预焙阳极电解槽侧部碳块破损后的修复

张保社

（新疆有色金属工业集团稀有金属有限责任公司可可托海836300）

预焙阳极电解槽侧部碳块破损后的修复

张保社

（新疆有色金属工业集团稀有金属有限责任公司可可托海836300）

分析了75 kA预焙槽侧部损坏的各种原因，并调整工艺技术等改善侧部炉帮。通过不停槽热补后延长其生产周期。

预焙电解槽炉帮侧部破损热补

铝电解槽通过焙烧、启动，构建炉膛，逐步转入正常生产，但由于受筑炉质量、焙烧效果、日常技术条件保持等影响，时常出现化炉帮，吃侧部碳块，甚至出现漏槽事故。可可托海铝业公司为75 kA预焙电解系列，共有24台电解槽。每年有3台以上电解槽存在侧部碳块破损现象，电解槽的破损，严重影响了电流效率的提高。针对以上情况，维护电解槽的生产运行，延长电解槽生产寿命，稳固侧部炉帮，提高效率，成为日常电解槽管理的重点。通过长年生产实践，摸索出一套在生产过程中，对电解槽进行修补和管理的经验。电解槽侧部修补后，有利于重新规整炉膛、减小槽内铝液的水平电流，提高电流效率，有效延长电解槽生产寿命。

1 侧部碳块破损的原因

在铝电解中，理论上阴极碳块和侧部碳块是不发生化学反应的，但实际上阴极内衬很少能达到10年以上。对于侧部碳块而言，影响其寿命的主要因素有：

⑴电解槽侧部散热不良，较高的槽侧部温度使电解质不能有效的凝结在侧部碳块上，形成伸腿结壳。伸腿结壳能防止化学和电化学反应的腐蚀作用和物理侵蚀，特别是在熔融电解质区和熔铝区均存在这两种腐蚀作用。侧壁结壳的不足引起的腐蚀，导致侧部碳块被腐蚀穿孔，最终引起槽壳发红、熔化、漏槽。

⑵钠的渗透。在铝电解过程中，有少量的钠生成，钠通过扩散渗透进入碳块，形成碳化合物，使碳块的体积膨胀而变酥松，电解质和铝液侵入造成碳块的破损。

⑶物理机械的破坏。由于侧部散热不良，槽侧部温度较高，使电解槽不能形成好的侧部炉帮，引起的边部加工频繁和方法不当，会对侧部碳块造成机械破坏而损耗。

⑷砌筑工艺及材料质量。在电解槽大修过程中，砌筑内衬、碳块质量以及砌筑工艺操作是直接影响电解槽生产寿命的重要因素之一。砌筑材料质量出现差异和砌筑工艺及作业人员的责任心，能够使侧部碳块和炉帮的稳固受到影响。

⑸人为作业影响。在电解生产过程中，经常出现更换阳极、边部加工等作业，但由于操作不当，技术水平等原因，将已形成的侧部炉帮打掉，甚至损坏侧部碳块，使之很难修复，进而影响电解槽使用寿命。

2 侧部碳块的修补

侧部碳块破损或局部损耗殆尽后，电解质和铝液会与槽钢壳直接接触，致使该处的槽钢壳经常发红，稍一疏忽就会造成钢壳熔化被击穿，发生漏槽事故。根据多年生产实际经验，总结出在不停槽的情况下，使用侧部碳块和碳糊砌筑扎固方法修补破损处，延长电解槽的使用寿命。具体方法如下：

⑴确定槽侧部破损处部位的大小，拆卸电解槽侧部破损处槽沿板。检查确定修补位置。

⑵修补前，技术人员检查测量电解槽铝水平及电解质水平，在保证电解槽平稳的前提下，降低铝水平及电解质水平，目的是为在修补侧部清理时，铝液渗入修补位置。

⑶在侧部破损部位大面炉帮处，加入氧化铝壳面碎料，用风镐及制作补槽专用工具，将侧部破损部位大面炉帮处加入的氧化铝壳面碎料砸实，形成一个形似坝体，以堵塞铝液及电解质漏出。需要注意的是，砸时不要太靠近阳极，防止阳极长包影响电解槽正常运行。这样做的目的是隔断液态铝和电解质与修补处（钢壳）的接触。

⑷用风镐将侧部破损处残留的侧碳和氧化铝料块沿槽钢壳清理刨出，深度到较硬的底部约50～60 cm,宽度约15 cm，长度视侧部破损多少而定。

⑸把预热致100℃碳糊加入刨出坑内底部找平，量出修补处的尺寸，切割预热好的侧部碳块嵌入，碳块之间的缝隙，灌入碳糊砸实，碳块与槽钢壳间的空隙处用氧化铝灌入。表面与原来的侧碳高度一致，加盖石棉板和槽沿板，紧固槽沿板螺丝。

⑹修补完成后，灌入铝液及电解质到补前水平高度，调整电压。第二天检查修补处阳极，防止阳极长包。

3 应用效果

在生产实践中，我公司8#、12#电解槽已运行4年以上，其中8#电解槽已运行6年，通过对局部破损处的修补，两槽生产运行局域平稳，基本杜绝了槽壳发红的现象，电解槽生产平稳，截至目前两槽仍在生产运行，各项技术条件平稳正常。

4 结束语

目前，我国75 kA系列电解槽已属于淘汰落后工艺，但国内有相当量的150～200 kA大型系列电解槽在运行，这些槽型都有可能存在侧部碳块破损和损耗等常见问题，由此造成侧部漏槽，缩短电解槽生产寿命，经济损失巨大。虽然改进槽型设计和新内衬材料的研究使用，可以减少和避免电解槽侧部渗漏，但是这种局部侧碳修补方法对当前运行的电解槽没有太大的影响，而且这种修补方法投资少、操作简单，能够有效的延长电解槽的使用寿命，有着显著的经济效益。

[1]邱竹贤.铝电解.北京：冶金工业出版社,1982.

[2]邱竹贤.预焙槽炼铝（修订版）.北京：冶金工业出版社,1988.

[3]田应甫.大型预焙铝电解槽生产实践.中南工业大学出版, 2001.

收稿：2014-03-10