预焙阳极电解槽炉底破损的修补及维护方法

　　摘要：分析了75kA中间下料预焙槽炉底破损的原因，提出了炉底破损的具体修补方法及维护技术，有效延长了破损电解槽的使用寿命，取得了一定的经济效益。

　　关键词：中间下料预焙槽；炉底破损；修补；维护；寿命。

　　山西龙门铝业有限公司(简称龙铝)是一年产12000吨原铝的小型铝电解生产企业。生产多年来，电解槽的使用寿命一般为4年。个别达到10年之久，在对破损槽的修补维护实践中，经过十几年的摸索，取得了一定的经验，是部分破损电解槽能延长正常生产数月。最长达三年多。取得了较好的经济效益。

　　生产中电解槽的破损是难免的，当生产数年后，由于阴极炭块吸钠后膨胀以及铝液和强腐蚀性的电解质对槽内衬的侵蚀，导致电解槽炉底破损停槽。影响产量与其它经济效益。向我公司75kA中间下料预焙槽，从停槽到大修重新启动，周期大约19天，每台槽大修费用约6万元，加上焙烧启动费用及槽日损失，经济损失较大，因此加强对破损电解槽的修补与维护，最大限度地延长电解槽的使用寿命是铝电解行业共同关注的课题。笔者就多年来在破损电解槽的修补与维护的技术进行探讨。

　　1.预焙槽破损的判断方法

　　1. 1根据原铝中铁含量的升高判断

　　电解槽破损的迹象是电解槽铁含量升高，正常槽铁含量一般小于0.14%，如果电解槽正常生产没有熔化阳极钢爪，又无铁工具和等外铝加入，原铝中铁含量突然升高，并逐日增高，可以初步判断电解槽炉底开始破损，高温熔融的电解质和铝液已渗透倒破损炭块缝隙中，开始熔化阴极钢棒，导致原铝中铁含量升高。

　　1. 2根据阴极小母线等距压降的变化判断

　　生产中正常的电解槽，各阴极钢棒小母线的等距压降基本是相同的，因阴极钢棒小母线的材质、截面、长度是一致的，阴极小母线的等距压降与通过的电流成正比。而对破损槽，由于炉底已形成铝液的通道，使该处局部电阻减少，通过的电流增大，导致阴极小母线的等距压降的提高。

　　1.2.1测量所用工具

　　测量方法非常简单，无需制作专用工具，用阳极工作中常用的等距压降测量仪即可完成。测量部位：阴极钢棒与大母线之间的铝软带。测量时应避开小母线两端的焊点，选择较平的铝软带，并保持接触点接触良好。以减少测量误差。

　　测量完毕对各测量点进行分析可发现电解槽炉底破损部位等距压降明显升高，可判断出该阴极钢棒周围有破损迹象。

　　1.3利用阴极钢棒温度差异判断

　　一般情况下，电解槽炉底结构基本是一致的，因此阴极棒头的散热面积和散热形式基本相同的，阴极棒头之间的表面温度相差不大，一般在15～25℃之间，而当某一阴极钢棒周围出现破损，形成铝液通道时，一方面使使炉底与阴极棒之间的热量传递速度加快，另一方面使破损部位电流集中，导致阴极钢棒电流密度升高，使棒头产生的焦耳热明显增多。使破损处的阴极棒温度升高。由此确定该处有破损迹象。

　　1.3.1测量工具及方法

　　测量所用工具：红外线测温仪。测量部位：阴极棒头。测量时要清除表面的积尘。对一些较明显的阴极钢棒要反复测量几次，减少误差。

　　在实际工作中，上述三种方法应同时进行，综合分析，能有效减少误差。准确判断出电解槽破损部位。十几年来我们使用三种方法对电解槽破损部位进行判断，未出现过判断失误。有效避免了炉底破损发生漏槽事故。

　　2.破损电解槽的修补方法

　　2.1修补部位的确定

　　对炉底破损的电解槽修补时，首先要确定出破损部位、范围、和破损程度，以便采取相应措施。检查方法是：根据电解槽炉膛宽度制作检查炉底的长铁钎，(象我公司电解槽宽为2.93米，2～3米即可)，将长铁钎弯成10～20 cm的直角钩，将钩尖朝下阴极底部，按照底块和底缝排列的纵横顺序，在初步确定的破损部位逐渐钩探，寻找破损部位，根据多年的经验我们发现：破损部位由于电阻小通电多，此处炉底干净无沉淀，根据这个特征很容易找到破损部位。在检查时由于每个人的感觉有一定差别，所以要多人检查感觉综合分析，防止个人行为。且要做到仔细认真，用力均匀，避免用力过猛，恶化破损部位。

　　2. 2修补所用材料及工具的准备

　　材料：镁砂、氟化钙，碎炉底结壳块(粒度≤4 cm)，以及刨炉料。

　　工具：平时常用的操作工具即可，无需制作专用工具。

　　氟化钙和镁砂是不溶于铝液而呈沉淀状态的物质，是一种补炉底破损的适宜物料，在修补破损槽时，为操作方便，可用铝液与干燥的镁砂、氟化钙混合料制成大约10cm厚左右的饼形状补炉材料。其大小由修补的部位大小而定。

　　2.3修补破损电解槽的具体操作

　　修补前要将补炉工具预热好，特别是冬季。吊出阳极，捞净炉底沉淀，把制好的补炉材料放置在已预热的漏铲上，用钎子或大钩压住，准确送到破损部位，操作过程需要两人协调配合。补炉材料放完后，取几块铝锭轻轻压倒补炉材料的上面，用钎子压数分钟，使补炉材料周围有所冷却易形成结壳，有利于补炉材料覆盖在破损部位。勤观察原铝中铁含量的变化，一两天后如铁含量逐渐下降，说明修补成功，否则重新修补。修补料在破损处结壳，阻止了铝液的渗透。因此铁含量下降是修补成功的标志。但有效时间不会太长，需隔一定时间检查并再次修补。

　　2.4尽量减少破损部位的导电

　　对温度、压降偏高，能准确定位破损部位周围的阴极钢棒，将与大母线相连的软带切断(向我公司75kA预焙槽切断数不超过2组)，使其断路，防止阴极钢棒因导电过大而加速钢棒熔化。操作时一定要慎重，准确认定正在熔化的钢棒，否则所得其反。

　　3.对炉底隆起破损的电解槽的补救方法

　　此类破损槽，主要是由于炭素材料吸收钠而产生膨胀引起破损，一般破损部位在电解槽中间，具体位置较难确定，多发生在生产周期3年以上的电解槽上，此类槽修补成功率极低，只有5%(龙铝的经验)。

　　修补的主要材料氟化钙。

　　修补方法是：将500～800kg的氟化钙分几次加入料箱中，与氧化铝混合一起加入到槽。由于氟化钙比重较大，易沉淀到炉底，覆盖到炉底破损部位，阻止了铝液、电解质的进一步渗透，此法要反复进行，能使一少部分破损电解槽，修补成功。向我公司39#电解槽，生产有4年多，炉底隆起较严重，今年5月初铁含量达到0.55%以上，综合分析该电解槽已破损，破损部位较难确定。只能用此法进行补救。将700kg的氟化钙分两次加入到料箱中，并采取了一定的维护措施，一周后铁含量下降到0.19%，半月后电解槽恢复正常。效率达到了90%。但由于炉底上抬，日常维护较困难。一直生产到2004年11月份才计划停槽。停槽时原铝中铁含量稳定在为0.15%。并未有破损迹象。刨炉时发现中间第5、6根阴极钢棒有熔化的痕迹，这说明5月份的修补是成功的。

　　4.破损电解槽的维护技术方法

　　电解槽一旦发生破损，根据生产组织和效益要尽最大努力延长其使用寿命。对破损电解槽除修补外，还需制定必要措施加强维护。我们在长期的实践中，总结出一套破损槽修补后的维护方法。

　　4.1技术条件的调整

　　电解槽修补后为了使修补炉料冷却结硬，需要炉底冷却，方法是适当提高铝水平2～3公分，提高炉底散热，有利于修补炉料结硬，并减少下料间隔，保持炉底有一定的沉淀，修补后的炉底压降上升大约30～60cm,可将槽电压提高50～100mv.维护过程中，要严格控制阳极效应，避免长时间烧效应，将阳极效应控制在0.3次/槽日以下，维护技术条件见表1。

　　表1为破损电解槽技术条件条件分类铝水平cm电解质水平分子比槽温℃效应系数槽电压正常槽20～22 20～22 2.4～2.65 935～945≤0.4 4.25～4.3 破损槽24～27 17～20 2.5～2.75 935～950≤0.3 4.3～4.35

　　维护破损电解槽技术条件的合理配合，是修补成功后的电解槽恢复正常生产的基础，否则将使修补作用效果大减，上述技术条件在我公司维护破损电解槽中发挥了重要作用。在我公司得到了推广。

　　4.2破损电解槽的日常维护管理

　　为使破损电解槽逐渐恢复正常生产，除调整技术条件外，还需制定相应的操作制度，其中保持稳定最为重要，杜绝因操作不当引起槽况波动。在破损槽的维护中笔者认为应抓好以下几点：

　　1)对修补成功的电解槽要勤检查修补部位的状况，要多次进行修补，不能修补一次就万事大吉。隔20～30天对破损部位，进行再次修补。

　　2)合理调整下料间隔，保证打壳下料系统正常运行，严格控制阳极效应，将效应时间控制在4分钟以下。

　　3)严格控制出铝进度，防止大起大落。保持槽况稳定。

　　4)密切注视铁含量的变化，每日测定槽温的变化，准备必要的工具，防止漏炉事故的发生。

　　5)提高阳极工作质量，杜绝异常电压的发生，勤捞炭渣。保持电解质清洁。

　　5.效果分析

　　多年来，我们在破损电解槽的修补与维护方面做了大量的工作，积累了丰富的经验，有效地延长了破损槽的使用寿命，为公司带来了一定的经济效益。

　　6.结语

　　铝电解生产中，电解槽的破损是难免的，但是加强对破损电解槽的管理，有效科学的修补、合理的维护可以使部分破损槽恢复到正常生产，延长使用寿命的。