鋁電解槽筑爐工程施工方法研究

楊 亮

(十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 廣西 柳州 545007)

鋁電解槽筑爐工程施工方法研究

楊 亮

(十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 廣西 柳州 545007)

鋁電解槽已有百年的發(fā)展史，發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)很成熟了。在鋁電解槽施工的過程中最重要的施工環(huán)節(jié)之一就是筑爐。筑爐工藝的好壞可直接影響鋁電解槽的使用壽命。本文以SY500預(yù)焙陽(yáng)極電解槽型預(yù)焙槽為例，針對(duì)鋁電解槽筑爐工程施工的方法展開研究。

鋁電解槽；筑爐；施工方法

一、前言

預(yù)焙陽(yáng)極電解槽因其具有大容量、大型化以及自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)，備受人們的關(guān)注，也由此成為鋁電解槽的主要發(fā)展方向。由于電解槽的不斷更新和發(fā)展，其體積和電流值也隨之增大，相應(yīng)的也增加了其制作和安裝等方面的要求。為了能使鋁電解槽延長(zhǎng)使用壽命，并充分發(fā)揮其優(yōu)越的性能，就要嚴(yán)格控制筑爐過程中的施工技術(shù)問題。

二、鋁電解槽主要工藝

現(xiàn)金的電解鋁較常采用的是冰晶石-氧化鋁融鹽原理，就是將氧化鋁作為溶質(zhì)，采用碳素體作為陽(yáng)極材料，陰極炭塊組為陰極材料，在強(qiáng)大的電場(chǎng)作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在陽(yáng)極發(fā)生的電解反應(yīng)可以分解氧化鋁，并最終生成一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，陰極上就可以析出鋁單質(zhì)，從而把氧化鋁中的鋁電解出來(lái)，析出的液態(tài)鋁在經(jīng)過其他工藝的加工，最終得到我們所需要的鋁。陽(yáng)極產(chǎn)生的一氧化碳有毒氣體需要經(jīng)過其他工藝的處理，以免對(duì)人類身體健康產(chǎn)生危害。

三、筑爐質(zhì)量對(duì)鋁電解槽使用壽命影響

鋁電解槽的使用壽命直接關(guān)乎到其成本問題，我國(guó)大型槽相對(duì)于國(guó)外比較有很大的差距。而影響鋁電解槽的使用壽命的原因有以下幾方面：(1)筑爐工藝的質(zhì)量，(2)筑爐所使用的材料和質(zhì)量，(3)鋁電解槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，(4)焙燒啟動(dòng)，(5)電解工藝的制度與操作。這些方面的好壞都可以直接影響鋁電解槽的壽命，其中筑爐工藝和筑爐材料占有很大的比例。

四、施工方法

內(nèi)襯砌體主要內(nèi)容包括:通過扎糊的組裝方式把陰極鋼棒和碳?jí)K結(jié)合在一起，稱為陰極炭塊組裝；槽底防滲保溫材料、陰極炭塊、側(cè)部炭塊敷設(shè)、砌筑；以及陰極炭塊安裝好之后中間會(huì)有縫隙，用碳糊把炭塊之間的縫隙，炭塊與槽壁側(cè)部復(fù)合塊間的縫隙封住。

(一)筑爐的主要施工工序

筑爐的主要施工工序可以分為四部分，分別是：陰極炭塊的組裝，砌磚及澆筑耐火砼，安裝陰極炭塊；扎糊。

1.陰極炭塊組裝。陰極炭塊的組裝工作一般是在電解槽施工前完成的，將噴砂除銹或是拋丸除銹完的陰極鋼棒和陰極炭塊運(yùn)輸?shù)綄ｉT的陰極炭塊組裝車間進(jìn)行加熱后用加溫后鋼棒糊將鋼棒和炭塊組裝到一起，形成一個(gè)陰極炭塊組，組裝的過程中也要時(shí)刻對(duì)炭塊和鋼棒進(jìn)行檢查和修正，保證陰極炭塊的質(zhì)量。

2.砌磚及澆筑。砌磚和澆筑使用的材料主要為:粘土質(zhì)耐火磚、保溫磚、硅酸蓋板以及氧化鋁粉。這些材料在筑爐的過程中都會(huì)先后被用到，在存放時(shí)也要注意保護(hù)，以免環(huán)境或人為等因素破壞，導(dǎo)致筑爐質(zhì)量不高。

3.安裝陰極碳?jí)K組及扎糊。安裝陰極碳組之前首先要對(duì)干式防滲料表面的平整度進(jìn)行檢查，確定好每組陰極炭塊的位置后，就可以對(duì)窗口用膩?zhàn)用芊?，然后進(jìn)行槽周的隔熱磚砌筑和澆注料的澆筑。扎糊時(shí)可以使用電加熱片等加熱材料對(duì)陰極炭塊組和側(cè)部炭塊進(jìn)行加熱，將帆布蓋在槽底起到保溫的作用。

(二)主要施工方法及技術(shù)措施

1.陰極炭塊的制作

(1)材料的準(zhǔn)備。在上述內(nèi)容中已說(shuō)明炭塊的組裝過程，這里不再贅述。由于陰極炭塊在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中表面會(huì)產(chǎn)生渣灰，所以打開包裝后首先要把檢查合格的陰極炭塊用壓縮空氣將灰渣吹掃干凈。將其置于加熱爐內(nèi)加熱，當(dāng)其溫度達(dá)到80至110℃之間時(shí)繼續(xù)加熱不少于6個(gè)小時(shí)就可以了。

陰極鋼棒經(jīng)過下料以后，把有彎曲的地方校直，檢查為合格品之后要進(jìn)行除銹工作，除銹到表面呈現(xiàn)銀灰色金屬光澤。這項(xiàng)工作完成后就可以進(jìn)行加熱了，通過溫度計(jì)檢測(cè)溫度，加熱的溫度范圍也是在90至110℃之間，加熱至銅棒呈現(xiàn)銀灰色金屬光澤為宜。

碳糊使用前需要將其進(jìn)行破碎，破碎后的顆粒大小最好不大于100毫米，然后將其置于混捏鍋內(nèi)加熱，加熱后使其達(dá)到90至110℃之間，加熱時(shí)間在1到1.5個(gè)小時(shí)之內(nèi)，加熱的過程中需要攪拌，每次3到4分鐘，每鍋攪拌3至4次。

(2)組裝陰極炭塊組。從加熱爐中把炭塊取出來(lái)，用吊車將其運(yùn)送到組裝平臺(tái)上，用壓縮空氣將碳組快表面吹掃干凈，找準(zhǔn)其固定的位置后兩端固定上堵板。把碳糊用刮板鋪平在碳槽的底部，鋪設(shè)厚度約為35毫米，再將其捶打至20毫米的厚度。陰極鋼棒加熱完成之后吊入炭塊槽內(nèi)，檢查無(wú)誤后將其兩端固定好。在炭塊上方鋪設(shè)導(dǎo)板，經(jīng)過反復(fù)捶打，取下導(dǎo)板，清除炭塊表面的碳灰，最后將縫面壓光。陰極炭塊組裝好后測(cè)量其壓降值，并做好表標(biāo)記。

2.槽底砌筑。槽底砌筑主要包括檢查鋁電解槽底是否平整，并記錄槽殼的尺寸；確定鋁電解槽底部的基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)拉線，逐層砌筑；砌筑完成后對(duì)其進(jìn)行平整度檢查。槽底砌筑完成后接下來(lái)進(jìn)行側(cè)部炭塊砌筑以及側(cè)部砼耐火磚的砌筑。砌筑時(shí)注意炭塊縫隙內(nèi)保持清潔，不允許有異物存在，且扎固時(shí)縫隙內(nèi)不能有異物。

3.陰極炭塊組安裝。選用壓降合格的陰極炭塊組，確定安裝位置；對(duì)炭塊安裝面進(jìn)行清掃和找平；畫出炭塊組的中央寬度縣，依據(jù)這條線進(jìn)行安裝，保證炭塊安裝均勻。安裝的時(shí)候使用專門的吊車將其運(yùn)送到指定的位置，初步安裝完成后，在先確定槽端頭兩塊炭塊位置，再拉邊線，根據(jù)這條線，用千斤頂調(diào)整好其他炭塊組的位置，再根據(jù)窗口和鋼棒距離用撬棍來(lái)調(diào)整炭塊間的間隙，調(diào)整完成后，在炭塊表面覆蓋一層彩條布，防止灰塵和雜物進(jìn)入炭塊間隙。

4.側(cè)部砌體及澆筑料。澆注料需要按照比例嚴(yán)格配制，澆筑時(shí)切不可讓水分滲入到碳?jí)K組內(nèi)部，待澆注料振搗密實(shí)之后進(jìn)行表面壓光，需養(yǎng)護(hù)24個(gè)小時(shí)以上；砌側(cè)部復(fù)合塊時(shí)，應(yīng)當(dāng)將側(cè)部復(fù)合塊貼近槽殼，復(fù)合塊用碳化硅泥漿砌筑，灰漿飽滿，背縫用氧化鋁粉灌滿；合門時(shí)，先用千斤頂頂住兩側(cè)側(cè)部塊，量好尺寸，加工出相應(yīng)尺寸的調(diào)整塊，將合門磚放到合門位置，拆除千斤頂，在磚上部墊木方或是橡膠錘，重錘輕擊，將合門磚敲擊到位置。

5.扎固中縫及邊縫。扎固的順序應(yīng)當(dāng)先是中縫，后是邊縫。扎固中縫前要進(jìn)行清掃和測(cè)量溫度等操作，然后在縫內(nèi)均勻噴涂一層煤焦油，沒有煤焦油可以用瀝青代替。扎固時(shí)可按“工”字形進(jìn)行捶打，這樣做可以增加碳糊密實(shí)程度。捶打時(shí)也要注意掌握力度，切不可用力過度敲碎炭塊組。中縫扎固完成后對(duì)廢料等進(jìn)行清除。接下來(lái)扎固邊縫，在操作之間需要對(duì)與糊接觸的邊縫用熱煤焦油噴灑一遍，扎糊時(shí)先將其錘實(shí)，在將糊進(jìn)行拉毛。每層糊扎固完成都用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量，若溫度不夠都需要用輕油加熱器進(jìn)行加熱。

五、總結(jié)

為延長(zhǎng)鋁電解槽的使用壽命，確保其正常運(yùn)行生產(chǎn)，就要在筑爐施工的過程中提高施工質(zhì)量。在施工過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照正確、科學(xué)的施工方案進(jìn)行操作，施工整個(gè)過程都要進(jìn)行檢查和記錄，確保施工過程在的監(jiān)督和管理下有序開展。相關(guān)從業(yè)人員通過對(duì)施工過程的參與，能夠提出自己意見和建議，提高技術(shù)水平，逐步完善和發(fā)展鋁電解槽筑爐工程的施工方法。

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