标均表现不俗,不但产能高,而且一些电解槽电流效率达到94 5%以上,直流电耗13000kWh/t [2-3]但是,我国大型预焙槽的寿命较短,原因主要是新建厂经验不足,工期较紧、匆忙上阵,材料采购、筑炉与生产管理不到位等所致电解槽开动一年半之内,因阴极内衬破损而停槽大修称为早期破损文献[4]指出我国电解槽阴极内衬破损、电解质渗漏和渗透的类型可分为侧部漏铝、侧部漏电解质、钢棒孔漏铝、钢棒孔漏电解质、底部漏铝、底部漏电解质、槽壳侧部发红、槽壳底部发红、严重熔化钢棒、侧部炭块上抬等10种类型电解槽渗漏的主要原因是由于炭衬材质、施工质量及焙烧启动和早期生产温度不合理等,其中焙烧启动和生产时温度剧烈波动是早期破损的导火线使用寿命较长(大于2500d)的电解槽,一般都是筑炉材料和筑炉质量好;焙烧启动冲击电压低;焙烧温度均匀;正常生产电解质温度波动较小;电解槽运行平稳停槽后,剖炉分析发现阴极炭块底部渗透虽多,阴极内衬上抬较平缓,阴极内衬断裂较小1 剖炉试验1.1 阴极炭块表面和横断面破损情形对某铝厂4台电解槽进行干法剖炉研究,通过观察发现某槽的阴极表面破损较严重,有漏眼、裂缝、冲蚀坑和隆起区域最长的横向裂纹由第四块阴极延伸到第十四块,裂纹宽度约为3~5mm 第八、九块阴极的纵向裂纹深度约为20cm 但是在第五、六块阴极位置间有一漏眼,其长约40cm,宽约13cm 这是该电解槽漏槽的主要原因图1中阴极表面有较多腐蚀坑,其产生原因有两个: 沉降到炉底的氧化铝在流场作用下长期冲刷阴极表面造成;!铝和碳生成的Al 4C 3在铝液和熔盐中留下的[5]300kA 槽阴极隆起变形较小但也可以看到由于材料质量问题导致阴极表面裂纹严重,如图1左上角贴图图1 干法刨炉后的铝电解槽阴极表面Fig.1 An ichnogr aphy of the cathode surfaceafter dry di ss ection从阴极剖炉断面可以看出,有黄色的碳化铝生成,如图2所示,由于电解槽破损程度不同,阴极底面不同程度存在电解质等渗透物质从图2中可以看出,阴极钢棒变形较小个别部位人造伸腿处有铝液渗透现象,但大部分没有渗透物质存在,从侧部碳化硅背面可看到有电解质渗透现象炉底保温砖和防渗料下面有电解质和铝液渗透现象发生,这也解释了电解槽焙烧启动和正常生产过程中有时会出现炉底钢板温度达到200∀,甚至400∀以上等问题总结大修情况可以看出,除个别阴极质量以外,阴极炉底较好,隆起变形较小;人造伸腿处渗漏情况不是太严重阴极间缝处渗漏和碳化铝生成较为普遍,因而阴极炭块质量与间糊质量及筑炉质量对槽寿命非常重要图2 电解槽炉底横断面形状Fig.2 Cross section of cell bottom1.2 破损阴极炭块局部分析长期生产过程中,经常会出现阴极钢棒膨胀,炭内衬中钠膨胀、热膨胀、槽底上抬、断裂、冲蚀、磨损、剥层,以及炭内衬下部各种渗透物的逐渐充填等现象本研究通过纵向切开电解槽炉底,跟踪渗透物(多为电解质)渗透的踪迹,并由上至下在不同部位取样分析电解质与周围物质接触后反应的产物渗透物大多是电解质,以Na 3AlF 6,Al 2O 3形式存在,也包含极少量的铝自阴极炭块以毛细现象或在炭间缝渗漏如果渗透物中包含铝液,则铝液遇到钢棒时,熔化钢棒后生成铝铁合金,图3为图2中漏眼下方被严重腐蚀的阴极钢棒,有的生成黑色不规则针状铝硅铁合金,XRD 分析表明存在AlSiFe,Al 13Fe 4,Fe 3Al 等相图3 被铝液和电解质腐蚀后的阴极钢棒Fig.3 Steel bar corr oded by li qui d alum ini umand electr olyte渗漏物质中各层均发现NaF 的富集,可见钠渗透无处不在,对电解槽损坏很大渗透物质和耐火砖反应腐蚀,生成NaF 、霞石、 Al 2O 3、 Al 2O 3和Al 4C 3等,即通常所说的灰白层和玻璃状化合物,文献[6]对其作了相关研究图4所示为图2中漏眼下方的保温砖被渗透物腐蚀后的变化情况844东北大学学报(自然科学版) 第28卷图4 被电解质腐蚀的保温层Fig.4 Insulation layer corroded by electrol yte对图4中不同部位取样进行X 射线衍射分析,其相应物相组成如下:A:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32,B:Na 7Al 7Si 9O 32+NaF+NaAlSiO 4,C:Na 7Al 7Si 9O 32+NaF+NaAlSiO 4,D:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+CaF 2+NaF,E:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+NaF+CaF 2+NaAlSiO 4,F:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+NaF+SiO 2,G:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+NaF +SiO 2+Na 6KAl 7Si 9O 322 结果与讨论2.1 电解槽阴极破损机理分析图5是工业铝电解槽阴极系统中的电化学反应示意图,其反应包括析出铝和钠,以及生成碳化铝下面分别阐述几种阴极破损的方式(1)碳化铝腐蚀正常生产过程中,在阴极表面生成碳化铝:4Al(l)+3C(s)Al 4C 3(s)在950∀时, G T =-149kJ/mol 有冰晶石熔体存在时对上述反应起到催化作用:12Na(g)+3C(s)+4Na 3AlF 6(l)Al 4C 3(s)+24NaF(l)碳化铝覆盖于炭阴极上,使阴极电压增大 XRD 分析发现废旧阴极中含有NaF,Al 4C 3,Na 3AlF 6,Al 2O 3和Na 2O 11Al 2O 3底部破损偶然发生在以下情形,即生成碳化铝而形成冲蚀坑在金属中碳化物有一个缓慢的溶解过程伴随着冲蚀坑穴的形成,铝与阴极钢棒越来越接近,加速了碳化铝的生成和进一步的溶解生成的碳化物发生在电解槽底部的沉淀中,或在侧部没有凝固电解质保护的地方,任何溶解的碳化铝都将被阳极表面产生的CO 2所氧化图5 炭阴极中的电化学反应Fig.5 Electrochemical reacti on nearcarboni z ed cathode(2)钠渗透槽底破损的主要原因是由于吸收钠和电解质产生的各种反应而致,底部内衬破损的主要信号是炭块的破裂或氟化物粗大晶体的长大,产生破裂的力主要是电解槽启动初期渗透结晶膨胀、钠和电解质反应,发生钠吸收:3Na(g)+Na 3AlF 6(l)6NaF(s)+Al(l),4Na 3AlF 6(l)+12Na(g )+3O 2(g)2Al 2O 3(s)+24NaF(l)钠与渗透的电解质发生反应,较高分子比的电解质渗透在充满孔洞后或毛细管被结晶堵死后停止:22Na 3AlF 6(l)+68Na(g)+17O 2(g)Na 2O 11Al 2O 3(s)+132NaF(l)Na 与C 生成钠-碳嵌入化合物而发生体积变大,也直接导致膨胀断裂:32C(s)+Na(g)C 32Na(s),4Na(g)+3O 2(g)+2C(g)2Na 2CO 3(s)(3)空气渗入使内衬氧化破损由于钢窗口密封不严,空气进入内衬;直接在阴极内衬下产生钠-碳-空气的反应,导致内衬破损:2Na(g )+2C(s)+N 2(g)2NaCN(l),2Na 3AlF 6(l)+N 2(g )+6Na(g)12NaF(l)+2AlN(s),2Na(g )+1/2O 2(g)+11Al 2O 3(s)Na 2O 11Al 2O 3(s)(4)电解质渗漏,下部耐火砖受熔体侵蚀8Na 3AlF 6(l)+3(3Al 2O 3 2SiO 2)(s)6SiF 4#+24NaF(s)+13Al 2O 3(l),8Na(g)+5(3Al 2O 3 2SiO 2)(s)8NaAlSiO 4(s)+2Si(s)+11Al 2O 3(s) (5)电解质渗漏使钢棒熔化(如图3) Al(l)+3Fe(s)AlFe 3(s),845第6期任必军等:300kA 铝电解槽阴极破损机理研究3Na(g)+Na 3AlF 6(l)+3Fe(s)AlFe 3(s)+6NaF(s),4Al(l)+3SiO 2(s)2Al 2O 3(s)+3Si(l),Al(l)+Si(l)+Fe(s)AlSiFe(s)电解质和钠与阴极钢棒接触时,Na 3AlF 6(l)+3NaF(l)+3Fe(s)AlFe 3(s)+6NaF(l)2.2 阴极炭块特性与阳极寿命关系从无烟煤炭块到半石墨质炭块、半石墨化炭块、石墨化炭块,其煅烧温度由1200∀不断提高到2300∀ 而随着煅烧温度的提高,阴极炭块的孔隙度、热膨胀系数、电导率等性能均得到提高,由热膨胀引起阴极断裂的几率减小[7-8]文献[9]以大量图例,证实阴极选择的原则,阴极的寿命决定了槽内衬的可靠性,获得一个好的阴极寿命,槽内衬必须能有效地阻碍氟化盐液体渗透造成的剥蚀以及钠膨胀的侵蚀图6说明不同的阴极焙烧温度对阴极膨胀差距很大图6证明全石墨化阴极较半石墨质阴极可以有效地抵御钠膨胀,随着槽龄增长变化不大同时可以看到,不同质量的阴极炭块理化指标相差较大,也可以解释很多铝厂一些电解槽阴极早期破损的原因,虽然理化指标达到了标准,但是槽寿命多者1000d,少者仅几百天,甚至几个小时,主要原因就是因为开口度较大,由于钠膨胀造成阴极炭块裂缝,铝液及电解质大量渗透、堆积,从而造成阴极上抬、隆起,直至断裂图6 某厂半石墨质和全石墨化阴极电阻随槽龄变化情况[9]Fig.6 Cathodic resistance vs.cell age,comparingsem i graphitic with graphi tized cathodes铝用阴极炭块的发展趋势就是增大石墨化程度,提高抗钠侵蚀性、抗热震性、热导率等,为降低炉底压降、提高槽寿命、强化电流等经济运行打好基础3 结论(1)铝电解槽启动初期,由于阴极炭块存在孔隙,加上电毛细渗透力的作用,钠离子向炭阴极中渗透,引起阴极炭块体积膨胀同时,在阴极少量金属钠伴随铝同时还原析出,金属钠与碳生成钠-碳嵌入化合物C 32Na 而发生体积变大,也直接导致膨胀断裂(2)阴极上的金属铝和碳反应生成碳化铝,碳化铝在铝液和电解中均能发生溶解,留下腐蚀坑(3)未能及时溶解的氧化铝沉淀到阴极表面,形成炉底沉淀,该沉淀在磁流场的作用下长期不断冲刷阴极表面,在表面留下冲蚀坑(4)铝和电解质等向阴极炭间缝、边缝处渗透,腐蚀阴极底部的耐火材料、保温材料和钢棒也是造成阴极破损的原因之一参考文献:[1]邱竹贤预焙槽炼铝[M ] 北京:冶金工业出版社,2005:465-590(Qiu Zhu xian.Prebaked anode cell for aluminum electrolysis [M ].Beijing:M etall urgy In dustry Press,2005:465-590.)[2]Patel P,H yland M ,Hiltmann F.Influence of internal cathode structure on behavior during electrolysis.Part 3:wear bebavior i n graphitic materials [C ]∃Light M etals.W arrendale:M i n erals,M etals &M ateri als Soc,2006:633-638.[3]W elch B J,Hyl and M M ,James B J.Future materi als requirements for the high en ergy intensi ty production of alum i num[J].JOM ,2001,52:13-18.[4]任必军我国大型预焙槽槽寿命达到2500天以上的研究[J ] 轻金属,2002(8):32-35(Ren Bi jun.Study on pot life of large scale prebaked alum i num cell reach 2500days[J].L ight M etals ,2002(8):32-35.)[5]Rafiei P,H i ltmann F.Electrolyte degradation w ithin cathode material s[C]∃Light M etal s.Warrendale:M inerals,M etals &M ateri als Soc,2001:747-753.[6]Zhao Q,Xie Y L,Gao B L,et al .Chemical reaction model of cathode fail ure in large prebaked anode aluminum reduction cells[J].Trans Nonf errous M et S oc ,2002,12(6):1195-1198.[7]Perruchoud R C,M eier M W,Fischer W K.Survey on w orldw ide prebaked anode quality [C ]∃Light M etals.Warrendale:M inerals,M etals &M aterials S 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电解槽的破损及维修分析

电解槽的破损及维修分析摘要：在进行电解铝的时候要使用电解槽，电解槽为电解铝的生产提供了一定的条件，但是在电解槽的使用过程中存在着散热不良的现象，这样就会导致电解铝出现破损的情况，从而导致电解槽的使用年限受到影响，也会使电解铝的质量下降。

电解槽的破损会使实际的使用情况受到影响。

本文对电解槽的破损进行了分析，从中找到维修的方式。

关键词：电解槽；破损；维修在使用电解槽的过程中，会出现破损的情况，要对其进行及时的维修，在进行维修之前要对电解槽破损的原因进行充分的掌握与了解，这样才可以对其进行维修处理工作，从而有效保障电解槽的可靠性与科学性，更好地满足电解铝的需求。

当电解槽出现破损情况的时候，会影响生产的效果，因此要对其进行及时的维修，从而使电解槽的基本结构得到有效的恢复，这样才可以使电解槽的具体应用得到充分的完善。

一、电解槽破损分析工作人员在使用电解槽的过程中会发生破损的情况，对破损的原因进行有效的分析，从分析中可以发现造成破损的原因主要分三种情况。

（1）渗透电解槽内钠的含量要处于平衡，但是在实际的情况中发现，钠的含量较少，同时钠出现了渗透的情况，使其最终成为了炭钠化合物，这样就会出现炭阴极破损的现象。

一般情况下，当电解槽内的温度达到400摄氏度到1000摄氏度之间，炭阴极出现破损的情况是十分严重的，当温度再度升高的时候，破损现象就会降低。

（2）电解质渗透。

阴极炭块材料的质量会对电解质的渗透量有一定的影响，当炭活性越大的时候，渗透量就会越大。

电解质渗透在电解槽破损是十分常见的一个现象，要对其进行格外的关注，在旧的电解槽中可以发现，电解质渗透会引起破损情况的发生。

（3）结构变异。

阴极炭块在工作的过程中会出现膨胀、分裂等情况，这样就会导致阴极内衬中出现破损变异，内衬是结构变异中十分常见的破损现象，在化学作用下，会使结构出现异常的情况，内衬炭块破损隆起后会使电解槽出现电压增强、过大等问题。

二、电解槽破损维修2.1检查破损位置在对电解槽破损位置进行检查的时候，首先要对其槽底进行深入的检查，工作人员要将尖头的铁杆放到电解槽的阴极处，对破损位置进行检查，主要是根据槽底缝隙的排列进行，最终对破损位置进行有效地确定工作，工作人员要将其进行记录。

铝电解槽的破损及维修分析

铝电解槽的破损及维修分析作者：杨天东来源：《科技风》2018年第23期摘要：铝电解槽为电解铝的生产提供了条件，铝电解槽在使用的过程中有散热不良的情况，容易引起铝电解槽破损，影响了铝电解槽的具体使用寿命和电解铝质量。

铝电解槽破损会影响到实际的应用效果，本文主要分析铝电解槽的破损以及维修的方法。

关键词：铝电解槽；破损；维修铝电解槽的破损及维修是一项重要的工作，了解电解槽破损的原因之后再实行维修处理，保障铝电解槽的可靠性，满足电解铝的实践过程。

铝电解槽发生破损后容易影响生产的效果，必须做好维修的工作，恢复铝电解槽的基本结构，由此才能完善铝电解槽的具体应用。

一、铝电解槽破损分析铝电解槽发生破损的原因主要有三种，分别是：（1）钠渗透，铝电解槽内钠的含量应该处于平衡的状态，实际情况下钠含量偏低，钠向阴极扩散、渗透，最终形成了炭钠化合物，引起了炭阴极破损的问题，铝电解槽内的反应温度在400—1000℃中炭阴极发生破损的情况最为严重，之后温度升高破损情况减弱；（2）电解质渗透，阴极炭块的材质关系到电解质的渗透量，炭活性远大，渗透量越大，而电解质渗透是铝电解槽破损中不能忽视的一项原因，从废旧的铝电解槽中就可以发现电解质渗透引起的破损问题；（3）结构变异，阴极炭块工作时容易出现膨胀、裂缝、隆起的情况，致使阴极内衬出现破损变异，内衬是结构变异中最为常见的破损情况，其变异最早期发生在焙烧阶段，在化学作用下引起结构异常，内衬炭块破损隆起后，就会在铝电解槽中造成偏流、电压增降过大的问题。

二、铝电解槽破损维修根据上文分析的铝电解槽破损的原因，分析铝电解槽发生破损后的维修策略，以便恢复铝电解槽的应用状态。

（一）检查破损位置铝电解槽破损位置检查时分为两个部分，第一部分是探查槽底，检查人员使用尖头的铁钎，放入到铝电解槽的阴极，根据电解槽槽底缝隙的排列逐步检查是否有破损并确定出破损的位置，记录下坑槽、裂缝的位置[1]；第二部分采用了阴极电流测量的方法，观察测量时电流的分布、阴极钢棒的温度，证明第一部分确定出的破损位置是否准确，专门测量破损位置处的阴极电流和阴极钢温度，得出铝电解槽的破损位置。

电解槽破损原因及破损槽运行管理

电解槽破损原因及破损槽运行管理摘要：本文主要针对电解槽的破损原因与破损槽的运行管理进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考依据。

关键词：电解槽；破损；原因；破损槽；运行管理；前言：铝电解槽，属于铝电解实际生产期间主要设备，国外的电解质平均寿命为7-8年左右，国内大型的预焙槽，通常会由于材料、设计、作业及运行管理等各方面因素所影响，电解质平均寿命为4-5年左右。

那么，为能更好地将电解质实际寿命延长，深入研究电解槽的破损原因与破损槽的运行管理尤为重要。

1、电解槽的破损原因及特征分析1.1电解槽的破损原因早期电解槽的破损因素包括：设计因素、内衬材料的质量因素、筑炉质量因素、焙烧启动与后期的管理质量因素。

依据电解槽遭到破坏因素实际比例可了解到，设计因素占比10%、内衬材料的质量因素与筑炉质量因素均各自占比20%、焙烧启动与后期的管理质量因素占比50%。

而若想确保槽的使用寿命得以提升，就应当从源头上着手，严控各个节点。

①设计因素注重设计的科学合理性，弹性槽壳对于内衬的材料膨胀所产生应力缓冲作用，对其膨胀予以有效地限制。

内衬材料，可吸收启动焙烧时阴极膨胀所产生部分应力，防止阴极扎固的碳缝出现断裂或起层等问题状况。

②内衬材料的质量因素阴极碳块的质量相对较差，启动焙烧时阴极碳块极易有隆起或折断情况出现。

糊料质量若不达标，则会导致剥落、起层情况出现，甚至会出现裂缝问题；保温砖的保温性能若不佳，则炉底部温度会相对较高，其电解质等相应温凝固线会逐渐上移到碳块上，促使碳块被破坏。

故而，保证内衬材料的质量，属于提升槽实际使用寿命关键点，需得到充分重视。

③筑炉质量因素若钢棒、糊料、碳块等温控不佳，并能严格依据筑炉工艺开展施工操作，则会导致碳块压的接压降差较大，电流会集中于向压降低阴极，促使阴极钢棒的温度过于高，加剧膨胀，极易导致阴极碳块被折断。

筑炉期间带入过多水分，人造的伸腿扎固是质量较低，均会导致焙烧时有较多通道形成，促使电解质逐渐沿着通道向下进行渗透。

铝电解槽的破损及维修分析

铝电解槽的破损及维修分析摘要：铝电解槽在长期运行过程中出现槽壳长侧板鼓肚、摇篮架开焊断裂以及电解槽出铝和烟道两端上翘等变形现象，严重破坏电解槽炉膛内型，给电解槽指标带来不利影响，并且这种状况在电解槽运行中很难修复，一直持续到停槽大修。

本文全面分析了电解槽在每个运行阶段的变形原因，以及应采取的预防措施，保障电解槽规整稳定的炉膛内型，获得良好的运行指标。

同时在槽大修方面给出了槽壳校正评判标准及槽壳校正方法，可以为电解槽槽壳校正提供借鉴和参考。

关键词：铝电解槽；槽壳变形；原因分析；槽壳校正前言槽壳是铝电解槽的重要组成部分，不仅作为结构件承载电解槽内衬的各种应力，而且对电解槽的通风散热起到关键性作用，是电解槽结构场、电热场和场设计的重要组成部分。

而槽壳的结构形式也是随着不断革新，从直角摇篮架结构，发展到船型摇篮架结构，再到目前的新型一体化槽壳结构。

1 质量要求在槽壳制作中，总结了以往的经验，采用新工艺提高了焊接质量和效率。

采用的新工艺有如下特点：摇篮架依托T型钢技术，保证腹板与翼缘板熔深，防止变形；长侧立板和端侧立板连接立缝采用单面焊双面成型技术；底板拼接和大面侧板焊接采用翻转胎具；端侧围板与围带之间组对采用预先开坡口和二次下料，保证尺寸公差。

（1）尺寸规格。

槽壳整体外形长度18500±5mm，宽度4900±3mm，高度2412±3mm，总重约44.86吨。

由槽底板（含底梁）、端部组件、大面组件以及支i座梁共6个部件组成，各部件基本连接形式均为焊接。

槽壳的制作难点为尺寸偏差和焊接质量的控制，因此采取反变形和二次下料手段控制变形，通过减少手工焊提高焊接质量，最后由分部件矫正和整体矫正两个步骤控制偏差。

（2）材料要求。

焊接材料是根据所焊钢材的化学成分、机械性能、焊接接头的抗裂性能，耐蚀性能，焊后是否热处理、使用条件等综合因素考虑后选定的。

钢材采用GB/T700-2006《碳素结构钢》中规定的Q235B和GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》中规定的Q345B钢材。