延长大型铝电解槽寿命的研究

论文摘要

我国大型铝电解槽的平均槽寿命较低，一般为1500天左右。国外先进国家同类型的电解槽的平均寿命可以达到2500天左右。因此，我国的铝电解槽总体水平与国外相比，有较大的差距。其中铝电解槽寿命是一个主要方面。铝电解槽寿命问题直接影响电解铝的生产成本和生产效率，因此延长大型铝电解槽寿命研究对发展我国铝电解工业具有重要的意义，是电解铝企业的一贯追求。本文正是在此基础上，系统地研究了各种因素对电解槽寿命的影响，提出并肯定了延长电解槽寿命的一些措施，对今后电解生产有一定指导意义。 根据20多年的生产实践和对内衬破损电解槽的解剖得知，铝电解槽内衬破损表现在炭阴极破损、侧部炭内衬破损和底部保温层受侵蚀破损。由于这些部位的破损导致铝电解槽使用寿命的缩短。分析铝电解槽内衬破损的原因，有筑炉材料的选择，筑炉质量，启动质量，后期的生产管理，其中启动后中后期生产管理影响的因素最大。 选择了160kA和300kA大型预焙铝电解槽进行了延长铝电解槽使用寿命的工业试验，试验的时间为5年。试验结果表明，采取下述技术措施有利于延长铝电解槽的使用寿命。 1)选用石墨化程度较高的阴极炭块和与之相适应的捣缝糊料； 2)侧部采用氮化硅结合碳化硅砖做内衬，抗腐蚀能力强，并可以加快侧部炉帮的形成； 3)阴极下部铺设一层干防渗料，可以起到阻滞电解质向保温层渗透的作用；

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• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 筑炉因素对电解槽寿命的影响
• 1.1.1 筑炉材料对槽寿命的影响
• 1.1.2 筑炉工艺对槽寿命的影响
• 1.2.1 电解槽的能量平衡
• 1.2.2 电解槽的磁场
• 1.2.3 电解槽的生产工艺制度
• 1.2.4 电解槽用的阳极质量
• 1.2.5 自动化控制
• 1.3 设计因素对电解槽寿命的影响
• 1.3.1 电解槽“三场”平衡
• 1.3.2 选用材料对电解槽寿命的影响
• 1.3.3 电解槽其他设计对槽寿命的影响
• 1.4 焙烧工艺对电解槽寿命的影响
• 1.4.1 焙烧方法对电解槽寿命的影响
• 1.4.2 升温速度对槽寿命的影响
• 1.5 启动工艺对电解槽寿命的影响
• 1.5.1 效应启动
• 1.5.2 无效应启动
• 1.6 正常生产管理对槽寿命的影响
• 第二章 铝电解槽内衬破损现象
• 2.1 铝电解槽炭阴极破损现象
• 2.2 铝电解槽碳素侧衬破损现象
• 2.3 铝电解槽底部保温层破损现象
• 2.4 铝电解槽侧部破损的表现形式
• 2.4.1 漏炉
• 2.4.2 铝液中含铁量急骤升高
• 2.4.3 阴极炭块隆起
• 2.4.4.炉底电压降超高
• 2.4.5 侧部或小面漏槽
• 2.4.6 钢壳发红
• 第三章 铝电解槽内衬破损原因分析
• 3.1 铝电解槽中阴极炭块的变异
• 3.2 阴极炭块受钠的侵蚀
• 3.3 电解质向阴极炭块中的渗透
• 3.4 铝电解槽阴极内衬成份的分析
• 3.5 阴极钢棒的变异
• 3.6 保温层的变异
• 第四章 延长铝电解槽寿命的对策
• 4.1 选择优质的筑炉材料
• 4.1.1 采用高质量阴极炭块
• 4.1.2 采用良好的阴极糊料
• 4.1.3 采用侧部绝缘材料
• 4.1.4 采用异型侧部块和大块阴极块
• 4.2 改善槽底保温层的结构
• 4.3 保证筑炉质量
• 4.4 铝电解槽焙烧与启动方面的措施
• 4.5 正常生产中宜采取的措施
• 4.5.1 正常加料操作
• 4.5.2 电解槽生产的全过程实行计算机控制,采用可靠的高性能软件
• 4.5.3 建立电解槽理想的能量平衡状态
• 4.5.4 建立电解槽理想的物料平衡
• 4.5.5 规范更换阳极和出铝操作
• 4.6 电解槽阴极内衬破损的维护
• 4.6.1 槽内衬破损部位的检查判断
• 4.6.2 破损槽维护措施
• 4.6.3 电解槽漏炉的补救措施
• 4.6.4 修补后的电解槽管理
• 第五章 延长铝电解槽寿命的工业试验
• 5.1 电解槽型选择
• 5.1.1 160kA中间下料预焙槽
• 5.1.2 300kA大型中间下料预焙槽
• 5.2 试验方法
• 5.2.1 筑炉材料
• 5.2.2 筑炉方法
• 5.2.3 焙烧制度
• 5.2.4 启动工艺
• 5.2.5 正常生产管理制度
• 5.3 试验结果
• 5.3.1 160kA中间下料预焙槽寿命统计结果及其分析
• 5.3.2 300kA大型中间下料预焙槽的槽寿命统计结果及其分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读博士期间完成的论文