对延长大型铝电解槽使用寿命的探讨

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1、对延长大型铝电解槽使用寿命的探讨2010-6-13　　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

2、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

3、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。长期以来，电解槽经常处于高温状态，给炉帮的形

4、成带来极大困难。　　（3）电解槽后期管理期间技术条件的控制不匹配，导致电解槽形不成坚实的炉帮，造成生产中一旦出现波动，电解槽温度稍高就会熔化炉帮。　　2.电解槽底部破损　　电解槽焙烧时，如果电流分布不均匀，使阴极炭块产生局部过热或过冷，就会在交界处形成裂缝。当电解槽启动后，阴极上析出的钠不断渗透到炭缝里与炭发生反应，生成嵌入式层状化合物，破坏了炭的晶格，使炭块的缝隙逐步扩大，槽内铝液在磁场作用下产生局部漩涡，并夹带具有冲刷作用的悬浮氧化铝冲刷裂缝，使铝液很容易往下渗透。一旦裂缝与阴极钢棒相通，阴极钢棒便被铝液熔化，使槽内铝液的铁含量突增。大量的电解质、铝液从钢棒窗口处漏出，如紧急补救措

5、施不力，就会被迫停槽，严重缩短电解槽的寿命。　　另外还有两种影响电解槽寿命的原因，一是焙烧启动时温度控制不均匀，造成阴极炭块产生裂纹，在启动后的生产过程中形成铝液通道。二是电解槽磁场设计不均匀，导致电解槽A、B两侧通过的电流不平衡，引起生产中B面炉帮形成不好。 　　提高电解槽寿命的实践 　　1.严格执行焙烧、启动工艺制度　　铝电解槽的焙烧、启动工艺是影响槽寿命的重要因素之一。目前大型铝电解槽均采用“焦粒焙烧电解质湿法无效应启动”，避免了铝液焙烧法的高温铝液直接接触生冷的炭素内衬，使炭素内衬生产裂纹以及铝水过早浸入炭素缺陷处，从而缩短槽寿命的缺点。在焙烧启运过程中，严格执行操作规程，合理

6、调整阳极电流分布，保证炉底受热均匀，防止局部过热或过冷。严禁缩短焙烧时间而强行启动电解槽，以减少阴极碳块分层、脱落、裂缝等的发生。合理控制启动后期的分子比、铝水平、电解质水平等技术条件，以建立规整的炉膛，有利于提高电解槽寿命。　　2.严格控制生产技术条件，保持稳定的热平衡和槽膛内形　　电解槽的技术条件主要有电流强度、铝水平、电解质水平、电解槽温度、分子比等，它们相互制约，电解槽的各项技术条件选定后，只有在运行中严格控制，才能确保电解槽具有良好的热平衡和物料平衡。　　（1）控制电解槽温度 　　若槽温过高，炉帮会熔化，破坏槽膛内形，若槽温过低，和电解质水平、铝液水平保持不好，会造成炉底沉淀

7、，电流分布不均匀，槽况恶化，引发病槽。　　（2）电流强度在一定时间段内保持稳定 　　无论是降低电流还是增加电流生产，都会影响电解槽的热收入，原有的炉膛会发生较大的变化，从而破坏电解槽原有的热平衡，所以必须调整其它技术条件，如电压、铝水平、分子比等才能适应新电流条件下的热平衡，来维持电解槽的平稳运行。　　另外，降低电流生产时会使得先前渗入阴极炭块中的电解质凝固，导致阴极炭块产生裂缝，促使炭块破损，而增加电流后，由于增加了阴极炭块表面的电流密度，阴