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一線技術人員淺談鋁電解槽破損的原因、防范措施

2021/4/24 8:24:58 人評論 次瀏覽 分類:技術

隨著電解槽的老齡化,槽壽命逐漸越過3000天大關,電解槽破損的幾率越來越大,鋁電解槽作為在高溫、強磁場、強腐蝕性電解質狀態下運行的設備,雖然鋁電解本身不消耗陰極,但在腐蝕和各種應力的作用下,電解槽內襯將遭到嚴重破壞。電解槽內襯不僅與設計材料砌筑有關,而且與操作管理有密切關系。對于電解槽破損的原因,我認為須進行系統性的分析 1、焙燒啟動過程中導電不均勻,主要原因是裝爐質量較差,焦粒厚薄不均導致導電不均勻,焙燒過程中處理的不及時,大多數陽極在11mv左右的范圍內,個別陽極長時間保持在15-20mv以上,很容易造成爐底溫度不均勻,出現局部溫度過高或過低,使內襯受熱膨脹不均勻,引起開裂、劈斷;啟動過程中溫度過低,固體氟化鹽沒有完全融化,沉積于爐底,或者啟動后氧化鋁加入過多,造成沉淀,引起爐底受熱不均,產生熱裂紋而促使早期破損;焙燒過程中部分物料沒有融化(溫度過低)尤其是角部極,邊部人造伸腿和側部炭塊溫度較低沒有焦化好,啟動時高溫液體直接接觸這部分,使扎糊散脫、開裂、側部炭塊斷裂等。


圖片


 2、電解槽在運行期間,技術條件管理不當,產生病槽。因為電解槽一形成病槽,技術條件就會失常,尤其是槽溫升高,爐膛遭到破壞,爐底沉淀多,電流分布不均,都會使內襯受熱、膨脹或收縮不均,破損內襯。異常效應,對于老齡槽或破損槽,使熔體溫度過高,陰極瞬間導電過多,容易加速其破塤速度。
3、隨著時間的延長,爐底陰極炭塊都會呈現出受熱膨脹的特性,一般情況是沿長度方向呈山丘狀隆起,形成中間高、四周低的狀況。有的地方就會形成裂紋,這種裂紋是逐漸形成的,但電解槽形成的沉淀會覆蓋住破損部位。如果技術條件控制不好,造成爐底溫度低,沉淀形成大量結殼,爐底會惡化。在換極過程中處理爐底,進行撬結殼,把結殼撬起后,鋁水直接灌入裂紋,造成破損,被迫停槽。結殼是電的不良導體,有結殼時導電較少,把結殼撬起后,此處導電較多,電流密度比其它地方的要大,極易造成陰極破損。
4、長包陽極尤其是柱狀的包,長包處極距較低,此處導電較多,溫度較高,有1100多度,正常的溫度一般在955左右。電流密度較大并且集中,導致陰極破損。在長包陽極處摸查爐底,一般都會發現陰極有坑洞,主要是熔化了爐底結殼形成的。

預防措施:1、保持穩定的電流強度,降低電流生產時,會使先前滲入陰極炭塊的電解質凝固,導致陰極炭塊產生裂縫,促使陰極炭塊的破塤;增加電流后,因為增加了陰極炭塊表面的電流密度,陰極炭塊本身溫度會升高,將會破壞已破塤陰極炭塊的壽命。2、加強裝爐質量,使焦粒厚薄均勻,導桿和大母線接觸良好。在焙燒過程中對于偏流的及時處理,防止嚴重偏流?;蛘卟扇∠冗M的焙燒方案,減少熱沖擊。3、技術條件控制合理,杜絕大起大落。保持穩定的分子比,如果分子比忽高忽低,電解質的過熱度變化無常,電解質的溫度變化量就大,電解質的熱平衡就難以維持,經過對連續2017-2020年內破損的117臺老齡槽的運行數據分析發現,電解質溫度超出日常保持范圍15-20度以上,持續1-2天時間,30天內破損的槽次有41臺,占比達35%??梢哉f高溫對老齡槽的破損是致命的。再者控制合理的效應系數,減少來效應的幾率,對于調整電解槽氧化鋁的濃度,潔凈電解質等,可以通過及時的調整下料間隔,勤打撈碳渣等方式來處理。4、加強對操作質量的管理,沉淀多的可以使用撈渣機械爪撈出,使之導電均勻,同時防止爐底溫度過低,防止形成結殼。但是要控制機械爪下降幅度,防止緊貼爐底,抓起陰極碳塊,導致破損,得不償失。對于老齡槽和破塤槽,要通過摸爐底了解其大體狀況,通過測量極下鋁水平了解其破塤程度,再把沉淀放在該處進行填充,降低該處陰極的電流密度,減緩其破塤速度。5、加強對陽極電流分布的測量,對導電異常多的要及時處理,如有長包陽極要及時將包打掉,防止包伸入鋁水造成短路,不但對爐底造成影響,還會引起脫極,增加勞動強度。


綜上所述,除去原材料以及筑爐質量外,高水平的技術條件調控和精細化的換極操作的管理對延長電解槽壽命,有著顯著的優勢。來源:電解鋁

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