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鋁電解槽是鋁電解生產(chǎn)的主要設(shè)備，鋁電解槽壽命的長短不僅標(biāo)志著鋁電解槽工業(yè)的技術(shù)水平，而且直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)穩(wěn)定和經(jīng)濟效益。因此，對槽壽命問題的研究一直是鋁電解生產(chǎn)、科研、設(shè)計各方面普遍關(guān)注的重要課題。
1 中鋁貴州分公司槽壽命現(xiàn)狀
貴州分公司160kA大型預(yù)焙槽是70年代末從日輕引進的技術(shù)和設(shè)備，設(shè)計槽壽命僅為1200天。多年來，經(jīng)過工程技術(shù)人員的消化、吸收和摸索，各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有了較大的進步，槽壽命已從第一代槽平均壽命的1249. 32天延長到目前的平均槽壽命1750天以上，部分生產(chǎn)槽齡已超過3000天，達(dá)到了世界先進水平。表1列出了貴州分公司電解二、三系列160kA預(yù)焙槽近幾年的槽壽命情況。
目前，我國大型預(yù)焙槽平均壽命為1500天左右，而國外大型預(yù)焙槽壽命-般為2500～3000天，差距十分明顯。
2 影響鋁電解槽壽命的因素
鋁電解槽壽命的延長受到各種條件的制約，概括起來，影響因素有以下幾個方面：
2.1 電解槽設(shè)計的合理性
電解槽設(shè)計的合理與否直接影響電解槽壽命，主要包括以下幾個方面：
2.1.1 電解槽的"三場"設(shè)計
電解槽的"三場"是與鋁電解槽過程密切相關(guān)的幾個物理場的總稱，包括電場、磁場、力場、熱場、流速場等。三場設(shè)計的主要目的是使電解槽在更穩(wěn)定的狀態(tài)下生產(chǎn)，使電解槽能較快形成規(guī)整爐膛、穩(wěn)定爐幫。減小鋁液在電解槽的波動，降低鋁液流速，減弱對形成爐幫的沖刷作用，也使?fàn)t底炭塊間的溫度更趨于均勻，提高電解槽壽命。
2.1.2 內(nèi)襯設(shè)計
目前大型預(yù)焙槽內(nèi)襯的設(shè)計原則均為側(cè)部散熱、底部保溫，這樣有利于電解槽在啟動后期盡快形成規(guī)整的爐膛。根據(jù)多年的生產(chǎn)實踐證明，我廠160kA電解槽的側(cè)部散熱不是很好，不易形成理想的爐幫，這對延長槽壽命有-定的影響，
2.1.3 槽殼結(jié)構(gòu)與槽型設(shè)計
槽殼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于側(cè)部，特別是大面結(jié)構(gòu)。側(cè)部結(jié)構(gòu)一般設(shè)計為通風(fēng)散熱型，以降低側(cè)部鋼板溫度，利于爐幫生成。我廠160kA預(yù)焙槽采取的是單圍帶搖籃架結(jié)構(gòu)，由于設(shè)置了二翼板，影響氣流通過。側(cè)部槽殼溫度相對較高。
2.1.4 母線設(shè)計
電解槽母線配置直接影響槽內(nèi)磁場的分布，應(yīng)盡可能使之均勻分布，降低鋁液和電解質(zhì)的流動沖刷。
2.2 筑爐材料的選擇和砌筑質(zhì)量
陰極爐膛砌筑所用的材料品種繁多，形狀各異，砌筑方法也比較復(fù)雜，與電解槽壽命的關(guān)系密切。現(xiàn)在使用較多的干防滲料、側(cè)部異型碳塊、碳化硅側(cè)部碳塊等均屬于此類。選購砌筑材料時應(yīng)嚴(yán)格參照并符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，砌筑時須嚴(yán)格按工藝技術(shù)規(guī)程和崗位操作規(guī)程進行。
2. 3 炭塊質(zhì)量和組裝質(zhì)量
鋁電解槽陰極炭塊直接與高溫腐蝕性電解質(zhì)熔鹽接觸，炭塊質(zhì)量和組裝質(zhì)量對提高槽壽命有決定性影響。
2. 4 電解槽的焙燒啟動及正常生產(chǎn)期管理
2. 4. 1 焙燒
預(yù)焙槽的焙燒，主要是烘干爐體、燒結(jié)底部炭糊并提高陽極和陰極溫度，以利于下一步的啟動。目前鋁工業(yè)一般采用三種焙燒方法，即鋁液焙燒、炭粒(粉)焙燒和燃料焙燒。我公司目前生產(chǎn)槽多數(shù)采用的是鋁液焙燒，混合料(石墨粉+煅后焦)焙燒法正逐步普及，通過資料了解，燃料焙燒法目前國內(nèi)只有平果鋁廠試驗過，也獲得了成功。
2. 4.2 啟動
鋁電解槽的啟動是使電解槽從焙燒結(jié)束轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)的過程。啟動可分為干法啟動和濕法啟動，其目的是通過電流產(chǎn)生的熱量熔化冰晶石等原料形成鋁電解生產(chǎn)所必須的電解質(zhì)，同時進一步加熱爐內(nèi)襯及清除槽內(nèi)雜物如炭渣等。啟動過程應(yīng)視焙燒情況盡量減小對爐內(nèi)襯的熱沖擊。啟動后期要保持較高的電壓和陽極效應(yīng)系數(shù)，使電解槽逐漸建立起穩(wěn)定的能量平衡和物料平衡，使槽子盡快形成規(guī)整爐膛。啟動時盡可能避免采用干法啟動，以免產(chǎn)生早期破損。
2. 4. 3 正常期的生產(chǎn)管理
在正常生產(chǎn)期間，技術(shù)條件的選擇和平穩(wěn)保持對電解槽壽命有著重要意義。只有保持平穩(wěn)的技術(shù)條件，抓好正常生產(chǎn)期間的熱量、能量和物料平衡，才能取得良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，避免電解槽早期破損。
3 延長電解槽壽命的措施
3. 1 炭素廠要生產(chǎn)出高質(zhì)量的陰極炭塊和糊料
電解槽內(nèi)襯材料主要是炭素材料、耐火材料和保溫材料，其中最關(guān)鍵的材料就是陰極炭塊和糊料 (包括鋼棒糊、炭間糊、周圍糊等)。貴州分公司生產(chǎn)的陰極炭塊，是全國最好的產(chǎn)品之一，在嚴(yán)格控制進廠原料如瀝青、煤焦油、無煙煤、瀝青焦質(zhì)量的前提下嚴(yán)格控制好如燃燒、配料、混捏、成型、焙燒等工序的工藝技術(shù)條件，生產(chǎn)出符合表2和表3質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)碳塊和陰極糊產(chǎn)品供電解生產(chǎn)使用。
3.2 提高電解槽內(nèi)襯的砌筑安裝質(zhì)量
電解槽內(nèi)襯砌筑安裝質(zhì)量的好壞直接影響電解槽壽命，必須抓好電解槽內(nèi)襯的每一步安裝砌筑，特別要抓好側(cè)部碳塊砌筑和邊縫扎糊工序的質(zhì)量。如側(cè)部碳塊與槽殼間有縫隙，中間夾有空氣，則增加側(cè)部熱阻，不利于側(cè)部爐幫的形成。如扎糊不良，則熔體會通過其間縫向下滲透，輕者使?fàn)t體隆起，重者熔體直接滲透到陰極鋼棒，熔化鋼棒從鋼棒窗口竄出槽外，造成漏爐。
3. 2.1 確定扎固施工方案
根據(jù)扎固施工尺寸確定扎固糊的種類及壓縮比、用量，并根據(jù)不同糊料的性質(zhì)確定施工的工藝參數(shù)及搗固方法。對不同電解槽，其周圍糊、立縫的尺寸不盡相同，
3. 2. 2 扎固施工中必須嚴(yán)格控制的重要工藝參數(shù)
a壓縮比
根據(jù)電解生產(chǎn)實踐，電解槽焙燒不充分或內(nèi)襯中含水分過大都容易導(dǎo)致電解槽的早期破損，這是因為正常情況下，內(nèi)襯中的水分在焙燒、啟動、生產(chǎn)時，將會緩慢從內(nèi)襯中釋放出來;如果啟動初期電解槽底部溫度較低，水分沒有完全蒸發(fā)，當(dāng)達(dá)到正常溫度時，水分全部蒸發(fā)，使內(nèi)襯中(主要是扎固糊)水蒸汽壓力過大，從側(cè)部陰極鋼棒窗口和碳塊向上的縫隙中擠出，則可能導(dǎo)致內(nèi)村破損。壓縮比決定了扎固后碳糊的密實程度和內(nèi)襯強度及水分含量， 必須嚴(yán)格控制在要求的1.55∶1以上。
b溫度
我廠采取熱扎固的扎固方法，溫度控制至關(guān)重要。它包括糊料溫度、碳塊溫度和槽基溫度等。在熱扎固施工中若溫度控制不好會導(dǎo)致碳糊扎后開裂而造成內(nèi)襯破損，一般熱扎固溫度控制在70℃～120℃之間。
c風(fēng)壓
我廠采用的是風(fēng)動搗固機，要求扎固時各風(fēng)動搗固機的分管風(fēng)壓不低于5.5kg/cm2。
d時間
在熱扎過程中，周圍糊是分區(qū)扎固，由于面積大，一般要分兩次才能扎固完成，因此會產(chǎn)生接頭。若兩次扎固時間相隔太久就會造成接頭處因糊料冷卻形成分層，因而兩次扎固時間間隔應(yīng)盡量短。
在扎固施工過程中必須對以上參數(shù)進行嚴(yán)格控制，對施工的每一個步驟質(zhì)量進行認(rèn)真檢查。
3.3 嚴(yán)格按工藝規(guī)程加強電解槽的焙燒啟動管理
電解槽焙燒的原則是使陰極燒成一個整體，升溫一定均勻。無論是鋁液焙燒還是我公司自行研發(fā)的混合料焙燒，在電解槽通電后最重要的管理就是穩(wěn)步控制升溫速度，嚴(yán)格按焙燒升溫曲線進行溫度管理，切忌溫度大起大落。
啟動電解槽的首要原則是使槽內(nèi)襯溫度均勻分布，不致形成過大的溫度梯度，啟動時盡量采用濕法啟動，并適當(dāng)控制人工效應(yīng)電壓和時間。啟動后制訂合理的技術(shù)條件，使電解槽盡快向正常生產(chǎn)階段發(fā)展。啟動初期盡可能少進行邊部加工作業(yè)，依靠自然結(jié)晶形成爐幫。
3. 4 注重正常生產(chǎn)期的管理
延長電解槽壽命的關(guān)鍵是加強其正常生產(chǎn)期管理。正常生產(chǎn)管理的內(nèi)容是采用合理的工藝技術(shù)條件("四低一高")，始終保持電解槽規(guī)整的爐膛。因此正常生產(chǎn)期就要建立電解槽理想的能量平衡狀態(tài)、物料平衡狀態(tài)、電磁場平衡狀態(tài)等。這方面的論述較多，在此不再說明。
