专利名称：一种直流电焙烧预热铝电解槽的方法
技术领域：
本发明涉及一种直流电加热焙烧预热电解槽的方法，属于电解技术领域。
背景技术：
随着电解铝企业的规模化、大型化、自动化生产发展，以及重视环境保护，提产增效，降低能耗，延长设备使用寿命等措施的推进，对铝电解工艺技术提出了更新、更高的要求。目前，铝电解生产过程包括铝电解槽的焙烧预热，启动、控制电解生产等等，其中焙烧预热是铝电解生产过程中的一个重要环节，它通过焙烧加热升温，烘干电解槽阴极内衬，使焙烧温度接近或达到正常生产温度，防止内衬中的水份及灰份在高温下快速排出而使内衬造成漏洞或裂纹；提高阴极和阳极温度，防止阴极工作面因温差产生的热应力而损伤阴极炭块；使阴极炭块间的底糊烧结焦化，以粘接阴极炭块和侧部炭块使之构成一个整体，为启动电解生产创造良好的工作条件。因此，焙烧预热效果的好坏直接影响到启动效果的好坏，而启动效果不但影响电解槽的生产运行稳定性及生产指标，而且在很大程度上影响到电解槽的使用寿命、劳动强度及对生态环境的保护。目前，电解槽常用的焙烧预热方法有固体铝焙烧法、铝液焙烧法、焦粒焙烧法、石墨粉焙烧法及燃气焙烧法，但这些焙烧技术都存在均不完善。为适应当前铝电解槽大型化及曲面化两大发展趋势，改善焙烧效果，提高环境环境效益。润鑫公司相继研究开发应用了铝电解槽环流焙烧法及清洁焙烧法，利用金属电阻替代焦粒作为发热介质，采用全空腔装槽方式进行装槽，不仅焙烧温度均匀、能有效控制升温速度、能对人造伸腿进行有效焙烧，而且减少了焦粒消耗，提高了环境效益，大幅度降低了焙烧成本及劳动强度。但这种焙烧方法采用的是用车间里的交流电通入金属电阻对电解槽进行加热焙烧，不适用于大规模的通电启槽，而且操作复杂、触电风险大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种直流电焙烧预热铝电解槽的方法，以提高清洁焙烧法使用范围，简化操作，降低触电风险。本发明提供的一种直流电焙烧预热铝电解槽的方法，包括装槽、通电焙烧及拆除金属电阻装置步骤，其特征在于具体经过下列步骤
A、清扫铝电解槽，在阴极炭块及人造伸腿表面铺设一层厚度为1±0.2mm的冰晶石；
B、安装阳极炭块，并杜绝阳极炭块下滑；
C、安装辐射加热管，同时在电解槽内安装热电偶探头，检测加热温度；
D、在阳极极缝、中缝及边部铺一层耐高温绝缘板；
E、在耐高温绝缘板上铺设一层电解质粉末，电解质粉末的厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜；
F、通电焙烧电解槽；
G、当焙烧至电解槽内平均温度达到850 950°C时，持续焙烧至阴极内衬焙烧透，取出辐射加热管，灌入高温电解质，适当抬高阳极后通电，通电期间控制抬阳极的速度及升电流的速度，使槽电压在6 ±2V，通电至20 30V的高电压时，保持10 20分钟，之后将电压逐渐下降到5. 5 6. 5V时，保持12 24h，使电解质熔化后，灌入适量的铝液，从而完成焙烧启动。
所说D步骤的耐高温绝缘板厚度为I. O I. 5cm,材料为常规石棉板，或者硅酸铝纤维板，具体材料及厚度的选用视分流情况、阴极材质以及通电情况而定，并在其上预留观察孔及排气孔，以观察槽内焙烧情况，同时在排气孔内插入导气管，用于排放烟气，改善焙烧效果。所说E步骤的电解质粉末层厚度，根据需要在不同部位要求不一样，以能防止空气进入焙烧槽为宜，通常控制在2. 5±0. 5cm范围内。本发明与现有技术相比具有下列优点和效果
(I)采用金属电阻作为发热介质进行通电发热焙烧，能够严格按照碳素糊料特性要求控制升温速度，焙烧效果较好。(2)利用金属电阻替代焦粒作为发热电阻对电解槽进行加热，不仅能实现密闭式启动电解槽，改善操作环境，而且可实现低碳焙烧，降低焙烧成本。(3)采用金属电阻发热对电解槽进行焙烧预热，无需铺设焦粒，无
需安装或拆除软连接和分流片，无需打捞炭渣，无需在焙烧期间对阳极电流分布及阴极电流分布进行测量，大幅度简化操作，降低劳动强度。( 4 )采用金属电阻对电解槽进行焙烧预热，并在启动电解槽后，可大幅度降低电解质含炭量，这样既可杜绝启动时的含炭事故，又有利于电解槽提前转入正常生产，降低吨铝电耗和提闻招广量。(5)由于在阴极炭块及人造伸腿表面设置一层冰晶石，能在焙烧预热期间缓冲高温电解质对阴极内衬的冲击，而且能对人造伸腿进行有效焙烧，大幅度改善焙烧效果。(6)开发利用全电解质粉末替代冰晶石作为装槽物料，由于电解质价格远低于冰晶石价格，因此，可大幅度降低焙烧启动成本。本发明适宜所有预焙槽的焙烧预热，尤其适用于大型曲面阴极预焙槽的焙烧预热，不仅焙烧温度均匀，能量利用率高，焙烧时间短，电耗低，焙烧过程中不存在局部富集钠的问题，不但可大幅度降低劳动强度，还可确保焙烧效果，提前转入正常生产，有效延长槽寿命，对今后改善电解槽焙烧方法，提高能源和资源利用率，将产生较为深远的影响，具有广阔的推广应用前景。
图I为本发明电解槽装槽结构图
图中，I为电解槽阴极炭块，2为人造伸腿，3为阳极炭块，4为辐射加热管，5为高分子比冰晶石，6为耐高温的绝缘隔热层，7为连接电线，8为安装于阴极炭块内的阴极钢棒，9为电解质粉末，10为阳极导杆，11为阳极钢爪。
具体实施例方式下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。
实施例I
本发明提供的电解槽电解热焙烧预热方法，包括装槽、通电焙烧及拆除金属电阻装置步骤，具体经过下列步骤(如图I所示)
A、清扫干净炉膛，在阴极炭块I及人造伸腿2表面铺设一层冰晶石，冰晶石，厚度1±0· 2 mm ;
B、安装阳极炭块3，安装阳极炭块时特别注意复紧小盒卡具，杜绝阳极炭块下滑现象发
生；
C、安装辐射加热管4，检查阳极3复紧后抬阳极安装辐射加热管4，同时在槽内安装热电偶探头，对加热温度进行检测；
D、装好辐射加热管4后在阳极极缝、中缝及边部铺一层厚度I.Ocm的耐高温石棉板6 ；
E、在耐高温绝缘板6上铺设一层电解质粉末9，电解质粉末厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜，其厚度控制在2. 5±0. 5cm范围内。F、铺完电解质粉末后对辐射加热管进行接线，连接电线进电端与阳极炭块3导杆相连接，出电端与阴极钢棒8连接。G、通电焙烧期。检查达到通电条件后，按送电梯度要求进行通电焙烧加热。H、当焙烧槽内平均焙烧温度达到850°C后再持续焙烧一段时间，待阴极内衬焙烧透后取出辐射加热管，灌入高温电解质适当抬阳极后通电，
通电期间控制好抬阳极的速度及升电流的速度，确保槽电压在6±2V，通电结束后保持20V的高电压焙烧15min后将电压逐渐下降到6. 5± IV再焙烧24h，熔化准备好足量的电解质后灌入适量的铝液完成焙烧启动，经过非正常期管理后，进入正常生产。
实施例2
本发明提供的电解槽电解热焙烧预热方法，包括装槽、通电焙烧及拆除金属电阻装置步骤，具体经过下列步骤(如图I所示)
A、清扫干净炉膛，在阴极炭块I及人造伸腿2表面铺设一层冰晶石，冰晶石，厚度1±0· 2 mm ;
B、安装阳极炭块3，安装阳极炭块时特别注意复紧小盒卡具，杜绝阳极炭块下滑现象发
生；
C、安装辐射加热管4，检查阳极3复紧后抬阳极安装辐射加热管4，同时在槽内安装热电偶探头，对加热温度进行检测；
D、装好辐射加热管4后在阳极极缝、中缝及边部铺一层厚度I.5cm的耐高温石棉板6 ；
E、在耐高温绝缘板6上铺设一层电解质粉末9，电解质粉末厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜，其厚度控制在2. 5±0. 5cm范围内。F、铺完电解质粉末后对辐射加热管进行接线，连接电线进电端与阳极炭块3导杆相连接，出电端与阴极钢棒8连接。G、通电焙烧期。检查达到通电条件后，按送电梯度要求进行通电焙烧加热。H、当焙烧槽内平均焙烧温度达到900°C后再持续焙烧一段时间，待阴极内衬焙烧透后取出辐射加热管，灌入高温电解质适当抬阳极后通电，通电期间控制好抬阳极的速度及升电流的速度，确保槽电压在6±2V，通电结束后保持25V的高电压焙烧12min后将电压逐渐下降到6. 5±1V再焙烧16h，熔化准备好足量的电解质后灌入适量的铝液完成焙烧启动，经过非正常期管理后，进入正常生产。实施例3 本发明提供的电解槽电解热焙烧预热方法，包括装槽、通电焙烧及拆除金属电阻装置步骤，具体经过下列步骤(如图I所示)
A、清扫干净炉膛，在阴极炭块I及人造伸腿2表面铺设一层冰晶石，冰晶石，厚度1±0· 2 mm ;
B、安装阳极炭块3，安装阳极炭块时特别注意复紧小盒卡具，杜绝阳极炭块下滑现象发
生；
C、安装辐射加热管4，检查阳极3复紧后抬阳极安装辐射加热管4，同时在槽内安装热电偶探头，对加热温度进行检测；
D、装好辐射加热管4后在阳极极缝、中缝及边部铺一层厚度I.3cm的耐高温石棉板6 ；
E、在耐高温绝缘板6上铺设一层电解质粉末9，电解质粉末厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜，其厚度控制在2. 5±0. 5cm范围内。F、铺完电解质粉末后对辐射加热管进行接线，连接电线进电端与阳极炭块3导杆相连接，出电端与阴极钢棒8连接。G、通电焙烧期。检查达到通电条件后，按送电梯度要求进行通电焙烧加热。H、当焙烧槽内平均焙烧温度达到950°C后再持续焙烧一段时间，待阴极内衬焙烧透后取出辐射加热管，灌入高温电解质适当抬阳极后通电，通电期间控制好抬阳极的速度及升电流的速度，确保槽电压在6±2V，通电结束后保持30V的高电压焙烧IOmin后将电压逐渐下降到6. 5±1V再焙烧12h，熔化准备好足量的电解质后灌入适量的铝液完成焙烧启动，经过非正常期管理后，进入正常生产。
权利要求
1.一种直流电焙烧预热铝电解槽的方法，包括装槽、通电焙烧及拆除金属电阻装置步骤，其特征在于具体经过下列步骤 A、清扫铝电解槽，在阴极炭块及人造伸腿表面铺设一层厚度为1±0.2mm的冰晶石； B、安装阳极炭块，并杜绝阳极炭块下滑； C、安装辐射加热管，同时在电解槽内安装热电偶探头，检测加热温度； D、在阳极极缝、中缝及边部铺一层耐高温绝缘板； E、在耐高温绝缘板上铺设一层电解质粉末，电解质粉末的厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜； F、通电焙烧电解槽； G、当焙烧至电解槽内平均温度达到850 950°C时，持续焙烧至阴极内衬焙烧透，取出辐射加热管，灌入高温电解质，适当抬高阳极后通电，通电期间控制抬阳极的速度及升电流的速度，使槽电压在6 ±2V，通电至20 30V的高电压时，保持10 20分钟，之后将电压逐渐下降到5. 5 6. 5V时，保持12 24h，使电解质熔化后，灌入适量的铝液，从而完成焙烧启动。
2.根据权利要求I的方法，其特征是，所述D步骤的耐高温绝缘板的厚度设为I.O I.5cm，材料为常规石棉板，或者硅酸铝纤维板，具体材料及厚度的选用视分流情况、阴极材质以及通电情况而定，并在其上预留观察孔及排气孔，以观察槽内焙烧情况，同时在排气孔内插入导气管，用于排放烟气，改善焙烧效果。
3.根据权利要求I的方法，其特征是，所述E步骤的电解质粉末层的厚度，根据需要在不同部位要求不一样，以能防止空气进入焙烧槽为宜，通常控制在2. 5±0. 5cm范围内。
全文摘要
本发明涉及一种直流电焙烧预热铝电解槽的方法，其特征在于利用辐射加热管替代焦粒作为发热介质，接入电解槽系列电流，使电解槽空腔内辐射加热管产生的热量通过辐射、对流以及热传导的方式将热量传向四周对电解槽阴极内衬及阳极进行持续不断的加热升温焙烧，温度达到或接近铝电解槽焙烧启动温度后拆除加热装置，灌入电解质进行启动。本发明较传统焙烧方法具有焙烧效果好、能耗低、环境效益好以及劳动强度低等优点。
文档编号C25C3/06GK102912377SQ20121044649
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者杨万章, 张春生, 苏其军, 汪宏伟, 邢大庆, 杨金星, 杨军龙 申请人:云南云铝润鑫铝业有限公司