預焙陽極電解槽側部碳塊破損后的修復

張保社

（新疆有色金屬工業集團稀有金屬有限責任公司可可托海836300）

預焙陽極電解槽側部碳塊破損后的修復

張保社

（新疆有色金屬工業集團稀有金屬有限責任公司可可托海836300）

分析了75 kA預焙槽側部損壞的各種原因，并調整工藝技術等改善側部爐幫。通過不停槽熱補后延長其生產周期。

預焙電解槽爐幫側部破損熱補

鋁電解槽通過焙燒、啟動，構建爐膛，逐步轉入正常生產，但由于受筑爐質量、焙燒效果、日常技術條件保持等影響，時常出現化爐幫，吃側部碳塊，甚至出現漏槽事故。可可托海鋁業公司為75 kA預焙電解系列，共有24臺電解槽。每年有3臺以上電解槽存在側部碳塊破損現象，電解槽的破損，嚴重影響了電流效率的提高。針對以上情況，維護電解槽的生產運行，延長電解槽生產壽命，穩固側部爐幫，提高效率，成為日常電解槽管理的重點。通過長年生產實踐，摸索出一套在生產過程中，對電解槽進行修補和管理的經驗。電解槽側部修補后，有利于重新規整爐膛、減小槽內鋁液的水平電流，提高電流效率，有效延長電解槽生產壽命。

1 側部碳塊破損的原因

在鋁電解中，理論上陰極碳塊和側部碳塊是不發生化學反應的，但實際上陰極內襯很少能達到10年以上。對于側部碳塊而言，影響其壽命的主要因素有：

⑴電解槽側部散熱不良，較高的槽側部溫度使電解質不能有效的凝結在側部碳塊上，形成伸腿結殼。伸腿結殼能防止化學和電化學反應的腐蝕作用和物理侵蝕，特別是在熔融電解質區和熔鋁區均存在這兩種腐蝕作用。側壁結殼的不足引起的腐蝕，導致側部碳塊被腐蝕穿孔，最終引起槽殼發紅、熔化、漏槽。

⑵鈉的滲透。在鋁電解過程中，有少量的鈉生成，鈉通過擴散滲透進入碳塊，形成碳化合物，使碳塊的體積膨脹而變酥松，電解質和鋁液侵入造成碳塊的破損。

⑶物理機械的破壞。由于側部散熱不良，槽側部溫度較高，使電解槽不能形成好的側部爐幫，引起的邊部加工頻繁和方法不當，會對側部碳塊造成機械破壞而損耗。

⑷砌筑工藝及材料質量。在電解槽大修過程中，砌筑內襯、碳塊質量以及砌筑工藝操作是直接影響電解槽生產壽命的重要因素之一。砌筑材料質量出現差異和砌筑工藝及作業人員的責任心，能夠使側部碳塊和爐幫的穩固受到影響。

⑸人為作業影響。在電解生產過程中，經常出現更換陽極、邊部加工等作業，但由于操作不當，技術水平等原因，將已形成的側部爐幫打掉，甚至損壞側部碳塊，使之很難修復，進而影響電解槽使用壽命。

2 側部碳塊的修補

側部碳塊破損或局部損耗殆盡后，電解質和鋁液會與槽鋼殼直接接觸，致使該處的槽鋼殼經常發紅，稍一疏忽就會造成鋼殼熔化被擊穿，發生漏槽事故。根據多年生產實際經驗，總結出在不停槽的情況下，使用側部碳塊和碳糊砌筑扎固方法修補破損處，延長電解槽的使用壽命。具體方法如下：

⑴確定槽側部破損處部位的大小，拆卸電解槽側部破損處槽沿板。檢查確定修補位置。

⑵修補前，技術人員檢查測量電解槽鋁水平及電解質水平，在保證電解槽平穩的前提下，降低鋁水平及電解質水平，目的是為在修補側部清理時，鋁液滲入修補位置。

⑶在側部破損部位大面爐幫處，加入氧化鋁殼面碎料，用風鎬及制作補槽專用工具，將側部破損部位大面爐幫處加入的氧化鋁殼面碎料砸實，形成一個形似壩體，以堵塞鋁液及電解質漏出。需要注意的是，砸時不要太靠近陽極，防止陽極長包影響電解槽正常運行。這樣做的目的是隔斷液態鋁和電解質與修補處（鋼殼）的接觸。

⑷用風鎬將側部破損處殘留的側碳和氧化鋁料塊沿槽鋼殼清理刨出，深度到較硬的底部約50～60 cm,寬度約15 cm，長度視側部破損多少而定。

⑸把預熱致100℃碳糊加入刨出坑內底部找平，量出修補處的尺寸，切割預熱好的側部碳塊嵌入，碳塊之間的縫隙，灌入碳糊砸實，碳塊與槽鋼殼間的空隙處用氧化鋁灌入。表面與原來的側碳高度一致，加蓋石棉板和槽沿板，緊固槽沿板螺絲。

⑹修補完成后，灌入鋁液及電解質到補前水平高度，調整電壓。第二天檢查修補處陽極，防止陽極長包。

3 應用效果

在生產實踐中，我公司8#、12#電解槽已運行4年以上，其中8#電解槽已運行6年，通過對局部破損處的修補，兩槽生產運行局域平穩，基本杜絕了槽殼發紅的現象，電解槽生產平穩，截至目前兩槽仍在生產運行，各項技術條件平穩正常。

4 結束語

目前，我國75 kA系列電解槽已屬于淘汰落后工藝，但國內有相當量的150～200 kA大型系列電解槽在運行，這些槽型都有可能存在側部碳塊破損和損耗等常見問題，由此造成側部漏槽，縮短電解槽生產壽命，經濟損失巨大。雖然改進槽型設計和新內襯材料的研究使用，可以減少和避免電解槽側部滲漏，但是這種局部側碳修補方法對當前運行的電解槽沒有太大的影響，而且這種修補方法投資少、操作簡單，能夠有效的延長電解槽的使用壽命，有著顯著的經濟效益。

[1]邱竹賢.鋁電解.北京：冶金工業出版社,1982.

[2]邱竹賢.預焙槽煉鋁（修訂版）.北京：冶金工業出版社,1988.

[3]田應甫.大型預焙鋁電解槽生產實踐.中南工業大學出版, 2001.

收稿：2014-03-10