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浅述铝电解槽寿命延长技术的应用与发展

作者：李振国

来源：《科学与信息化》2018年第17期

摘 要 本文论述了铝电解槽寿命延长技术的应用与发展，为铝电解槽寿命延长技术走可持续发展的道路提供了一定的见解。

关键词 铝电解槽；寿命延长技术；应用；发展 1 引言

我国通过近几年的技术进步电解槽寿命有了很大的提高，诸如某公司160kA、200kA铝电解槽寿命逐年提高。其目前停槽寿命达到了1，680d左右，而且槽龄超过2，500d的电解槽也有一定的数量。研究表明，影响铝电解槽寿命有以下5个环节。其相对重要性比例为：电解槽设计20%筑炉材料10%、筑炉工艺20%、焙烧启动25%、生产管理25%。我国几乎所有大型铝电解企业都采用焦粒焙烧启动技术。在电解槽启动后设定合理的技术条件，经过一个稳定期后再使电解槽转入正常生产。电解槽的稳定生产，不仅能高效低能耗，而且有利于延长电解槽寿命[1]。

2 对铝电解槽寿命延长技术应用的分析与认识 2.1 影响电解槽寿命的因素

有钠对阴极炭块的渗透、铝液的渗透、电解质的渗透，另外筑炉质量及原材料设计，启动后期管理、电解槽正常生产管理等等，都直接影响着槽寿命。 2.2 铝电解槽的焙烧启动技术对电解槽寿命的影响

多年的生产实践证明，电解槽的运行寿命与电解槽的焙烧启动技术的选择有很大关系。好的焙烧启动技术对延长电解槽的寿命是非常有益的。现行的预焙电解槽焙烧启动技术大致可分为三种，即：铝液焙烧启动、焦粒焙烧启动和燃料焙烧启动。 2.3 电解槽停槽大修的几种原因

图1列出了某公司1988年至2006年各年的槽寿命情况，由表可见电解槽寿命逐年提高，对各年的槽寿命情况进行了分类分析如图1所示。 2.4 电解槽破损原因分析

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对某公司停槽情况进行分析，造成电解槽破损的主要因素主要有以下几种：①钠渗透膨胀；②热冲击；③冲蚀坑；④冷捣糊的质量和扎固质量，造成脱落或冲刷、磨损、裂缝，使电解质进入阴极底部引起破损；⑤侧部人造伸腿脱落，侧部漏炉等，以上电解槽破损原因作者认为与焙烧启动、生产管理和操作有很大的关系[2]。

3 依靠技术进步，以促进铝电解槽寿命延长技术的可持续发展 3.1 焙烧和启动

（1）焦粒焙烧方法的有效应用

电解槽寿命其实就是电解槽内衬的寿命。保证电解槽碳素内衬没有缺陷，是延长电解槽寿命的关键。相关资料和生产实践表明电解槽碳素内衬的缺陷大多是在电解槽焙烧启动和运行初期形成的。这些缺陷的存在和发展，诸如裂纹的进一步扩展，各种孔洞的加深等，很容易形成一个渗漏通道，使高温铝液和电解质渗漏至槽底，侵蚀保温层，从而造成槽底上抬，或侵蚀阴极钢棒，造成漏炉或其他事故，最终导致电解槽被迫停槽大修。 （2）严格执行焙烧启动工艺制度

对焙烧启动槽的物料进行严格的定置定量添加和管理，不得少加或漏加和迟加。焙烧期间勤测勤调阳极电流分布，使其趋于均匀化。电解槽启动效应时间严格限定为30min左右，效应电压控制在20V-30V，从而有效地防止了物料的遗漏或挥发损失，为电解质熔体化学成分的科学合理匹配创造了良好条件，而且利于炉帮的坚固形成。新开槽电解质第一次取样分子比要达到2.8以上。

3.2 电解槽启动后期管理

电解槽启动后期管理应为3个月。其直接影响着电解槽使用寿命的长短和正常生产期的运行情况。由于快速降低分子比不利于形成稳定的炉帮，因此其严格要求新开槽分子比第一个月不得低于2.8；第二个月不得低于2.6；第三个月不得低于2.5；且对氧化铝的添加也做出明确规定：新开槽第一个月添加新鲜氧化铝；第二个月开始添加载氟料，但不得添加氟化铝。其主要目的是能够形成坚固的炉帮，更为主要的是其较高的槽温能减少金属钠对阴极炭块的浸蚀渗透，从而减少阴极炭块因钠的吸收局部膨胀而产生内应力。 3.3 工艺技术条件的控制主要包括

①完善工艺技术条件；②低温电解工艺；③选择适应的工艺技术条件（①分子比及温度控制；②两水平；③A12O3浓度；④换极顺序）。 3.4、高龄槽的维护

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因为炉底上抬和炉底压降增高，所以高龄槽要适当提高设定电压，并保持较高的铝水平。这样有利于槽况的稳定。严格控制出铝量，防止大起大落，以稳定热平衡。对重点部位如阴极B3、B8、B13、A16等处边壳要定期补砸。严格控制效应，尽量缩短效应时间，勤捞炭渣，保持电解质清洁，并且要密切注视原铝质量变化。

综上所述，在现代工艺技术条件下，焙烧启动、后期管理和技术条件的选择以及操作对电解槽寿命和电流效率都会有很大的影响，为了延长电解槽寿命，从工艺、管理应做好以下几方面的工作：①采用焦粒焙烧法；②加强3个启动后期管理，建立良好的高分子比侧部坚硬而稳定炉帮；③选择适宜的工艺技术条件并保持稳定；④选择采用有TiB2涂层的含30%石墨质阴极可以减少钠的渗透；⑤若电解槽一旦出现破损情况的话，则可以通过改变工艺技术条件来延长槽寿命。 4 结束语

铝电解槽寿命与铝电解槽槽型结构设计、筑炉工艺技术、材质、焙烧启动技术、生产管理技术等诸因素直接相关。理想的预热焙烧启动技术应该是热冲击小、温度梯度不大、膨胀应力小、可尽量避免阴极碳内衬破损的技术。现行的预热焙烧启动技术中焦粒预热焙烧技术在我国使用较为普遍，并在不断改进焦粒铺设方法以及使用分流器的条件下，尽量使阴极在焙烧启动时电流分布均匀，温度梯度较小。选定合理的焙烧启动技术，以科学理论和技术为依据，制定科学合理的焙烧启动制度并严格执行，并不断优化工艺，以延长电解槽使用寿命。在电解槽启动后，后期管理也非常重要。其应合理设定电解槽各项技术条件，避免技术条件的大起大落，以保证电解槽顺利转入正常生产。电解槽的运行平稳，不仅能提高电流效率，降低能耗，降低劳动强度，也有利于延长槽寿命。 参考文献

[1] 杨建红，殷恩生.现代工艺条件下预焙铝电解槽破损原因及解决对策[J].矿冶工程，2000，20（4）：7-9.

[2] 李少雄，赵洪生，李生元，等.135kA预焙阳极电解槽延长槽寿命的生产实践[J]. 轻金属，2006，（3）：28-30. 作者简介

李振国（1969-），男，内蒙古包头市人，毕业院校：天津工业大学，专业：电气工程及其自动化，学历：大学本科，现就职：包头铝业有限公司电解二厂，研究方向：电解铝冶炼自动控制技术。