工程管理前沿2022年3期

延长铝电解槽寿命的工业试验

黄光雄

百矿铝业有限公司   广西百色市533615

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。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。

关键词：铝电解槽、平均槽寿命、生产成本、生产效率

一、电解槽型选择

1.1 160kA中间下料预焙槽

某铝业公司160kA中间下料预焙槽系列共78台电解槽,我们选取了其中16台作为试验槽，16台作为对比槽。

1.2 300kA 大型中间下料预焙槽

某铝业公司300kA大型中间下料预焙槽系列共156台电解槽，我们选取其中的38台槽做为试验槽，而另选38台槽做为对比槽。

二、试验方法

2.1筑炉材料

试验槽采用半石墨质阴极碳块，对比槽采用半石墨质阴极碳块。

试验槽采用冷捣缝糊料，对比槽也采用冷捣缝糊料。

试验槽侧壁采用氮化硅结合碳化硅砖砌筑,

对比槽采用普通侧壁炭块砌筑。

试验槽阴极碳块下部增加一层65mm厚干防渗料，对比槽阴极碳块下部仍采用耐火砖与氧化铝粉砌筑。

2.2筑炉方法

试验槽采用冷捣碳素糊料捣固，捣固方法采用常规方式;

对比槽采用冷捣碳素糊料捣固，捣固方式采用常规方式。

2.3焙烧制度

160kA试验槽采用焦粒焙烧法，焙烧时间为120小时，比通常时间延长约24小时。延长焙烧时间，目的在于使铝电解槽内衬缓慢升温，减少热膨胀压力。

对比槽仍采用传统做法，铝液焙烧，焙烧时间为192小时。

300kA试验槽采用焦粒焙烧法，焙烧时间为120小时。

300kA对比槽采用铝液焙烧法，焙烧时间为192小时。

2.4启动工艺

160kA与300kA试验槽均采用传统的启动方式，即湿法无效应启动。启动工艺如下:对于达到启动条件的电解槽，首先缓慢提升阳极，使槽电压保持在8V以下，不发生阳极效应。通过向电解槽内注入液体电解质来增加槽内电解质数量，边注入边提升阳极。同时要逐步熔化槽内电解质块。启动完毕时槽内电解质数量要达到25~30cm。

启动后约6小时注入槽內铝液，一般为16cm左右。

试验槽启动后1-2月建立起规整炉膛。

对比槽启动后2-4月建立起规整炉膛。

2.5正常生产管理制度

（1）对比槽严格按正常生产技术规程进行操作管理，出铝制度、阳极更换制度、下料制度等均按正常进行，技术条件测定也按正常进行。

（2）试验槽在生产管理上加大了对试验槽的监控力度，每班增加了测量电解质水平、铝液水平、电解质温度等技术条件的次数，每2小时一次(对比槽一个班一次),增加了巡视次数，随时随地使试验槽处于严密监控状态下。发现条件改变时及时提出调整意见，由计算机系统来处理。

（3）在阳极效应管理上，对比槽采用了常规管理方式，即阳极效应系数按0.3次/槽昼夜,效应持续时间按5-7分钟控制。而试验槽采用了0.1次/槽昼夜的阳极效应系数,效应持续时间按3-5分钟控制。

（4）在加料制度上，严格控制一次性加入电解槽中的氧化铝数量，防止沉淀的产生。

三、试验结果

3.1 160kA中间下料预焙槽寿命统计结果及其分析

160kA槽试验槽的平均槽寿命已达到了1913天。而且从目前生产状况看，各槽生产良好，只有117#和213#槽原铝质量稍有降低(原铝中铁含量分别在0.33%和0.42%)，正在积极维护中。而对比槽已有106#、110#、126#、208#、229#5台破损停槽。试验槽平均槽寿命达到1913天，比对比槽高出84天。从目前情况看,预计试验槽平均槽寿命可以达到2000天以上，比对比槽的槽寿命预计可以高出100天以上。

106#、110#、 126#、208#、 229#电解槽停槽是由于以下原因造成的:

106#是由于炉底隆起严重，上拱最高处达16cm,角部最低处也有8cm,造成无法维持生产而被迫停槽。解剖发现，阴极炭块下部沉积着大量电解质，且电解质已与耐火砖发生了反应。阴极钢棒已严重变形，且其表面一层已变成合金。保温砖层己变黑。

110#是由于B侧第3组阴极钢棒温度升高，侧部钢板温度升高，有的钢板发红，处理几次均不奏效而被迫停槽。解剖发现第3组阴极的钢棒已被铝熔化掉一半的面积，在钢棒周围出现孔洞。侧部人造伸腿已不存在，形成通道直达阴极钢棒。

126#是由于原铝中铁含量持续上升而被迫停槽。起初原铝中Fe含量在0.12%,然后每天上升，第二天0.16%，第三天0.20%，第四天0.25%，这时用镁砂补炉底，但未奏.效。第五天.上升到0.35%，第六天上升到0.45%，只好停槽。解剖发现阴极炭块整体隆起，炭块下部有一层电解质，第4组和第9组阴极炭块出现了裂纹，且铝己与钢棒接触,严重的部位熔蚀约1/4截面的钢棒。

208#的情况与126#类似，而且发现阴极炭块钢棒窗口已开始滴铝,用风吹住后停槽。

229*是由于炉底电压降太高而停槽，最高时炉底电压降达到560mV,无法继续维持生产而停槽。解剖发现炭块中阴极钢棒表面与电解质产生反应，且炭块下部电解质较多。

从试验槽和对比槽的寿命对比来看，试验是成功的。如果把这些成功的经验应用到全系列，则会取得更好的效果。值得注意的是，人为干预电解槽生产是不可取的，只有充分发挥计算机的功能和先进机械设备的功能才是今后电解铝的出路。

3.2 300kA大型中间下料预焙槽的槽寿命统计结果及其分析

300kA槽的试验槽平均槽寿命达到1579天，比对比槽多了68天。

143 #、157#、 247#、255 #槽破损现象如下:

143#槽是由于槽控机坏，未及时反应信息，由于长效应造成内衬烧坏，被迫停槽。该槽的阳极效应烧了23分钟，电解质温度达到1030°C，电解槽钢板局部被烧红，内衬严重破损，不得已停槽。

151#槽停槽是由于炉底隆起太高而停槽，隆起最高处达到20cm。停槽后解剖发现电解槽底部沉积着大量电解质，有的是结晶，还有空洞存在。

247#槽是由于原铝中铁含量上升幅度较大而停槽。起初原铝中含铁0.13%，第二天就升高到0.40%，虽经全力补救，但仍不奏效，不得不停槽。后解剖发现，阴极下面有一层电解质，耐火砖与电解质发生了反应，阴极钢棒被大面积腐蚀，严重的部位被腐蚀掉三分之一的面积。

255#槽是由于侧部击穿而停槽。当时该槽刚刚发生过效应，由于工人的疏忽而使效应时间稍长，大约烧了8分钟。效应刚过了约10分钟，就发觉B面第四根阴极钢棒发红，用风吹也不奏效，直至漏出铝液。刨炉时发现此处炭块和糊已经被腐蚀光，形成了通道，在效应作用下，化光电解质结壳，使铝直接与钢棒接触，形成电流通道，槽壳阻挡不住铝液，被迫停槽。

参考文献

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