铝电解槽改造以及内衬破损原因论文
电解槽槽壳破损原因分析及修复工艺改进
下
1, 槽壳 2. 螺栓 3、摇篮架
直夸 示 图 角板 意
‘ 图1 改前结 构简图 改进的修复方法 (如图1示) ，将摇篮架底梁两端工字钢面气割
开，在平台上按摇篮架的外形焊牢几个固定支腿，保证开 口 尺寸为
441O m m ，在立柱支腿外侧分别焊牢固定千斤顶的支脚，在合适位置 安放好安全固定销。用火焰将断口处稍适加热后，即用千斤顶施 力，将摇篮架支腿复位，保证开口 尺寸和支腿垂直度，焊牢后，在 两端支腿直角处侧面贴焊16二厚的直角弯板 ( 如图I示) ，修复的摇
电解槽槽壳槽端头的大修理，由于槽端头结构设计钢性较好，
变形较小，大修理数量比 槽邦相对少。随着180K A电解槽运行周期的 延长，槽端头变形情况越来越严重，必须对其进行更换或大修理。 2006年7月分公司对部分变形超标而无修复价值的180K A电解槽槽端 头进行报废、更新处理。一个端头净重约3吨/ 个，一台槽壳两个端 头约6吨/ 台。如果对分公司520台180K A电解槽槽端头全部更换，制 作新槽端头不仅工期长，材料消耗大，制作成本高，而且分公司制 作能力有限，生产任务量大，无法及时完成大批量的新槽端头制作 和保证大修工期。 经过对槽端头结构进行分析研究，槽端头结构钢 性较好，其变形主要是长期在高温下工作引起的热变形，其内部有 较大的残余热应力。因此，对刚性较大的槽端头产生的弯曲变形不 宜采用冷矫正方法，即机械外力矫正，否则将会在结构件上产生较
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LLE Y 0 1
篮架刚性和强度均能满足设计要求，且修复成本低，工期短，经济 效益好，修复的摇篮架运行状态 良好，有的使用周期超过新摇篮
架。
损，运行周期长。分公司对旧槽壳报废后，更新的180K 槽槽壳也 已 A
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。
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 ９０ ９０ｏ之后才开始启动 ， ０ ～ ５ Ｃ 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６ｍ ５ ｍ的棒经 １０ ｄ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 。 ０ ｇ ２ 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
电解槽内衬早期破损原因及修理方法
电解槽内衬早期破损原因及修理方法摘要：电解槽是化学工业中的核心设备，广泛应用于冶金、化工等领域。
其内部结构复杂，维护难度大，一旦出现破损，不仅会导致设备性能下降、生产效率降低，而且可能引发严重的安全事故。
对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行深入研究具有重要的实际意义和价值。
电解槽内衬的早期破损形式多样，原因复杂。
常见的破损形式有裂纹、剥落、溶蚀等。
这些破损可能是由于设计不当、材料缺陷、制造缺陷、安装不当、运行不当等引起的。
此外，环境因素如温度、压力、腐蚀介质等也对电解槽内衬的破损产生影响。
对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行研究具有重要的实际意义和价值。
通过深入研究和探索，可以进一步提高电解槽的性能和寿命，降低生产成本和安全风险，为冶金、化工等领域的可持续发展做出贡献。
关键词：电解槽；内衬；破损；维修方法引言随着工业的飞速发展，电解技术已经广泛应用于各种生产领域，为工业化进程提供了强有力的支持。
然而，电解槽内衬的早期破损问题却时常困扰着生产过程。
内衬的破损往往会导致设备的性能下降，甚至停机维修，从而增加企业的维护成本。
因此，解决电解槽内衬早期破损问题，对于提高设备运行效率、降低维护成本具有重要意义。
1.电解槽内衬破损问题概述电解槽内衬破损问题是一个复杂的问题，涉及到多个因素。
电解槽是化工生产中的重要设备之一，其内衬材料通常由耐腐蚀、耐高温的陶瓷或合金制成。
在生产过程中，由于受到高温、高压、腐蚀等因素的影响，电解槽内衬容易发生破损。
电解槽内衬破损会导致多种问题。
首先，它会降低设备的生产效率，因为破损会导致电解液泄漏，使得生产过程中断。
其次，内衬破损还会增加企业的维护成本，因为需要定期检查和修复设备。
此外，如果内衬破损严重，还可能导致安全事故，对员工和工厂安全构成威胁。
电解槽内衬破损问题的原因有很多。
其中，设备材料质量不好、设备安装不当、生产操作不当、设备长时间使用等是最常见的因素。
因此，为了解决这个问题，需要从多个方面入手，包括选用高质量的内衬材料、规范设备安装和生产操作、定期检查和维护设备等。
微探铝电解槽阴极内衬施工工艺改进
微探铝电解槽阴极内衬施工工艺改进摘要：近几年来我国的经济水平得到了飞速的提升，铝电解工业同样获得了快速的发展。
铝电解槽作为其中的核心设备，其性能的优劣会对生产指标产生重要影响。
综上所述，本文将对铝电解槽内衬的易损部位进行分析与讨论，并提出相应的铝电解槽阴极内衬施工工艺改进策略，以期提升施工质量，延长铝电解槽的使用寿命。
关键词：铝电解槽；阴极；内衬；施工工艺；改进策略前言冰晶石与氧化铝熔体作为铝电解槽的主要电解质，会将炭素材料作为两级。
在直流电通过阳极会导入至电解液与铝液层中，之后会通过阴极流出。
直流电通过电极的过程中，会产生一定的热量，同时还会将电解温度保持在900 -950 的范围内，使其中的冰晶石与氧化铝熔融题成为最终的离子状态，即电化学反应完成的表现形式，还会在阴极中以液态的形式将金属铝析出。
因此在施工过程中，不仅要将阴极砌体的电阻值充分考虑，还应强调砌体的密封性，从而起到将砌体抗侵蚀性增强的作用。
一、铝电解槽阴极内衬渗铝的问题分析导致铝液渗漏的原因较为复杂，由于铝电解槽阴极内衬的受损程度会对铝电解槽生产过程产生重要影响，因此在对其进行停产检修的过程中，发现其内衬的破损与槽底渗漏、铝液铁含量上升等多方面的因素有关。
而出现铝液渗透的主要部分为以下几点：第一，阴极窗口部分[1]。
其主要是由于阴极钢棒融化而造成的铝液渗透，之后从阴极的窗口中渗出。
第二，在阴极的炭块内部出现铝液渗透问题。
主要是由于阴极炭块组的开裂造成，使得阴极的炭块内部夹杂铝液现象出现。
第三，在侧部的炭块后方，该部分出现铝液渗透的主要原因为铝液经过没有严密密封的炭块缝隙中出现渗透。
第四，底糊内部。
造成该部位的渗透主要是由于底糊出现夹层，铝液会渗透至密封性能较差底糊夹层中。
二、铝电解槽阴极内衬施工工艺改进策略（一）将阴极炭块组钢棒的锈迹去除利用传统的方法进行除锈，主要是利用喷砂法与钢丝刷机等设备进行。
会存在操作环境较为恶劣、除锈效果较差等问题，还会增加企业的投资成本。
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。
浅论铝电解槽破损修复技术的应用与发展
浅论铝电解槽破损修复技术的应用与发展铝电解槽是铝电解工艺中的核心设备之一，其主要用于铝电解过程中的阳极和阴极间的电解质（电熔铝酸盐）的储存和分离。
由于电解槽长期在高温、高浓度的电解质和电流作用下工作，容易受到腐蚀和热应力的破损。
铝电解槽的破损修复技术成为铝电解工艺中的关键技术之一。
铝电解槽的破损修复技术主要包括补焊修复技术和补衬修复技术两种。
补焊修复技术是通过焊接的方法修复铝电解槽的破损部位。
具体操作步骤是将破损部位清理干净，然后采用适当的焊接电流和焊接电机进行焊接。
焊接时需要注意控制焊接温度和焊接速度，以避免过热和过快引起焊接缺陷。
焊接完毕后，需要进行热处理和表面处理，以提高焊接部位的强度和耐腐蚀性。
补衬修复技术是通过在破损部位镶嵌耐腐蚀材料修复铝电解槽。
具体操作步骤是将破损部位清理干净，然后采用特殊的技术将耐腐蚀材料补衬在破损部位上，再进行热压或冷压固化。
补衬材料可以选择耐腐蚀的陶瓷材料、金属材料或高分子材料等，以提高铝电解槽的耐腐蚀性和耐热性。
1. 提高铝电解槽的使用寿命。
铝电解槽的破损修复技术可以有效延长其使用寿命，减少更换成本，节省生产成本。
2. 提高铝电解工艺安全性。
破损的铝电解槽容易引发火灾和爆炸等安全事故，修复技术可以及时消除破损隐患，保障生产安全。
3. 优化铝电解工艺参数。
通过破损修复技术，可以改善电解槽的性能和状态，进一步优化铝电解工艺参数，提高生产效率和产品质量。
4. 推动破损修复技术的研发和创新。
随着铝电解工艺的不断发展，对破损修复技术的需求也越来越高，促使研究人员不断进取，开发出更加高效、环保和经济的修复技术。
铝电解槽破损修复技术在铝电解工艺中具有重要的应用和发展前景。
随着科技的进步和工艺的提升，相信铝电解槽的破损修复技术将会不断创新和完善，为铝电解工艺的发展注入新的动力。
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。
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 oc,2004:573-578.[8]!yeetal H A.Reduction in sodium induced stresses in hall heroult cells[J].A lu minum ,1996,72:89-93.[9]Patel P,H yland M ,Hiltmann F.Influence of internal cathode structure on behavior during electrol ysis.Part 2:porosity and w ear mechan i sms i n graphitized cathode material[C ]∃Light M etals.Warrendale:M inerals,M etals &M aterials Soc,2006:757-762.846东北大学学报(自然科学版) 第28卷。
240铝电解槽破损原因及防范修补方案范文
2021240铝电解槽破损原因及防范修补方案范文 1引言 甘肃东兴铝业有限公司陇西分公司（简称“分公司”）是年产 35 万吨电解铝生产企业。
分公司电解铝生产线有两条，分别是 240kA 系列（10 万吨/年）和 400kA 系列（25 万吨/年），其中，240kA 系列设计槽 164 台。
240kA 在生产过程中出现了维护不到位，少数槽有漏停现象，其中两台槽经过二次修补，减少了大修维修费用，节约了一定费用。
电解槽在生产中破损是比较常见的，其原因主要是：①前期筑炉质量存在缺陷；②后期操作维护不到位。
因此在前期筑炉中，要求施工过程务必精准，以提高电解槽的使用寿命。
分公司在生产中，240kA 系列预焙电解槽曾出现过1154#、1182# 槽漏停现象，经过修补 ,两槽二次启动投入生产，生产稳定。
2预焙槽破损原因分析和预防措施制订 2.11154#、1182#、1153# 漏炉时的处理情况 1154#漏炉时间为 2011 年 10 月 19 日 ,漏点为进电端第 9 根阴极钢棒处，侧部漏洞约20cm×6cm（见图 1），出现漏炉时 ,作业人员立即用多功能机组加壳面块对该处炉帮、炉底进行补漏，经过 4 个多小时的修补，因电解槽内液体一半（总高）流入地沟中，不得已停槽。
1182#漏炉时间为 2011 年 10 月 18 日 ,漏铝处为进电端第 5 根阴极钢棒处，在现场发现该槽进电端从南起第 5 根阴极钢棒处电解质、铝水大量外流，口径约30cm（见图 2）。
作业人员将该处上方两块阳极吊离，用多功能机组加壳面块不断砸该处炉帮。
经过 3 个多小时的抢救，在补救无果的情况下决定停槽。
1153#漏炉时间为 2012 年 12 月 12 日 ,漏铝处为进电端第 9 根阴极钢棒处电解质、口径约 16cm×7cm,处理情况基本同上。
2.2三台槽漏炉后底阴极底部及侧部炭块情况 1154#漏炉部位距侧部炉帮约 6cm~7cm,在炉底人造伸腿下部（见图 3）。
铝电解槽传统槽内衬扎固工艺存在的问题及原因分析
铝电解槽传统槽内衬扎固工艺存在的问题及原因分析铝电解槽阴极内衬早期破损、使用周期短是多种因素综合作用的结果。
而内衬的热平衡设计、砌筑材料品质、施工质量、焙烧启动过程及后期管理等都是影响槽内衬使用寿命的关键因素。
以铝电解内衬砌筑为例，糊料的捣固环节是内衬砌筑最核心、最关键的一道工序。
目前，国内铝电解企业大多沿用传统的内衬扎固工艺。
经传统扎固工艺捣固的槽内衬在启动运行期间，槽内两端侧在接茬处或炭间缝与周边缝接合处易发生电解质或铝液渗漏现象，严重时会引发电解槽槽壳烧损、阴极硬母线和阴极软带冲毁、内衬结构破坏、阴极导电性能降低以及使用周期缩短等问题。
本文重点讲述铝电解槽传统槽内衬扎固工艺存在的问题及形成原因。
一、传统槽内衬扎固工艺及程序1、传统的槽内衬扎固工艺一般经过以下流程：工器具安装→周边侧部及炭块清理→吹扫清理炉膛→封闭炭间缝→喷涂煤焦油→捣固中央立缝→拆除模具→再次吹扫清理炉膛→长侧及端头侧喷涂煤焦油→捣固长侧及端头侧→转移工器具至另一侧→捣固另一侧→炭帽捣固→清理炉膛。
2、内衬扎固准备及中央立缝扎固：在捣固槽一侧安装压缩机、风包、风管、扎固枪等工器具；将槽内阴极炭块的表面、侧面、炭间缝及周边侧砖所粘附污渍清理干净；使用预制好的模具封闭炭间缝两侧。
捣固前，沿每条炭间缝喷涂厚度约2~3mm煤焦油，按设计要求铺设糊料后逐层完成中央立缝捣固。
3、中央立缝捣固完成后，拆除模具，对槽内散落的糊料及杂物进行吹扫清理。
4、、长侧面和端头面扎固长侧面与端头面的扎固工作分两部分完成，具体扎固步骤如下：在周边炭块边缘及侧砖表面（即与糊料能够接触到的位置）喷涂煤焦油。
首次喷涂一个长侧面和一个端头面；扎固时，每一层糊料要预留错台，其目的是在捣固另一部分糊料层时便于在接茬处搭接，不产生垂直通缝。
通常情况下，预留接茬的位置不选在槽端头中部（即出铝口或火眼位置）,通常会选择在靠近角部或角部。
完成一侧糊料捣固后，转移设备、工器具至另一侧并按预留接茬逐层完成。
大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题分析
大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题分析魏亮【摘要】在我国大中型的铝电解槽其相对寿命相对于国外先进国家同类型的铝电解槽较低，其一般的寿命大约为1500天，足足比国外先进的铝电解槽少了将近1000天。
所以，我国的总体水平与国外相比有着很大的差距。
本文将阐述电解槽的种类和电解槽的特征，并且将从筑造炉子的工艺，筑造炉子的材料，对于相关炉型的设计和焙烧启动等一系列环节进行探讨如何延长电解槽的使用寿命。
%In China the large and medium-sized aluminum electrolytic cell its relative life is shorter than the foreign advanced countries of the same type aluminium electrolytic cell.So in China,it’s life about 1500 days,it is shorter than the foreign advanced aluminnum electrolytic cell about 1000 days.The overall level of our country has a great gap to compare with the foreign country.This paper describes the types of cell and electrolytic cell characteristics.It will introduce the process of the furnace and the cell of material.And it wil discuss how to extent the life of electrolytic cell.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P118-119,105)【关键词】铝电解槽;特征;使用寿命【作者】魏亮【作者单位】河南黄金建筑安装公司，河南洛阳，471000【正文语种】中文1 铝电解槽的种类和破损特征1.1 早期铝电解槽的破损特征1.1.1 阴极的电压逐渐升高当电解槽运行时间过长时，阴极的电压就会逐渐的慢慢升高，这是正常的现象。
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。
400kA铝电解槽破损分析及预防
400kA铝电解槽破损分析及预防摘要：本文从某厂400kA铝电解槽破损增多实际出发，分析电解槽破损原因，提出严格把控筑炉工艺、采用优化焙烧启动方案、均匀阴极电流分布，工艺精细化控制等措施，对延长电解槽寿命有着重要意义，关键词：铝电解槽；破损；焙烧方案；工艺控制引言铝电解槽作为在高温、强磁场、强腐蚀下运行设备，其寿命长短与电解槽设计、内衬材料质量、筑炉质量、焙烧启动方案、启动后期管理、工艺控制和生产操作管理等有关系[1]。
近几年来，我国铝电解工业迅猛发展，逐步向着大型化、规模化、集团化发展，铝电解槽造价更高，直接影响着生产经济效益，延长电解槽寿命，降低大修成本是每一个铝电解厂迫切需要解决难题。
本文从某厂400kA铝电解槽破损增多实际出发，分析铝电解槽破损原因，提出把好原材料和筑炉关，采用优化后焙烧启动方案，均匀阴极电流分布，严格执行工艺纪律，实施差异化控制，可以有效预防铝电解槽破损，延长电解槽寿命。
1铝电解槽破损原因分析通过对某厂400kA铝电解槽近一年来破损原因进行分析，得出该厂铝电解槽破损主要与筑炉质量、焙烧方案、局部电流偏流、工艺控制、停槽临槽干扰等有关。
1.1内衬砌筑质量对某厂400kA近两年来大修42台铝电解槽炉底温度进行统计（表1），采用冷捣糊对炭间缝进行扎固，扎固糊质量及扎固质量是引起伸腿漂浮关键因素。
以往观点认为，阴极碳块之间缝隙能够被膨胀的阴极碳块所挤紧，其实则不然。
因为电解槽槽壳也在向外膨胀，所以扎固糊与阴极碳块之间的裂纹在未焙烧以前就已产生[2]，在焙烧期间如阳极电流分布不均，且温度梯度过大时，则所有的碳块间缝糊膨胀与收缩不会达到同步，在500—1000℃下的碳糊膨胀率为0．4％，半石墨质碳块膨胀率为0．8％[3]，如果铝电解槽八层扎固质量不好，电解槽非正常期或启动初期电解质会通过炭间缝渗透到炉底，炉底温度升高，造成铝电解槽早期破损。
作者简介：王红波，1979年，男，云南宁洱人，专科，技师，主要从事铝电解冶炼。
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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。
另一方面也证实提高电解槽寿命是一个长期的、复杂的工程。
而不光是在石墨化和半石墨化的阴极炭块、硼化钛阴极涂层等技术使用上思考。
这些方法对电解槽的寿命改善有好处，但并不是根本措施。
综上所述，我国铝电解槽在大型化的过程中如果需要进行改造，提高设备使用年限和生产效率，就应该从槽的结构设计，内衬材料，筑炉和施工质量，焙烧启动的方式、方法以及启动后早期管理和工艺要求等各个方面上去研究、去改进、去提高。
2.电解槽改造途径
2.1石墨化阴极的应用
阴极炭块是铝电解槽阴极结构的主要组成部分，在铝电解生产中起着阴极导电体的作用。
其质量直接影响着电解槽的使用寿命和电能消耗，因此国际铝业界十分重视高质量阴极炭块的应用。
这些
年，国内也参考和学习国外经验和技术，在阴极碳块方面加大了投入，科研上有了实质性的进展，取得了一定的成效，缩小了与国外的差距。
阴极碳块电阻率的高低，决定了炉底压降的多少；阴极结构的差异，也直接影响运行中槽况的稳定，总之，阴极状况能直接反映电解槽的电耗水平。
研究和开发节能、长寿型阴极碳块的意义是很明显的。
全石墨化阴极良好的导电性、导热性、抗腐蚀性、抗热冲击、抗震性，该类电解槽具有以下优点：
(1)抗热震性好，钠膨胀或电解膨胀率很小，故热冲击和钠侵蚀不构成主要威胁。
(2)利用全石墨化阴极可大幅度强化电流，提高产能和延长槽寿命。
河南万基铝业二分厂15万吨电解槽采用全石墨化阴极后电流从300ka逐步强化至335ka，2007年完成铝锭产量18.36万吨，增加产值3.3万吨，节约投资约2亿元以上。
(3)电解槽在使用石墨化阴极之后，可以强化电流，提高电流效率，达到增产节能的目的，电解槽运行也更稳定，而且这种效果随电解槽槽型越大越明显。
而且全石墨化炭块的性能均匀，早期局部破损率低。
2.2优化工艺控制，改善槽平衡
电解铝行业，通过控制好电解槽的热平衡和物料平衡，取得好的技术经济指标和电解槽性能，才能达到理想的效益。
电解槽的热平衡是通过凋整电解槽的极距、能量输入来实现的。
而电解槽的物
料平衡是通过对氧化铝和alf3的合理加料制度来实现,当然物料平衡以及热平衡直接是相互配合，相互关联的。
控制电解槽物料平衡稳定(alf3和al2o3加料成份稳定)以及热平衡稳定(温度的稳定)
是能够通过电解质初晶温度以及过热度的工艺控制来实现。
除了浓度控制以及al2o3加料的软件以外，现今已使用能够稳定地控制电解槽电解质分子比、电解温度的计算机控制软件。
该软件监控着初晶温度下限、初晶温度上限和过热度。
当然也可以分为初晶温度下限，初晶温度上限，电解温度下限，电解温度上限和过热度。
而最终的目的是达到电解质成份的稳定和电解温度的稳定。
电解槽热平衡和物料平衡状态的稳定对电解槽寿命是一个很好的帮助，也是我们寻求改造的一个途径。
3.改造过程中电解槽内衬破损分析
广西来宾银海铝业有限责任公司330ka系列铝电解槽虽然才建成投产4年左右的时间，在电解槽技改之路上已取得了很大的成绩。
其镶嵌式异型阴极电解槽的异型阳极发明、大型异形阴极铝电解槽焙烧启动方法应用和铝电解阳极极上料自动加料装置等都取得了
国家专利。
当然创新的过程中，电解槽内衬方面还是存在许多问题的，诸如以下几点：
3.1自行设计并投入使用的异型侧部碳块（原侧部和伸腿结构上进行整合），在使用过程中缺乏完善的配套管理工艺
参考电解槽内衬热平衡设计的基本原则，初期电解槽要求在侧部能迅速形成一定厚度和形状的凝固电解质保护层，因为迄今没有
任何材料能长时间经受电解质和铝的联合腐蚀，都必须借助于凝固电解质层(即槽帮)的保护。
而来铝异型侧块，相较老工艺侧块而言，其一采用普通碳素材质，比起氮碳化硅复合块就存在材质上的劣势；在内衬应力方面，整体侧块槽因其结构更加紧凑，少了周围糊伸腿的缓冲，热膨胀和钠渗透所引起的膨胀更容易产生，进而导致早期漏炉和大修槽阴极隆起的现象较多。
其二，工艺操作和管理上需进一步的总结和完善，这样才能减少侧块被侵蚀断裂的情况发生。
3.2异型阴极的使用和改造
异型阴极的广泛使用，其可以规整电流，高材质炭块的腐蚀速率明显比较低，同一技术条件下使用寿命长。
但是在使用异型阴极的时候，要全面考虑整槽结构和设计，考虑多项平衡原理。
4.结束语
通过创新改造，延长铝电解槽寿命可获得显著的经济效益和环保效益，近年来铝行业对槽寿命一直有着这样的说法，即2000天以上可以接受，3000天以上是基本要求，6000天以上是奋斗目标。
本文对过对电解槽现状，引出电解槽改造途径，同时也在改造过程中的破损情况进行分析，希望能对业界同仁有所帮助。
【参考文献】
［１］贾新武，李劼，脱鹏.李贺松铝电解槽阴阳极热力分析仿真研究[j].金属材料与冶金工程,2011,(2).
［２］王红强，李庆余.磁场对铝电解高温熔盐电解质相变温度
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［３］徐宇杰,李劼.基于非线性浅水模型的铝电解磁流体动力学计算[j].中国有色金属学报,2011,21(1).。