铝电解槽生产工艺与施工概述概要

铝电解槽生产工艺与施工概述

铝电解槽生产是铝工业生产的核心。近几年西方国家新建或扩建的大型铝厂几乎全部采用300KA级（包括160KA~600KA）铝电解槽生产铝。

铝工业生产主要是由三大块互相独立又相互依存的生产组成，即氧化铝生产、电解铝生产、铝用炭素材料生产。三大块中电解铝生产是核心。

从工艺复杂程度看：氧化铝生产最复杂，铝用炭素材料生产排第二，电解铝生产排第三。

从投资额大小看：氧化铝生产最大，铝电解生产仅次，铝用炭素材料生产排后。

从施工工期看：氧化铝生产最长，铝电解生产其次，铝用炭素材料生产再次。

电解铝生产主要是铝电解槽。

一、电解厂房

电解厂房一般为装配式钢筋混凝土排架结构。厂房内为两层楼结构，底层有钢筋混凝土设备基础，安装铝电解槽及阴极母线等；第二层为操作层，标高一般约2~3m左右。设备基础和二层楼结构均为钢筋混凝土结构。屋面一般采用轻型钢屋盖，轻型墙面围护结构。

厂内配有多功能天车，供更换阳极炭块、出铝、运输等作业，轨顶标高一般为9m左右。吊车梁一般为钢筋混凝土预制构件。

从建筑工程的角度，土石方、杯口基础、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土吊车梁、现浇钢筋混凝土设备基础、轻型钢屋架、铝板瓦或彩板瓦等，都是常规施工方法施工。

二、铝电解槽主要工艺

电解铝生产是把氧化铝中的铝转变为金属铝的过程。其生产的主要原理是以熔融的冰晶石—氧化铝体系作为电解质，以炭素材料作为两极（即阳极和阴极），炭素阳极安装在电解槽上部，阳极母线强大的直流电（30~320KA，不同的铝电解槽采用不同的电流）通过炭素阳极材料导入电解槽的电解液与铝液层并参与电化学反应，然后从炭素阴极材料经阴极母线导出。直流电在电极间产生热能并保持正常的电解温度（920~950℃），使冰晶石和氧化铝熔

融体变成离子状态，在炭素阳极底部发生分解氧化铝的复杂的电化学反应（称阳极反应），阳极的最终产物是CO和CO2的混合气体（一般情况下，生成的CO约占30%左右），在阴极上析出液态金属铝，再铸成铝锭，完成铝的生产。工业铝电解槽装置图如下：

三、铝电解槽工程主要工程内容

1、厂房内配有多功能天车、每台铝电解槽设槽前控制机一台，配置在厂房纵向小过道一侧。

2、铝电解槽制作。主要包括：底梁、母线支架、大梁立柱、槽壳、底板、短侧板、长侧板、摇兰架、上部结构、铝槽罩制作、铝电解槽槽壳组装、上部结构及铝槽罩组装等。

3、铝电解槽安装。主要包括：梁安装、摇兰架安装、槽壳与上部结构安装、阳极提升机安装、筒式定容下料器安装、出铝气缸、打壳气缸安装等。

4、铝母线制作。主要包括：阳极铸铝母线、阴极铸铝母线、阳极软铝母线、阴极软铝母线的制作。

5、铝母线安装。主要包括：阳极导杆、阳极母线、立柱母线、槽底母线、槽侧母线、进电侧母线、短路母线、出电侧母线、阳极软母线、阴极软母线等。

6、铝电解槽内衬砌筑。

7、压空管网系统及槽上配管。

8、槽间盖板制安。

四、铝电解槽工程主要施工方法概述

铝电解槽制安主要是四个关键：材料、工艺、焊接、变形。

材料的一般要求：

钢材：对进厂的主要钢材，如槽底板、侧板的钢板应预先作好物理力学试验、化学成分分析的复核，它们的测试数据是否与材料合格证相吻合，否则不得下料。所使用的板材及型材（包括工字钢、槽钢、角钢）等预先平直。所有金属材料不得有锈蚀现象。

焊条、焊丝及焊剂：焊条焊剂必须放置于干燥通风良好的仓库内，仓库内不允许存放有害气体和腐蚀性介质，室内保持干净。焊条焊剂在使用前必须按焊条说明书进行烘干。烘干焊条时，禁止将焊条突然放进高温炉内或从高温炉内突然取出冷却，防止焊条因聚冷或聚热产生脱皮现象。焊丝应符合焊接用钢丝标准，焊丝使用前表面应干燥，无氧化皮、油污和锈蚀。

铝材：堆放硬铝焊板、软铝母线等要注意防潮，更不能被雨淋。铸铝母

线表面平正，无夹渣、气孔、粗大铸瘤等缺陷，不应有扭曲。软铝母线原材料一般设定宽不定长的铝卷板，外观检查主要看是否有油污，验尺主要视其宽度是否一致，厚度是否超厚或超薄（如果超厚或超薄影响焊接）。供货原材料是否退火到位，生产厂家应保证退火到位，如退火不到位软铝母线就难以成型。

焊接的一般要求：

焊接场地的温度应在-5℃以上，环境温度最好保持8~10℃。如焊接场地的温度低于-5℃时，应采取措施使之达到-5℃以上或采取焊接预热等方法以保证焊接质量。室外焊接有二级风以上时，要有防风措施。焊接应在专用胎具上或平台上进行。施焊前，应将焊接面油漆、油污、泥土、铁锈等清除干净，接件要清除尖角、飞边、毛刺等。焊缝应饱满、充实、平整、光滑，不得有孔隙、夹渣、气泡等缺陷。也不得有间断和浮焊，隐蔽处不得漏焊。控制焊接咬肉范围、组装焊缝公差在允许范围内。在大批施焊前应做焊接性能试验。

当焊缝表面有搭接补强板时，需将焊缝铲平或磨平，再进行补强板的焊接。用CO2气电联焊进行立焊时，应从下往上进行立焊。

如无特殊规定，焊接构件时焊接收缩余量：纵向 1.5%0~2%0；横向1%0~1.5%0。

在组装构件上应明显标出制造安装中心线。

施焊者应在其所焊的焊缝附近打上专属自己号码的钢印，以保证质量和明确责任。

1、铝电解槽槽壳制作。工艺流程图如下：

尽量不采用手弧焊,而只采用埋弧焊(对槽底板)，CO2气电联焊（其余部位及构件）。

槽底板制作。

槽底板是由钢板焊接而成，它一般采用四块钢板拼接。如果订货方便，应尽量考虑为两块板拼接，达到一条焊缝。

下料时计算好焊接收缩预留余量。

在拼接底板前，用三辊床对钢板预先校平。

在底板翻转胎上预组装，组装好的底板用翻转胎放平，如不平则用垫板调正找平。

正面焊好后，用底板翻转胎和吊车将底板翻转，进行底板背面清根，再进行背面焊接。焊完后检查底板变形情况，如有变形用火焰进行校正。

去除焊接引弧板后用砂轮机修整端部，将底板吊至堆放场地。注意吊装时要用专用底板吊架并且规划好吊点，以防底板变形。底板仅一面涂防锈漆，一般防锈漆应涂在底板的下面。

底板采用自动埋弧焊。

槽底板焊接工艺规范如下：