預(yù)焙陽極電解槽側(cè)部碳塊破損后的修復(fù)

張保社

（新疆有色金屬工業(yè)集團(tuán)稀有金屬有限責(zé)任公司可可托海836300）

預(yù)焙陽極電解槽側(cè)部碳塊破損后的修復(fù)

張保社

（新疆有色金屬工業(yè)集團(tuán)稀有金屬有限責(zé)任公司可可托海836300）

分析了75 kA預(yù)焙槽側(cè)部損壞的各種原因，并調(diào)整工藝技術(shù)等改善側(cè)部爐幫。通過不停槽熱補(bǔ)后延長其生產(chǎn)周期。

預(yù)焙電解槽爐幫側(cè)部破損熱補(bǔ)

鋁電解槽通過焙燒、啟動，構(gòu)建爐膛，逐步轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，但由于受筑爐質(zhì)量、焙燒效果、日常技術(shù)條件保持等影響，時常出現(xiàn)化爐幫，吃側(cè)部碳塊，甚至出現(xiàn)漏槽事故?？煽赏泻ｄX業(yè)公司為75 kA預(yù)焙電解系列，共有24臺電解槽。每年有3臺以上電解槽存在側(cè)部碳塊破損現(xiàn)象，電解槽的破損，嚴(yán)重影響了電流效率的提高。針對以上情況，維護(hù)電解槽的生產(chǎn)運(yùn)行，延長電解槽生產(chǎn)壽命，穩(wěn)固側(cè)部爐幫，提高效率，成為日常電解槽管理的重點(diǎn)。通過長年生產(chǎn)實(shí)踐，摸索出一套在生產(chǎn)過程中，對電解槽進(jìn)行修補(bǔ)和管理的經(jīng)驗(yàn)。電解槽側(cè)部修補(bǔ)后，有利于重新規(guī)整爐膛、減小槽內(nèi)鋁液的水平電流，提高電流效率，有效延長電解槽生產(chǎn)壽命。

1 側(cè)部碳塊破損的原因

在鋁電解中，理論上陰極碳塊和側(cè)部碳塊是不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的，但實(shí)際上陰極內(nèi)襯很少能達(dá)到10年以上。對于側(cè)部碳塊而言，影響其壽命的主要因素有：

⑴電解槽側(cè)部散熱不良，較高的槽側(cè)部溫度使電解質(zhì)不能有效的凝結(jié)在側(cè)部碳塊上，形成伸腿結(jié)殼。伸腿結(jié)殼能防止化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕作用和物理侵蝕，特別是在熔融電解質(zhì)區(qū)和熔鋁區(qū)均存在這兩種腐蝕作用。側(cè)壁結(jié)殼的不足引起的腐蝕，導(dǎo)致側(cè)部碳塊被腐蝕穿孔，最終引起槽殼發(fā)紅、熔化、漏槽。

⑵鈉的滲透。在鋁電解過程中，有少量的鈉生成，鈉通過擴(kuò)散滲透進(jìn)入碳塊，形成碳化合物，使碳塊的體積膨脹而變酥松，電解質(zhì)和鋁液侵入造成碳塊的破損。

⑶物理機(jī)械的破壞。由于側(cè)部散熱不良，槽側(cè)部溫度較高，使電解槽不能形成好的側(cè)部爐幫，引起的邊部加工頻繁和方法不當(dāng)，會對側(cè)部碳塊造成機(jī)械破壞而損耗。

⑷砌筑工藝及材料質(zhì)量。在電解槽大修過程中，砌筑內(nèi)襯、碳塊質(zhì)量以及砌筑工藝操作是直接影響電解槽生產(chǎn)壽命的重要因素之一。砌筑材料質(zhì)量出現(xiàn)差異和砌筑工藝及作業(yè)人員的責(zé)任心，能夠使側(cè)部碳塊和爐幫的穩(wěn)固受到影響。

⑸人為作業(yè)影響。在電解生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)更換陽極、邊部加工等作業(yè)，但由于操作不當(dāng)，技術(shù)水平等原因，將已形成的側(cè)部爐幫打掉，甚至損壞側(cè)部碳塊，使之很難修復(fù)，進(jìn)而影響電解槽使用壽命。

2 側(cè)部碳塊的修補(bǔ)

側(cè)部碳塊破損或局部損耗殆盡后，電解質(zhì)和鋁液會與槽鋼殼直接接觸，致使該處的槽鋼殼經(jīng)常發(fā)紅，稍一疏忽就會造成鋼殼熔化被擊穿，發(fā)生漏槽事故。根據(jù)多年生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出在不停槽的情況下，使用側(cè)部碳塊和碳糊砌筑扎固方法修補(bǔ)破損處，延長電解槽的使用壽命。具體方法如下：

⑴確定槽側(cè)部破損處部位的大小，拆卸電解槽側(cè)部破損處槽沿板。檢查確定修補(bǔ)位置。

⑵修補(bǔ)前，技術(shù)人員檢查測量電解槽鋁水平及電解質(zhì)水平，在保證電解槽平穩(wěn)的前提下，降低鋁水平及電解質(zhì)水平，目的是為在修補(bǔ)側(cè)部清理時，鋁液滲入修補(bǔ)位置。

⑶在側(cè)部破損部位大面爐幫處，加入氧化鋁殼面碎料，用風(fēng)鎬及制作補(bǔ)槽專用工具，將側(cè)部破損部位大面爐幫處加入的氧化鋁殼面碎料砸實(shí)，形成一個形似壩體，以堵塞鋁液及電解質(zhì)漏出。需要注意的是，砸時不要太靠近陽極，防止陽極長包影響電解槽正常運(yùn)行。這樣做的目的是隔斷液態(tài)鋁和電解質(zhì)與修補(bǔ)處（鋼殼）的接觸。

⑷用風(fēng)鎬將側(cè)部破損處殘留的側(cè)碳和氧化鋁料塊沿槽鋼殼清理刨出，深度到較硬的底部約50～60 cm,寬度約15 cm，長度視側(cè)部破損多少而定。

⑸把預(yù)熱致100℃碳糊加入刨出坑內(nèi)底部找平，量出修補(bǔ)處的尺寸，切割預(yù)熱好的側(cè)部碳塊嵌入，碳塊之間的縫隙，灌入碳糊砸實(shí)，碳塊與槽鋼殼間的空隙處用氧化鋁灌入。表面與原來的側(cè)碳高度一致，加蓋石棉板和槽沿板，緊固槽沿板螺絲。

⑹修補(bǔ)完成后，灌入鋁液及電解質(zhì)到補(bǔ)前水平高度，調(diào)整電壓。第二天檢查修補(bǔ)處陽極，防止陽極長包。

3 應(yīng)用效果

在生產(chǎn)實(shí)踐中，我公司8#、12#電解槽已運(yùn)行4年以上，其中8#電解槽已運(yùn)行6年，通過對局部破損處的修補(bǔ)，兩槽生產(chǎn)運(yùn)行局域平穩(wěn)，基本杜絕了槽殼發(fā)紅的現(xiàn)象，電解槽生產(chǎn)平穩(wěn)，截至目前兩槽仍在生產(chǎn)運(yùn)行，各項(xiàng)技術(shù)條件平穩(wěn)正常。

4 結(jié)束語

目前，我國75 kA系列電解槽已屬于淘汰落后工藝，但國內(nèi)有相當(dāng)量的150～200 kA大型系列電解槽在運(yùn)行，這些槽型都有可能存在側(cè)部碳塊破損和損耗等常見問題，由此造成側(cè)部漏槽，縮短電解槽生產(chǎn)壽命，經(jīng)濟(jì)損失巨大。雖然改進(jìn)槽型設(shè)計(jì)和新內(nèi)襯材料的研究使用，可以減少和避免電解槽側(cè)部滲漏，但是這種局部側(cè)碳修補(bǔ)方法對當(dāng)前運(yùn)行的電解槽沒有太大的影響，而且這種修補(bǔ)方法投資少、操作簡單，能夠有效的延長電解槽的使用壽命，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]邱竹賢.鋁電解.北京：冶金工業(yè)出版社,1982.

[2]邱竹賢.預(yù)焙槽煉鋁（修訂版）.北京：冶金工業(yè)出版社,1988.

[3]田應(yīng)甫.大型預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)實(shí)踐.中南工業(yè)大學(xué)出版, 2001.

收稿：2014-03-10