大会交流曹雁冰300ka新型阴极铝电解槽的成功实践

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1、300KA新型阴极铝电解槽的成功实践公司：东方希望包头稀土铝业有限责任公司姓名：刘军曹雁冰肖华东时间：2010年6月提纲1、公司介绍和异型阴极的应用背景2、异型阴极电解槽的两段焙烧3、异型阴极电解槽的启动和后期管理4、应用总结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。2002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2003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

2、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。前言2007年东北大学冯乃祥教授发明了一种新型阴极结构的铝电解槽，并于2008年2月在重庆天泰铝业公司168kA预焙电解系列中选择三台电解槽进行工业运行试验。3台试验槽工作电压从4.1V降低到了3.75～3.78V，与同电解铝生产系列的其它铝电解槽相比，电耗同比降低了1100KWh/t·Al以上。包头希铝在2009年7月引用冯乃祥教授的技术成功启动了1078#异型阴极电解槽。目前已成功启动

3、了5台异型阴极槽，最低工作电压已达到3.710V，平均电流效率91%（按97％的整流效率计算），平均直流电耗为12160kwh/tAl，各项技术指标正常，节能效果显著。300kA新型阴极结构电解槽的设计和工艺技术特点阴极表面具有与阴极碳块的纵向方向一致，与电解槽的纵向方向相垂直的双凸起，凸起与电解槽的阴极表面相垂直，并与阴极碳块连为一体，凸起高度为110mm，宽度为150mm，每个阴极碳块上的凸台在中间有200mm的间断。如图所示。相邻的两个阴极碳块之间的捣固糊上面和两个相邻的阴极碳块之间形成一个凹槽，凹槽内在电解槽焙烧启动前填充50％氧化铝和50％冰晶石的混合料，可防止阴

4、极铝液在电解槽的早期运行过程中从捣固糊与阴极碳块之间所形成的裂纹漏入槽底，有利于提高电解槽的寿命。目前我厂的异型阴极分为单凸台和双凸台。合理的电解槽内衬结构设计对实现合理的电解槽热平衡和热场分布是十分重要的。我厂300kA新型阴极结构电解槽是在系列电解槽利用大修的机会改建的，其内衬结构设计除了在电解槽阴极钢棒之下的槽周边加强了保温外，其它部分的槽内衬设计没有变化，与原来的电解槽内衬结构设计一样。新型阴极结构电解槽阴极照片东方希望集团总部生7二、异型阴极电解槽的焙烧焙烧设备的选择异形阴极带动了烟气焙烧或火焰焙烧设备的研制和使用，此类设备实际上国外在普通电解槽已广泛使用。我厂现

5、已购买国内能生产此类设备的三家厂设备各一台（天然气焙烧），另外先期购买一台燃油烟气焙烧设备。燃油焙烧费用与电焙烧大体相当，天然气焙烧可大幅降低焙烧费用，因此随着异形阴极的使用而不得不使用天然气焙烧的带动，进而因焙烧费用低在所有电解槽的焙烧启动中使用，可能成为未来的发展结果。焙烧方式的选择关于先灌铝水还是先灌电解质——先灌电解质主要是延续焦粒焙烧思路担心漏铝，我厂和中孚先后试验灌电解质启动，但都出现较大面积掉凸台，究其原因：①高温时氧化及布达尔反应对凸台造成影响；②炭块机加工时产生细小裂纹经高温电解质冲击后放大；③通电后凸台部分电流集中；④启动后为了调分子比加入较多的纯碱；⑤

6、启动后温度低烧效应时间过长等。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。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：焙烧前的准备工作电解槽交工

7、验收后，进行彻底的卫生清理。阴极与阴极间的炭冒及伸腿与阴极间全部抹上一定厚度的防渗材料，防止灌铝时缝隙中渗入铝液，以防漏铝。原材料的准备，包括：轻质柴油、液体电解质、高分子冰晶石、纯碱、氟化钙。测量工具准备：万用表1块、测温仪1块、测温枪1把、热电偶5-10把。把预先准备好的阳极挂上电解槽，阳极紧贴母线平稳的放到电解槽阴极凸台上，用线绳找平后，彻底复紧卡具并在母线下沿导杆上水平画线。注意天车在装阳极时要平稳慢放，防止用力过猛将凸台损坏，记录母线指针位置。安装焙烧燃烧器装置：安装时要仔细测试，并确保供风和油路畅通正常