电解槽的焙烧启动和后期管理

电解槽的焙烧启动和后期管理

电解槽的预热焙烧与启动是铝电解生产中的两个重要阶段，新建或二次启动的电解槽在进入生产前，要经过焙烧与启动过程。电解槽的焙烧启动虽然只有短短的几天，但对电解槽启动后的工作状态产生重大影响，尤其是对电解槽的寿命产生决定性的影响，因此必须足够的重视。

一.焙烧

所谓焙烧（对于预焙槽而言，又称为预热），就是利用置于铝电解槽阴、阳两极间的发热物质产生热量，使电解槽阳极、阴极（含内衬）的温度升高。

电解槽预热焙烧的目的主要有：

1.1 预热阴极。阴极碳块间边缝和槽周边的扎糊进行烧结焦化，形成密实的碳素槽膛。

1.2 烘干电解槽内衬。通过一定时间的缓慢加热排除槽体内耐火材料、保温材料等砌体的水分，提高槽膛温度，使阴、阳极温度接近或达到电解槽正常生产温度。

1.3 预焙槽的预热焙烧方法主要有：1.铝液预热法；

2.焦粒焙烧法；

3.石墨粉焙烧法；

4.燃料预热法。

焦粒焙烧

现在大型预焙槽的焙烧大部分采用焦粒焙烧法，焦粒焙烧相比铝水焙烧可避免铝液对槽内衬材料的冲击，同时电解质提前进入从而阻挡了铝液从炉底及侧部缝隙向外渗透。根据我们厂实际焙烧的方法，我们这种来主要探讨一下焦粒焙烧法。

焦粒焙烧法是在阴、阳极之间铺上一层煅烧过的焦炭颗粒，其厚度为15-20mm。如果炉底平整，焦粒厚度可为10-20mm。焦粒粒度在1-5mm之间，严格控制1mm一下的焦粉。

1.焙烧前准备工作

1.1铺焦与放阳极要求及影响

电解槽焙烧前要求铺焦，对于焦粒的铺设有严格的要求，铺焦所用的焦粒粒度为1~5mm，要求铺焦平整，阳极自然下落后与焦粒充分接触，可用钢板尺检查焦粒与阳极底掌是否接触完全，对于接触面积小的应重新调整阳极导杆位置，尽可能使阳极底掌与阴极碳块接触面积较大。放下阳极后，可将阳极周围焦粒向填充不实的部位塞进去。保证阳极与阴极底掌完全接触。实际铺焦过程中经常容易出现这样的问题，作业人员为保证阳极导杆与阳极大母线之间缝隙较小，铺焦过程中往往将阳极外侧焦粒铺的比内侧稍厚一点，这样阳极碳块放下后阳极导杆向

大母线方向倾斜，容易保证阳极导杆与大母线的间隙较小，但这种铺焦方式会为以后的焙烧启动工作带来麻烦，具体表现在由于阳极外侧焦粒较厚，阳极外侧接触好，通电焙烧后外侧电流就比内侧大，外侧发热量多导致冰晶石靠槽帮一侧先熔化，靠中缝侧由于发热量少中缝冰晶石熔化速度慢，由于中缝熔化差，不具备启动条件造成焙烧时间被迫延长情况发生。

1.2软连接与分流片的安装要求

安装软连接卡具要求固定软连接与阳极大母线的弓形卡具顶头处加绝缘纸（青稞纸）。弓形卡具应避免与阳极大母线上部及小盒卡具接触，防止小盒卡具发红现象。软连接与阳极导杆及大母线接触面应尽量好，对于接触面不好的软连接可在接触面处加1mm厚铝软带。检查接触面好坏可采用打印纸塞接触面，如大部分未接触需重新安装软连接。

分流片安装质量不好容易造成通电后与母线接触部位发红现象，使用分流片首先要检查分流器与母线接触面是否平整或生锈，如有以上情况需将接触面进行除锈并打磨平整，安装分流片要求夹紧分流片的弓形卡具上顶丝加绝缘板防止电流通过弓形卡具导电，原来焙烧过程中未加绝缘板曾出现过弓形卡具顶丝处发红现象，原因是由于电流通过弓形卡具顶丝导电，后来通过加绝缘板避免这一现象的发生。分流片与立柱母线之间连接主要用夹板将分流片固定在立柱母线上，安装分流器夹板时应避免螺栓与立柱母线接触，防止接触部位通电后发红情况发生。

2.焙烧的原理：

电解槽通电后，焦粒层作为电阻体便在阴、阳极之间产生焦耳热，同时，阴极和阳极本身的电阻也产生热量，在其内部预热。阳极碳块直接坐在焦粒层上，阳极导杆与阳极母线直接按用临时导电软母线连接，因为这种连接可以使阳极碳块有一定的活动自由度，以释放在焙烧启动时焦粒上抬的膨胀应力，并使阳极重量能全部压实在焦粒上，保证阳极与焦粒良好接触，以获得均匀的阴阳极电流分布。焙烧结束，在启动前把阳极导杆上的软连接拆除。

由于焦粒电阻远大于铝液电阻，采用此法需要采用分流器构成的电流并联之路，来分级增加输入槽内的电流，减轻电流冲击对阴极内衬造成的损伤，并解决短时间内难以达到全电流而给系列供电带来的影响，从而保证系列其他电解槽的正常生产。

安装分流器通电后，可使部分电流通过分流器进入阴极母线，另一部分电流通过焙烧槽进入阴极母线。随着槽内温度不断上升，焦粒及阳极、阴极的到点状况逐渐改善，可分段拆除分流器。

铺设焦粒采用连续铺挂法，即铺一部分焦粒挂一块阳极。在槽四周装砌电解质块和冰晶石以及少量氟化钙和碳酸钠，并用钢板将其隔开，这样边部碳块和槽四周扎糊在预热过程中收到保护而免受氧化。

3.焦粒焙烧的优缺点

焦粒焙烧的优点：

1.焙烧采用逐渐升温预热，电流分布均匀，避免了灌入高温铝液对碳块和扎

糊的冲击。

2.焦粒电阻值比铝液大，升温快，焙烧时间短，使用分流器可以控制预热速度，提高预热效果。

3.启动期间熔化的是电解质而不是铝液。电解质液渗入预热期槽底产省得阴极小裂缝中，冷凝后起到堵塞裂缝和修补缺陷的作用，可以有效槽子早起破损，提高槽子寿命。

缺点：

1.由于焦粒的密实程度与阴阳极解除程度的影响，使得电流分布不均，阴极表面温度不均，可能产生局部过热现象。

2.由于电流要分数次逐步提升，不能一次通全电流，需要接入和拆除分流器和软连接，增加了操作难度。

3.槽四周扎糊带余热不良。

4.启动后电解质碳渣多。

4.焦粒焙烧要点分析

4.1 通电焙烧过程中阳极碳块电流变化规律

熟悉焦粒焙烧通电后阳极电流分布的变化规律，正确分析电流发生变化原因是生产管理人员所必须掌握的，通过熟练掌握电流变化规律能够做到防患于未然，避免异常情况发生。焙烧期间电流变化情况如下，通电焙烧开始阶段阳极电流分布比较均匀，原因是由于通电初期，各阳极下焦料的电阻由于厚度一致，并采用同一批碳块，其电阻值基本相当，阳极上各碳块通过电流大小主要是阳极碳块与焦粒电阻大小决定的，所以通电初期电流分布比较均匀，这样有利于电解槽的均匀升温，通常第一天、第二天很少出现阳极碳碗内磷生铁发红现象，随着焙烧时间的延长局部冰晶石开始熔化成液体电解质，由于存在液体的电解质该部位的导电性进一步增强，导电性好电阻小同样电压情况下通过电流就大，电流大发热量就多，冰晶石的熔化速度就加快，该部位电阻进一步降低，从而形成不良循环，这就是焦粒焙烧随着焙烧时间延长阳极电流分布变得越来越不均匀的原因。从生产实践中经常会发现以下情况，即焙烧初初期电流分布大的阳极随着焙烧时间的延长电流越来越大，个别阳极电流过大造成阳极碳块碳碗内磷生铁发红现象，严重时甚至出现钢爪发红现象。通过对阳极电流变化规律的分析，基本规律如下随着焙烧时间的延长电流分布不均匀现象有逐步加剧趋势，这就要求在焙烧后期要注意测量阳极电流分布避免阳极电流过大造成的磷生铁熔化，避免局部过热造成的阴极碳块裂缝现象发生。

4.2通电焙烧过程中电解槽电压变化规律

电解槽通电后，电解槽的工作电压不断变化，通过全电流后冲击电压一般在4.8~5.5V之间，抬阳极前焙烧过程电压变化规律基本情况如下，通电8小时后电压降至3~3.3V，24小时后电压降至2.8~3.2V，48小时后电压降至2.2~2.4V，72小时后电压降至2～2.1V，从以上槽电压变化情况可看出槽电压随着通电时间的延长有下降趋势，原因是由于随通电时间的延长，阳极碳块、焦粒层、阴极碳块电阻随温度升高有下降趋势，这三部分电阻以串联方式存在，通过电解槽电流不