浅谈对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题研究

浅谈对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题研究

白志彪

包头铝业有限公司，内蒙古包头市 014000

 摘要：众所周知，槽寿命是现代铝电解生产技术高低水平的关键，其对企业的经济效益和社会效益具有直接的影响。通过调查研究，我们发现，国内的电解槽的使用寿命大多都在1200天左右，个别的铝厂电解槽的使用寿命甚至不足1000天，这在一定程度上，对企业的发展具有明显的阻碍作用。因此，我们有必要对大型电解槽进行认真的研究和分析，识别电解槽的种类和特征，从而进一步延长电解槽的使用寿命。鉴于此，本文主要针对大型电解槽破损原因及延长寿命问题进行相关浅析，仅供参考。

        关键词：大型电解槽；破损原因；延长；槽寿命；问题研究

1、电解槽的破损原因及特征分析

        1.1 电解槽的破损原因

        早期电解槽的破损因素包括：设计因素、内衬材料的质量因素、筑炉质量因素、焙烧启动与后期的管理质量因素。依据电解槽遭到破坏因素实际比例可了解到，设计因素占比10%、内衬材料的质量因素与筑炉质量因素均各自占比20%、焙烧启动与后期的管理质量因素占比50%。而若想确保槽的使用寿命得以提升，就应当从源头上着手，严控各个节点。

        ①设计因素

        注重设计的科学合理性，弹性槽壳对于内衬的材料膨胀所产生应力缓冲作用，对其膨胀予以有效地限制。内衬材料，可吸收启动焙烧时阴极膨胀所产生部分应力，防止阴极扎固的碳缝出现断裂或起层等问题状况。

        ②内衬材料的质量因素

        阴极碳块的质量相对较差，启动焙烧时阴极碳块极易有隆起或折断情况出现。糊料质量若不达标，则会导致剥落、起层情况出现，甚至会出现裂缝问题；保温砖的保温性能若不佳，则炉底部温度会相对较高，其电解质等相应温凝固线会逐渐上移到碳块上，促使碳块被破坏。故而，保证内衬材料的质量，属于提升槽实际使用寿命关键点，需得到充分重视。

        ③筑炉质量因素

        若钢棒、糊料、碳块等温控不佳，并能严格依据筑炉工艺开展施工操作，则会导致碳块压的接压降差较大，电流会集中于向压降低阴极，促使阴极钢棒的温度过于高，加剧膨胀，极易导致阴极碳块被折断。筑炉期间带入过多水分，人造的伸腿扎固是质量较低，均会导致焙烧时有较多通道形成，促使电解质逐渐沿着通道向下进行渗透。

        ④焙烧启动与后期的管理质量因素

        焙烧时，阳极电流不均匀的分布，促使阴极表面的温度差异较大，若为得到及时调整处理，则恶性循环便会形成，促使电多阳极的导电增加，所对应阴极的导电逐渐增加，阴极具备的温度会处于较高状态，则阴极碳块极易有裂缝问题出现，铝液通道进而形成。在启动时，若温度处于较高状态，渗透至阴极裂缝内部电解质无法凝固，借助电解质无法对阴极缺陷进行弥补处理，促使阴极破损发生率较高[1]。

        1.2 电解槽的破损特点

        预焙阳极式电解槽的破损，主要指的是阴极槽体损耗与破坏程度，基本特点如下：①排除外界硅、铁来源之后，铝液内硅、铁含量逐渐增加，亦或者是处于较长时间段内维持只高而不下的状态；②槽底部膨胀隆起，即为槽底部沿着长度方向，主要呈现着山丘状态隆起，四面低、中间高状况出现；③阴极的炭块断裂，阴极扎固的炭缝有起层开裂、侵蚀等情况存在，导致底部出现漏槽破损问题；④阴极棒孔位置有漏槽情况存在；⑤槽壳面处于升高状态，顶到槽腹板，抬母线的周期被迫缩短；⑥电解槽的槽底部压降提高幅度较大，促使槽底部压降处于超高状态，即为超过500-600mv；⑦侧部出现漏槽破损问题[2]。

  2 、延长大型电解槽寿命的主要措施和方法

        2.1应用半石墨质阴极炭块

        石墨化炭化具有较好性能，但是材料的价格比较昂贵，在经济可行性存在一定的欠缺，为此，我们可以采用半石墨炭块。其具有良好的抗磨损能力和抗热震能力，具有较高的热导率，抗压强度也能满足实际的需求，能够有效延长大型电解槽的寿命。而且我们还应该合理采用圆柱阴极钢棒，有效减少因膨胀差异对炭块作用的应力，使得半石墨质阴极炭块发挥作用和价值[3]。

        2.2采用先进的捣固检测技术

        众所周知，电解槽中的阴极炭快与侧部之间是电解槽最为薄弱的部位，在此方面，我们可以采用先进的捣固检测技术，金属和电解质液渗透到阴极内部，提供一个有效的缓冲层。捣固湖的密实性对于槽的寿命有着很大的影响，其能够在一定程度上，直接影响在加热过程中和炭块的配合。为此，我们要对其捣固密度给予严格的控制。

        2.3采用先进的科学防渗技术

        为了进一步地提高电解的质量，延长电解槽的寿命，我们可以加强对阴极防渗技术的应用。阴极防渗技术主要分为物理防渗技术和化学防渗技术两个部分。而化学防渗技术具有更好的先进性，其能够是吸纳对槽寿命的有效延长，提高了电解槽生产的效率，实现对热平衡的有效协调。目前，国外很多研究人员都采用了化学防渗技术，取得了较好的效果。

        2.4提高生产的技术和管理水平

        我们在实际的研究和电解过程中，应该加强对相关技术的有效应用，把视线对技术和管理效果的有效创新，使得整体的操作更具精细化，避免电磁场对生产效果的影响，这样也可以在一定程度上，有效防止机械的进一步腐蚀。除此之外， 我们还要对供电制度进行合理的控制，保证供电的稳流，减少电流波动对于电解槽热平衡的影响，也在一定程度上，进一步降低了化学腐蚀物的扩散和渗透的可能性。最后，我还要严格保证相关人员的综合素质和专业技术能力，使得其在整个电解操作的过程中，进一步保证工作的规范性，从而进一步提高生产技术和管理水平。

3、破损槽的运行管理

        3.1 保障破损槽技术条件

        炉底部沿着破损的槽，需适当将槽底部温度降低，炉底部设计技术包含条件即为：低电压、高铝水、低槽温、低分子比等。炉帮沿着破损槽，需通过增厚炉帮，进行技术条件设定，包括低铝水、高电解质、高分子比、低过热度、低槽温。炉帮与炉底沿着破损槽，应加强日常巡视检查，并做好综合平衡处理。

        3.2 管控破损槽效应

        严控破损槽阳极效应的系数、效应持续的时间，对下料间隔予以科学调整，尽可能地防止阳极效应出现。

        3.3 控制破损槽出铝

        出铝量应当保证均匀性，应避免出现非进度的出铝及过多出铝情况出现，铝液高度应维持稳定状态，避免热槽情况出现。

        3.4 破损槽操作管理

        严格依据操作规范与标准，做好破损槽操作管理，防止病槽情况出现，若有异常状况出现，需及时做好针对性地消除处理，切勿存在拖延思想，针对于所出现的异常情况必须及时向相关负责人交代清；强化换极操作质量，防止发生异常电压情况，若发现有炭渣存在，应及时捞出炭渣，确保电解质处于清洁状态；手边整形处理需做好，预留充足的散热带，强化炉帮散热；测量并对比炉底部与炉帮；在硅、铁实际含量并未达到正常的水平前期，应不定时巡视破损槽，破损部位需通过风管降温手段做好防护；破损槽经多次修补处理后效果仍不显著，则应及时上报，并将停槽各项准备工作做好[3]。

4、结语

       综上所述，电解铝业已逐步进入了微利时代，现阶段，铝企之间竞争日益激烈化，适当将电解质的寿命延长，并降低铝企实际生产成本，便于提升核心竞争力与经济效益。全面了解与掌握电解槽实际破损原因，予以优化设计，进一步提升材料质量，并提升作业及运行管理的有效性，能够控制电解槽实际破损率。铝电解的基层管理者应全面了解破损槽基本特征，借助破损槽的在线修补及运行管理各种手段，尽可能地将电解槽的实际寿命延长，这对于铝企在新时期进一步的发展意义重大。

        参考文献

        [1]陈双,颜桂炀,陈震.PAAS-CMC/Mel-CS双极膜的制备及其应用[J].福建师范大学学报(自然科学版),2017,03:62-68.

        [2]徐云旺,阮朝进,包兴柱,李保金.浅谈镁电解生产中氯气处理系统工艺研究[J].世界有色金属,2017,06:270+272.

        [3]王宇红,连雪,高小永,冯振辉,黄德先,拜建勋.基于离散时间描述的电石法聚氯乙烯生产的计划优化[J].化工进展,2017,05:1597-1604.

        [4]李元山.浅谈电解槽槽壳破损原因分析及修复方式[J].世界有色金属，2018，20（11）：401-402.