预焙铝电解槽炉帮破损在线修理实践

【摘要】 电解槽槽炉帮破损是一种很普遍的现象,影响电解槽的正常运行,严重的会导致漏炉甚至被迫停槽大修。本文介绍了一种炉帮在线修理技术,可在线修补侧部炭块破损,对于延长槽寿命以及降低大修费用有着重要的意义。

【关键词】 铝电解槽炉帮 侧部炭块破损 修理

预焙铝电解槽是在高温熔盐状态下进行生产,它的阴极内衬不可避免地要受到电解质和铝液的侵蚀,在受侵蚀过程中所产生的应力的作用下不可避免的发生槽体变形和内衬破损现象。电解槽内衬的破损主要是阴极破损和侧部炭块破损,侧部炭块局部破损的电解槽如果铁含量较低且保持稳定,一般判断阴极炭块完好,只是因为侧部炭块局部破损,导致电解槽侧部炉帮发红,严重的可导致电解槽侧部漏炉。如果因此而提前停槽大修,完好的阴极炭块将全部废弃,不但耗费人工和大修材料,而且电解槽大修期间不产铝,启动后还有3个月时间的后期管理,电流效率较低,造成企业经济效益的较大损失。为延长槽寿命,节约成本,某铝厂对炉帮局部破损的电解槽进行在线修理,取得了良好的效果。

1 炉帮破损在线修理的可行性分析

1.1 电解槽容量设计为炉帮在线修理提供了可操作面

电解槽内有总高400～500mm的铝液和电解质,要实施炉帮侧部炭块在线修理,就要有操作面,避免操作过程中铝液和电解质侵入操作面,否则后果严重。大型预焙电解槽加工面一般为350mm左右,这就为人工在操作面形成一个围堰,阻止铝液和电解质侵入操作面提供了可能。

1.2 高温条件下能使所用材料烧结成坚实的侧部炭块

炉帮侧部炭块在线修理使用的材料是炭素底糊和专业侧部炭块,扎固完成之后,由于周围事先已人工形成了一个氧化铝壳面块组成的坚硬的围堰,围堰熔化还有一个过程,氧化铝围堰熔化的过程就是该部位逐渐升温的过程,这就为新扎固的炭素糊和新的侧部炭块提供了一个升温焙烧的过程,最终烧结成比较坚实的侧部炭块。

2 预焙铝电解槽炉帮局部破损在线修理的实施

2.1 炉帮侧部炭块在线修理前的准备

炉帮侧部炭块在线修理要先将破损的侧部炭块取出,再用底糊在原侧部炭块底部重新捣固平整后,将符合尺寸要求的新的侧部炭块紧靠槽体内壁放好,使其与底糊紧密结合,代替破损的侧部炭块。因槽内还有铝液和电解质,需要将铝液和电解质隔离在修理部位之外,否则侧部炭块在线修理无法实现。这就要求提前将炉帮破损侧部炭块周围补砸出一个坚硬的长方体围堰。采取的方法是将侧部炭块破损区域壳面打开,反复补砸该区域,直至补砸出符合要求的坚硬的长方体围堰。

因铝液无孔不入,修理过程中一旦发生铝液渗漏,很难堵住,为后续工作带来麻烦,还可能因此而留下隐患。因此在修理之前要做好几点细节工作。一是整个修理过程必须要有专人进行安全监护;二是用天车砸固修补部位的壳面时,不能将过大的壳面块砸下去,必须将细料和碎块掺合在一起,防止铝液渗漏;三是确认砸固时间和质量,为后期工作顺利进行打好基础;四是砸固完后,靠修理部位阳极壳面上备用一些碎块,以防止发生铝液渗漏时及时填充工作面,保护电解槽,提高操作的安全性;五是所使用的冷捣糊必须提前预热,以备后用。

2.2 炉帮侧部炭块在线修理

电解槽侧部炭块修理部位达到在线修理要求后,就可以进行在线修理了。先将侧部炭块破损区域的上部槽沿板切掉,用风镐等工具将破损部位侧部炭块、物料清出来,如果发现有电解质、铝液渗漏通道,必须清除电解质和铝,清除渗漏通道,必要时可一直清到阴极钢棒部位。

修补空间清好后,吹净灰尘,在修补空间两边炭块和底部喷一层煤焦油。靠阳极一侧竖立一块铝板,作为捣固炭糊的模具。用电解槽周边炭素糊找平补修区域,甩捣固机扎实之后,将要求尺寸的新的侧部炭块紧贴槽体内壁放好,使其与底糊紧密结合,代替破损的侧部炭块,使其达到设计高度。扎到要求高度后,取掉模板,用捣固机侧扎造型。然后焊接好侧部炭块顶部压板,将氟化镁与高分子比的电解质混合填充到补砸区域,之后将壳面上的热氧化铝覆盖在补砸区域的上部,自然焙烧。

3 炉帮侧部炭块在线修理的注意事项

(1)修补空间清好后,必须吹净灰尘,否则新修补的炭素材料与以前的侧部炭块和炭素材料很容易形成分层,给铝液和电解质的入侵创造条件。扎固炭素糊过程中注意炉料不要掉进炭素糊里,否则也会造成隐患。

(2)修补过程中不能发生阳极效应。为避免发生阳极效应,可在操作之前先大下料,如操作过程中发生阳极效应,要立即熄灭,并观察捣固空间是否有渗漏电解质和铝液情况,避免效应将围堰化开渗漏电解质和铝液。修理完成之后要控制2天之内不来效应,使新扎固炭素糊逐渐升温焙烧。

(3)工作面渗电解质、铝液时,立即用壳面破碎料等填充补砸。若急剧渗漏,造成侧部漏炉时,立即停槽处理,视情况修理完后再启动。

4 修补后的维护与管理

4.1 修补后技术条件的调整

电解槽在线修补后,为了保证修补部位不再破损,方法是适当提高铝水平2cm～3cm,适当缩短下料间隔,严格控制阳极效应,避免长、重效应发生。维护修补后电解槽技术条件的合理配合,是修补成功后的电解槽恢复正常生产的基础,否则将使修补作用效果大减。

4.2 修补后的监护

定期对修补槽进行技术数据测量,做好对修补部位的监护。发现异常及时采取措施补救。在更换该处阳极时要精心操作,避免破坏修补部位。另外,正常生产时应建立规整的炉膛,因为规整的炉膛,一方面可以保护电解槽内衬不受高温电解质的腐蚀,另一方面还可以提高电流效率。

5 预焙铝电解槽局部炉帮破损在线修理技术的推广应用及效益

铝电解槽炉帮侧部炭块在线修理技术首先于2006年11月开始在某铝厂大型预焙槽5701号电解槽上试验,成功后开始在全厂侧壁发红、侧部炭块破损的电解槽上推广应用。

5.1 延长槽寿命,节约大修费用

由于侧部炭块破损,某铝厂200kA系列2006年12月以来发生了3起侧部及阴极窗口漏炉事故,按照国内处理这类事故的一般经验,要么进行停槽大修,要么将漏炉部位．补砸后重新启动,但因侧部炭块破损问题没有得到根本解决,时刻有再次漏炉的危险。由于这些电解槽槽寿命都在800-1200天左右,铁含量基本稳定,判断这3台电解槽阴极炭块完好,决定对这3台电解槽破损漏炉部位进行侧部炭块修理,修理完后灌人铝液和电解质再次启动,目前这3台电解槽均运行平稳,截至2008年3月槽寿命平均延长409天(见表1),有效延长了槽寿命,每台槽可节约大修理费用35万元。

5.2 避免停槽大修期间的电解铝损失

电解槽如果漏炉后停槽大修,大修周期为30天,通电后焙烧5天,电解槽共35天时间不产铝,电解槽启动后一个月的电流效率为80％(相当于200kA电解槽每天产铝1353kg),而经过侧部炭块在线修理后电流效率几乎不受影响。经计算,一台200kA电解槽可多产铝56.7t。

5.3 减轻了工人的劳动强度

如果停槽大修,大修启动和后期管理期间工人劳动强度很大,而通过侧部炭块在线修理避免了大修和电解槽后期管理,减轻了工人劳动强度。

6 结语

通过采用侧部炭块在线修理,可以将局部炉帮破损的电解槽,在保持技术条件稳定和优良经济指标的情况下,延长槽寿命,节约大修费用,避免了停槽大修期间和后期期间的电解铝和电流效率损失,减轻了工人的劳动强度,可以推广应用。

参考文献:

[1]青铝人.现代大型预焙槽技术[M].沈阳:东北大学出版社,1994年.

[2]戴小平,吴智明.200kA预焙铝电解槽生产技术与实践[M].长沙:中南大学出版社,2006.7.