新型结构电解槽焙烧与启动方法的应用与探讨

卞金涛 髙希柱 李景坤 张海军

摘 要：新型结构电解槽阴极结构明显不同于普通电解槽，针对新型结构电解槽特点，文章介绍了新型结构电解槽铺焦、焙烧、启动的方法及电解槽启动初期电压调整和操作方面的情况。

关键词：铝电解槽；焙烧；启动；方法

前言

铝电解槽的焙烧方法目前一般分为焦粒焙烧、铝液焙烧、燃气焙烧三类。其中，焦粒焙烧为大型预焙阳极电解槽普遍采用的方法。但是随着铝电解技术的不断发展，新型阴极结构电解槽不断涌现。采用新型阴极后，电解槽的阴极不在同一个平面上，各种阴极结构也不尽相同，焙烧启动方法必须在原传统焙烧方法的基础上改进，为此摸索试验出一套适宜的焙烧启动工艺势在必行。

我们根据新型阴极的结构特点，结合以前的焙烧启动方案，制定了一套适合的焙烧启动方案——两级分流焦粒焙烧空腔装炉灌电解质湿法启动工艺。

1 生产实践

1.1 铺设焦粒挂阳极方法

对于电解槽阴极表面凸起之间的凹槽，我们采用了装填电解质碎块的方法，表面填平至与阴极炭块凸台顶面齐平。采用筛板法铺设焦粒锥，落下阳极压实。相对于采用焦粒或阳极碎块填充凹槽的做法，本方法在启动时产生的炭渣量大大减少。相对于刮板法铺设凸台上焦粒层的做法，本方法使得阳极与焦粒接触更加充分均匀，保证了各组阳极电流的均匀分布。（见图1、图2）

1.2 两级分流焙烧

由于阴极仅凸台与阳极通过焦粒层接触，接触面积减少为普通槽的二分之一，因此在以往采用的槽内分流的基础上，我们增设一套槽间分流装置。原槽内分流是采用在同一台槽的每组阳极钢爪与阴极钢棒端头之间焊接铁质分流片，我们在保留该分流片的基础上，专门设计制作了槽间分流器，安装在通电焙烧槽的B面阳极母线与下一台相邻槽的立柱母线之间。两级分流加大了分流量，在电解槽通电之后，冲击电压控制在4V之内，降低了瞬间巨大电流对阴极炭块凸台的冲击，使之得到保护。

1.3 湿法无效应启动

铺焦挂极之后，装炉采取空腔装炉的方式，启动采用灌电解质湿法无效应启动方案。这种方案保证了焙烧温度均匀，启动过程安全平稳。（见图3）

1.4 启动后期技术条件管理方案的制定

电解槽启动完毕至转入正常生产之间的过程，称为启动后期。由于阴极炭块结构改变，阴极内衬保温结构改变，因此启动后期的技术条件保持必须采取新的方法。

（1）电压的下调。由于新启动的电解槽其极距、电解质成分等与正常生产的电解槽不同，因此新启动后电解槽的电压高于正常生产的电解槽。由于新型阴极结构电解槽内衬保温的加强，使得散热减少，因此要相应降低电解槽的热收入。因此，相对于普通电解槽，新型阴极结构电解槽启动后降低电压的幅度与进度需重新制定。（2）出铝量的控制。新启动电解槽出铝量的下达，按照槽溫要求范围、实际发生的铝氧量（氧化铝消耗量）、铝水平变化情况三者结合进行制定。

1.5 正常生产期工艺技术条件保持与操作方法改进

由于新型阴极结构电解槽的阴极炭块结构、内衬保温结构均发生了变化，因此其正常生产期间的工艺技术条件参数、操作方法均须重新制定。（1）电流效率提高带来产铝量的增加，并且为降低槽电压创造了条件；（2）保温的加强使电解槽的热损失减少，也为降低槽电压创造了条件；（3）铝水平的控制与阴极凸台关系密切，台上铝水平过高，阻流效果减弱；台上铝水平过低，会使凸台寿命降低。按照新型阴极电解槽的工作原理，控制凸台上铝水平在7～9cm。（4）阴极凸台之间凹槽的存在，要求日常换极时精心操作，避免落入槽内物料填充凹槽，否则不但失去了原有效果，而且会导致炉底压降升高。另外，换极时要使用专用工具清理凹槽内部物料。

2 结束语

（1）本工艺采用的铺焦挂机方案在启动时产生的炭渣量大大减少，并且使阳极与焦粒接触更加充分均匀，保证了各组阳极电流的均匀分布；（2）本工艺采用的焙烧启动方法焙烧温度均匀，启动过程安全平稳。（3）本工艺采用的后期管理方案能使新型阴极结构电解槽尽快转入正常生产，实现低能耗生产。

参考文献

[1]邱竹贤.预焙槽炼铝[M].第三版.北京：冶金工业出版社，2005.