目前, 我国一般铝电解槽的使用寿命都在3年至5年之间, 少数可达到5年至7年, 影响电解槽寿命的综合因素有:设计、材质、筑炉、焙烧启动及操作管理等方面 (设计占20%, 材质占10%, 筑炉占20%, 焙烧启动占25%, 操作管理占25%) , 随着科学技术的发展, 大型预焙槽计算机模糊控制技术的应用、人员技能水平的提高、生产操作管理因素所占的百分比例有所降低, 然而随着社会的飞速发展, 设计与材质的质量关有所增加, 从而可以看出影响电解槽寿命的因素是相互关联、密切联系的, 它们之间的关系是不可分隔的。
下面逐个对影响电解槽寿命的因素加以分析。
设计受力合理的槽壳结构, 不但是电解槽整体重量的承受体, 而且也是电解槽内应力的缓冲体, 刚柔适度的槽壳, 受力点分布合理的支撑钢架, 可以有效地缓冲内衬膨胀时产生的强大应力, 消除或减轻电解槽炉底隆起和槽壳向外膨胀的现象。
目前, 在大型预焙槽上均采用“摇篮式”支撑结构, 具有较强的强度, 受力均匀, 缓性强, 材料节省等优点, 可以有效的控制槽壳变形, 炉底隆起, 消除槽壳破损, 撕裂等作用, 对于延长内衬、槽壳使用寿命具有良好的效果。电解槽槽壳四角改成圆弧形状, 可以有效地控制角部裂开现象。适当增强槽壳强度, 特别是上带的强度, 也有助于阻止中缝裂开, 对延长电解槽的使用寿命有较大的好处。
目前能够满足阴极碳块质量要求的材料有半石墨碳块和石墨化碳块, 此材料的选择、内衬材料的运输, 必须严格符合技术要求, 严禁日晒雨淋、强裂震动和表面受潮。
铝电解槽阴极内衬砌筑质量不好, 往往会引起早期破损停槽, 为此, 电解槽内衬砌筑质量, 必须无条件地严格按各工序的施工规范和质量技术标准进行, 不可忽视, 麻痹大意。
一般电解槽的预热和启动方法的好坏, 是引起电解槽早期破损的原因之一, 因此, 采取合理的焙烧启动方法是非常重要的, 也是炼铝者研究的一个课题。
目前, 国内大型预焙槽的预热方法匀采用焦粒变电流预热法, 无论采用哪种预热方法, 都必须要保证炉底温度分布均匀, 逐渐升温, 升温速度不能太快, 按计划保证足够的预热时间, 避免局部过热、过冷, 温度上升时快时慢, 这样可以消除和减缓碳块产生热裂纹, 减轻启动后钠及电解质等物的侵蚀, 碳块温度达到900℃以上时, 最好接近生产温度950℃左右, 这样可以使碳块的扎固糊良好焦化粘接严密, 也能促使启动期间产生的碳一钠化合物分解, 有效地抵制钠的侵蚀。
由于直流电几乎是从阳极垂直导入阴极, 因此预热期间电解槽边部温度较低, 边部扎糊预热不良, 为了避免启动时边部直接接触高腐蚀液体电解质, 通电前务必要求装好炉, 用电解质块砌好沿墙, 这样可以有效地保护边部不受突发性高温热冲击, 待电解槽启动后, 随着砌筑体逐渐熔化, 边部温度逐步升高, 使其得以缓慢焙烧焦化, 保证边部扎糊不开裂、不起层, 侧部碳块不出现热震裂。电解槽焙烧时问的长短取决于焙烧槽是否具备了开动条件, 如焙烧槽温度达到900℃, 已基本接近生产槽温950℃左右, 中缝电解质已基本连通, 两大面处也有了一定量的电解质, 阴极工作良好, 即可进入启动阶段。生产实践证明, 电解槽的焙烧时间与焦粒层的厚度有直接关系, 电解槽的启动尽量采取灌液体电解质的湿法启动, 启动期间液体电解质量大, 槽内温度均匀, 电解质清洁, 炉底沉淀极大, 不会出现炉底局部过热而破坏内衬, 启动过程中不能向电解槽冲添加氟化钠或碳酸钠, 以免在启动高温期间大量析出钠而强烈侵蚀碳系内衬。含钠物质必须在启动完毕后一定时间, 待槽温开始下降时进行添加, 启动中严禁停电, 要求电流必须稳定, 以免发生电解质凝固, 使炉底生成大量沉淀, 出现受热不均, 从而严重影响电解槽槽寿命。
电解槽自从焙烧启动后到炉膛的形成是非常重要的, 重点是要使电解槽形成坚实规整的槽膛内型, 电解槽槽膛形成的好坏, 直接关系到电解槽能否走向正常生产, 也关系到电解槽的使用寿命的长短。因此, 在此期间不能出现冷行程或槽温居高不下, 严格按基准保持好各项技术条件, 不能使温度降的太快, 影响内衬温度均衡或出现冷槽。保证电解槽长期稳定运行, 可以有效地延长电解槽内衬使用寿命。生产中首先应保证各项技术条件, 控制在要求范围内, 保持稳定的热平衡和槽膛内型, 提高各项作业质量, 及时消除可能引发病槽的潜在因素, 使电解槽长期平稳运行, 以延长电解槽的槽寿命。
随着社会的飞跃发展, 电解槽也在日新月异的演变, 由小型自焙电解槽转变为大型预焙电解槽, 与国内外同行业相比, 我国的铝电解槽槽寿命还远远不如人家, 无论在设计、材质、筑炉质量、焙烧启动、后期生产操作管理方面比较落后, 因此如何延长电解槽槽寿命是我们应该不懈去追求的目标, 我深信我们在今后的大修槽中, 严抓设计、材质、筑炉质量、焙烧启动及生产操作管理, 做到任何一个细节问题我们都不放过, 都严格按规程进行操作, 我相信我们的电解槽槽寿命一定会得到提高。
摘要：我们通过对一期200kA预焙槽停槽的实际情况分析, 发现致使200kA电解槽破损到停槽的原因和影响电解槽槽寿命的因素, 本文对如何延长电解槽槽寿命提出了几点建议, 尽供参考, 因为电解槽的槽寿命直接关系到企业的经济效益, 关系到企业今后的发展道路, 关系到企业的生死存亡。因此, 提高电解槽的寿命是当前铝行业至关重要的课题。
关键词：预焙铝电解槽,设计,材质,筑炉,焙烧启动,生产管理操作
[1] 田应甫.大型预焙铝电解槽生产实践[M].长沙:中南工业大学出版社, 2003.
[2] 任永杰, 刘继军.预焙槽炼铝的焦粒焙烧和启动工艺[M].兰州:甘肃文化出版社, 2000.
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