影响电解槽寿命因素研究

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1、影响电解槽寿命因素分析  2008-10-0510:34:16

2、  分类：筑炉工艺

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4、字号大中小 订阅1.    电解温度众所周知,电解槽温度是电解槽重要的工艺参数,对电解槽有重要影响。但并非人们传统所认为的:温度越低,槽寿命越长,温度越高,寿命越短.国际上电解铝厂电流效率最高的电解槽当属Pechiney在加拿大魁北克的325kA电解槽系列，该电解槽系列年平均电流效率为96.0％，电耗13.0kWh/kg?Al，炭阳极净耗0.397kg/kg?Al(理论值0.333kg/kg?Al)。电

5、解温度973℃,过热度6.8℃.世界上最大的500kA电解槽AP50，长18米，宽5米，阳极电流密度0.8A/cm2，电流效率95.0％，2003年4月公布的电流效率为95.9％，也接近96％,过热度9.7℃,而这两种电解槽的寿命都在2500天以上.对铝电解槽而言,其寿命与其说与温度有关,倒不如说是与电解质的过热度和槽稳定性关系更密切.这是当今国外采取的高电解温度、较高电解质初晶温度、低过热度、高电解槽稳定性、低电解质电阻、低过电压、低效应系数、高电流效率的铝电解槽工艺操作技术路线   在我国电解

6、铝厂中，一直习惯于用传统的低温、低分子比来提高电流效率的方式组织生产。这也不能说完全不对，实验研究表明，低温、低电解质分子比确实有降低铝在电解质熔体中的溶解度和溶解速度，减少铝的溶解损失，显著提高电流效率的作用。但低温、低电解质分子比的负面作用是，电解质成份的稳定性、热稳定性大大降低，由于电解质成份不稳定性增加，容易产生沉淀，而沉淀又不容易溶解，槽帮不结壳，伸腿过长、过大，造成水平电流大，槽电压不稳，铝水摆动大，效应系数多，电解质电阻大，反电动势高等缺点。而不容易使低温、低分子比操作达到理想的提高

7、电流效率的目的。此外，由于电解槽的热稳定性降低，电解槽阴极内的电流分布不均，槽内衬应力不均匀，也容易降低电解槽的寿命。   加拿大铝冶金专家Utigard从铝和电解质的表面张力、电导、相图、过热度、电解质成份的稳定性、热稳定性等各方面，综合分析并得出了使电解槽实现稳定的基本技术条件是，电解质温度应不低于955℃，对于添加有LiF的电解质的电解温度应不低于940℃。2.过热度   有些文献报道，电解温度每降低10℃，可使电流效率提高2～3％。实验室的研究也表明，降低电解温度会使电流效率连续升高，在工

8、业电解槽上，当过热度恒定时，电解温度的高低对电流效率几乎是没有什么影响。国际著名的铝冶金专家豪平(Haupin)对大量的电流效率数据的统计分析表明，电解槽的电流效率更依赖于过热度，而不是电解质温度，其原因现在尚未搞清而最近Solheim研究指出[7]，较低的过热度可以在铝阴极表面沉积一层冰晶石壳膜，因而可阻止铝的溶解损失，提高电解槽的电流效率。Haupin也同意这种观点[6]。然而过热度太低时也会引起过多的冰晶石沉积和沉淀，而导致电解槽的不稳定。   最佳的电解质过热度必须由实践加以确定。最佳的过

9、热度的大小应与电解质的分子比、电解质初晶温度有关。分子比较低时，需要适当提高一点过热度，因为在此时，电解质的初晶温度的变化受电解质分子比变化的影响较大。目前国外大型预焙阳极电解槽的过热度一般在8～10℃，法国彼斯涅AP50电解槽的电解质过热度为9.7℃，电解质的初晶温度953℃，电流效率95.9％；AP35(350kA)电解槽，平均电解质初晶温度953.7℃，过热度7.8℃，电流效率96.0％。由此可见，国外大型预焙阳极电解槽电解质的过热度一般都在8～10℃，并将这一数值作为电解槽的重要工艺技术参

10、数和控制指标。3.过热度和初晶温度控制技术在铝电解生产过程中取得好的技术经济指标和使电解槽稳定运行，是工业铝电解生产追求的目标，这只有通过控制好电解槽的热平衡和物料平衡才能实现，电解槽的热平衡是通过调整电解槽的极距、能量输入来实现；而物料平衡是通过对氧化铝和AlF3的合理加料制度来实现。但是对铝电解槽来说，热平衡和物料平衡是相互关联，相互配合的。电解槽中添加AlF3无疑提高电解质中AlF3的浓度，但另一方面对电解槽直接或间接影响又使电解质的初晶温度降低，过热度升高。过热度的增加将导致槽侧部的散热量

11、增加，影响热平衡，使槽帮结壳及伸腿熔化，AlF3的浓度降低，其最终结果是所添加的AlF3并不能达到预想的在电解质中的浓度要求。   如果是极距增加，输入到电解槽中的能量就会增加，直接的影响就是使电解质的温度增加和过热度增加。但在另一个方面，电解质温度增加时，也会使沉淀和槽帮结壳熔化，电解质的初晶温度上升，这反过来又使过热度降低和电解槽侧部热损失减小。因此有可能由于极距的增加而导致的热损失增加比预计的要小  电解槽物料平衡的稳定和热平衡稳定的控制是可以通过正确的电解质初晶温度和过热度