预焙阳极电解槽炉底破损的修补及维护方法
时间：2022-07-18 03:59:45
【摘要】一、预焙摘破损特征以及判定方式 1.特征 160kA预焙槽炉底的破损主要包含下述特征：（1）铝液当中的含铁量逐渐升高。（2）炭阴极处存在纵向或者横向的裂缝。（3）炭阴极位置出现层状...
摘要：随着科学技术的不断发展，近年来我国铝生产企业制造水平以及综合产量呈现出不断提升的态势。通常情况下电解槽可以使用5年，如果使用方法得当，部分电解槽可以使用7年左右。不同企业总结近些年来使用电解槽的实际使用经验，对其中部分破损的电解槽进行修补维护，可以有效延长电解槽的使用时间，从侧面提升企业的经
效益。
中图分类号： O646 文献标识码： A
电解槽阴极部分炉底不仅充当电解过程中导电电极，并且阴极炉底可以当作高温熔融电解质的化学反应及反应产物容器，阴极炉底的好坏将会直接影响到铝电解工作的电流效率以及电能损耗，并且可以决定电解槽的使用寿命。在生产过程中，炉底阴极损坏属于比较常见的一种现象，160kA的预焙槽，从挺槽开始一直到大修后的重新启动，期间最少要经过30天的时间，并且根据目前市场情况来看，每一台槽的维修费用大概需要40万元，如果考虑焙烧的启动费用以及生产过程中的昼夜损失等，经济损失较大。为了将该项目的损失降到最低，就必须对炉底破损进行检测机维护，以此延长铝电解槽的阴极使用时常，提升企业经济效益。
一、预焙摘破损特征以及判定方式
1.特征
160kA预焙槽炉底的破损主要包含下述特征：（1）铝液当中的含铁量逐渐升高。（2）炭阴极处存在纵向或者横向的裂缝。（3）炭阴极位置出现层状的剥落，并且可以从槽内取出阴极炭块或者是整体的断裂块。部分炭阴极存在冲蚀坑。（4）因为铝液当中含铁量会不断的升高，阴极钢棒会收到铝液侵蚀而被融化掉，导致阴极的电流分布状况紊乱，用来测量阴极的钢棒温度会产生局部偏差。（5）电解槽当中耐火砖以及保温砖会受到电解质不断的侵蚀，最终形成灰白层，自身体积发生膨胀而且呈向上突起的趋势，阴极的炭块会向上隆起，逐渐形成一个炉底隆起，最终导致阴极炭块开裂。部分铝液当中铁、硅的含量比较高，炉底破损会导致炉底的电压压降不断提升，并且槽电压会发生摆动，在这种情况下难以保证高电压的稳定性，整体电解质的水平低，能耗却比较高。
2.判断
可以根据阴极小母线的等距压降进行判断。在生产过程中，正常电解槽每个阴极钢棒所处的等距压降应当是一定的， 因为阴极钢棒自身的材质、界面以及长度是相同的，所以通过阴极小母等距压降和通过电流之间成正比。在破损方面，因为炉底形成铝液通道，导致其中部分地区电阻减少，从而通过的电流量增大，影响到阴极小母先等距压降的提升。只需要使用日常工作中经常用到的等距压降测量仪就可以完成相关测量。对阴极钢棒和大母线之间铝软带进行测量，并且测量过程中需要避开小母线的焊点，选择铝软带中比较平的地点进行测量，测量过程中务必保持接触良好，从而减少测量工作的误差。在测量工作完毕之后，对每个测量点进行分析我们可以发现电解槽炉底发生破损的位置等距压降会明显升高，从这一点上便可以判定该测试点周围存在破损的情况。在实际检验工作中，需要使用多种方法进行测量，进行综合性分析，减少误差，对破损部位进行准确判断，避免因为检测工作发生疏忽导致漏槽事故的发生。
二、破损原因
使用铝液焙烧来启动，铝液渗漏主要通道周围的糊和炭块，浇注料及炭块钢棒，以及炭块和耐火砖二者之间的联通缝隙。在启动焙烧过程当中，炭糊需要控制在250℃-350℃之间，对其进行低温塑性膨胀，当温度达到500℃-1000℃的时候，可以进行固化收缩，并且根据检测发现，当温度在500℃-1000℃的时候，炭糊收缩率是0.5%，并且半石墨的阴极膨块自身膨胀率是0.8%，良种材料自身的热膨胀率存在显著性差异，可以将其当作侧部的炭块，并且可以与炭糊阴极炭块进行联合，组成容器整体的谈内衬，在这一过程中难免会产生一些裂缝及空隙。所以当炭块自身的裂缝和的浇注材料缝隙连通起来的时候，便会产生渗漏的情况。
三、维护措施及修补
在对电解槽进行修补之前，首选需要确定破损的位置、范围以及电解槽破损的程度，以便制定相应措施。根据电解槽的炉膛宽度量身定制一个检查炉底的长铁杆。之后将长铁杆完成20CM左右的直角勾，再将钩尖朝下深入到阴极的底部位置，并且按照底块及底缝自身的排列顺序，在对破损位置进行初步判定时，使用钩子逐渐寻找。总结实践经验我们可以发现，破损位置因为自身电阻比较小，所以该位置通过的电流就比较多，并且炉底干净，没有沉淀物，可以根据该特点来寻找破损位置。并且在进行检查的过程中，需要多人共同检查。个人在检查的时候必定会因为自身手感以及情绪的原因，导致检查结果出现一定的偏差，所以需要多人共同检查之后取出中间的平均值进行判定。检查过程中不可以用力过猛，防止已经破损的位置因为检查原因发生进一步的恶化。
修补之前先对炉子进行预热，将阳极吊出来，清理干净炉底的沉淀，制作好的补炉材料放在漏铲上，使用大钩压住，将修补材料准确的送到炉破损位置上，此过程需要比较默契的配合。在放置完补炉材料之后，找出一些铝锭压在材料上，使用钎子压几分钟，保证补炉材料四周产生结壳，有助于补炉材料自身的全方位覆盖。需要对修补结果进行跟踪检查，观察原铝当中的含铁量变化，一段时间之后，如果其中的含铁量发生明显的下降，说明修补工作成功。如果含铁量没有明显的下降，则说明修补工作失败，需要继续修补或者根据实际情况制定新的修补方案，例如使用氟化钙进行修补：
在对炉底隆起进行修补的时候，因为产生炉底隆起的主要原因就是因为炭素材料在吸收钠之后发生膨胀，进而导致破损，通常情况下破损的位置会在电解槽的中间，但是具体的位置比较难确定，改情况在使用4年以上的电解槽中比较常见，并且该情况修补成功率比较低。可以使用氟化钙进行修补，将500-800KG氟化钙分几次加到塑料箱当中，并且和氧化铝混合到一起放在槽内。氟化钙自身的比重大，容易沉到炉底部分，进而覆盖炉底破损位置，从而阻止铝液和电解质的渗透，但是这种方法需要反复不断的使用，保证破损面积的一部分可以收到氟化钙的修补。电解槽破损属于不可逆的一种现象，所以一旦发生电解槽发生破损，可以根据企业自身情况采取相应措施，尽量的延长电解槽自身的使用寿命，不仅要对电解槽进行修补，更需要根据电解槽实际情况制定一系列的维护措施。
结束语：近年来我国铝行业发展速度较快，企业想要在高速发展的市场中找到自己的定位，增强自身市场竞争力，就必须要从提升企业经济效益方面入手。电解槽的价格比较高，并且在使用一段时间之后会发生不可逆的损坏，更换全套设备需要40万以上，价格较高，针对这一实际情况，本文从如何对电解槽破损位置修补进行了简要分析。
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