专利名称：一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法及结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电解槽焙烧启动方法，尤其涉及采用霍尔-埃鲁法生产
原铝的运行电流从160kA至400kA或更大型的预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧
启动方法及结构。
背景技术：
现有大型预焙阳极铝电解槽通常的焙烧启动办法有两种， 一种是采用焦 粒作为介质的启动办法，另一种是采用燃气焙烧启动的办法。
国内通常采用的方法为焦粒焙烧启动的办法。中国专利ZL99120950.8 公开了焦粒焙烧方法，为国内普遍采用的办法。该专利中采用氟化盐与纯碱 按分子比为2.8 3之间进行配料，控制氟化钙含量为4 6%进行装炉，焙烧 过程中液态电解质浸没阳极底部，铺设的为煅后焦，厚度为10 30mm，存 在焙烧启动方法通常为72小时以上，焙烧启动灌铝后至少一个月电解槽槽 电压才能降至正常水平，浪费了大量的电能；内衬由于焙烧温度高，使电解 槽寿命短；焙烧启动后需要月3个月才能将技术参数调整至正常水平；炉底 槽壳最大变形7—12cm， l周内炉底变形还没有恢复；电解槽在焙烧后期和 启动过程中需使用压縮空气吹。传统启动办法焙烧的控制思路以电压与温度 为核心。现在传统的启动方法采用中缝具备一定高度的电解质为启动条件， 此时，内衬温度已超过1000度，甚至高达1100度以。上，过高的温度会增加 内衬破损与产生裂纹的可能， 一方面影响电解槽工作寿命，另一方面容易产生早期漏槽。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题而提供一种预焙阳极铝电解槽焦粒 焙烧启动方法及结构，目的是能够使焙烧过程中的阴极内衬温度均匀上升， 焙烧时间大大縮短，阴极没有过焙烧现象，焙烧质量良好；启动后的电解槽 能可快速转入正常期，增加了产量。
为达上述目的本发明是这样实现的 一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启 动方法，它包括下述步骤热电偶安装的步骤、铺设焦粒的步骤、装炉的步 骤和焙烧控制的步骤；热电偶安装的步骤是指先在阴极碳块安装热电偶；铺 设焦粒的步骤是指将焦粒铺设在阴极碳块的上方；装炉的步骤的是指阳极外 侧设置钢板，将电解槽大小面端部钢板外覆盖破碎电解质块，采用耐高温高 热阻材料覆盖了阳极间缝与中缝以保持焙烧温度；焙烧控制的步骤是指在通 电后，温度匀速提升，当中间通道平均温度达到930 970度以上后，40 48小时电解槽具备启动条件。
所述的阴极碳块内衬上钻出直径4~12mm孔，热电偶插入阴极碳块深度 为15 20mm。
所述的热电偶表面缠绕绝缘耐高温材料并引出槽外。
所述的热电偶设在阴极碳块长度方向的两侧及中间三个位置，每个位置 在宽度方向设置三个热电偶；或在阳极组之间的间缝下方的阴极碳块上设置 三个热电偶。
所述的铺设的焦粒为石墨碎和煅后焦粒，对在端部的一组或两组阳极先 铺设2 10mm后的石墨碎，然后内衬表面均匀铺设15 30mm的煅后焦粒所述的铺设的焦粒为石墨碎，在端部铺设含石墨碎高的物料，中间阴极 碳块内衬上铺设含石墨碎低的物料。
所述的耐高温高热阻材料为玻璃纤维毯。
所述的在电解槽大小面端部钢板外覆盖破碎电解质块上采用冰晶石覆 盖，最上层添加纯碱。
所述的焙烧控制以阴极内衬温度为核心，在通电后的io个小时，温升
速度为约为25 35度/小时，以后温升速度为控制在15~25度/小时。
所述的还包括启动控制及启动后期管理的步骤焙烧温度达到指定的目 标要求后向电解槽内灌入电解质，同时提升阳极母线，对电解槽进行焙烧启动。
所述的从启动后20~28小时灌铝。
所述的整个焙烧启动过程需要64 72小时。
所述的启动后根据电解槽的噪声水平降低槽电压。
所述的灌铝后约两至三天电解槽电压降至正常工作电压区间，槽内电解 质分子比在最初5天保持在2.7~2.9，在两周或一个月的时间降至正常分子 比。
一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构，包括阴极碳块，在阴极碳块 上设有阳极组，在阴极碳块上设有热电偶，在阳极组的两端设有钢板，在钢 板与槽壳之间设有电解质块，在阴极碳块与阳极组之间设有焦粒层。
所述的阴极内衬上钻出直径4~12mm孔，热电偶插入阴极碳块深度为 15 20mm，热电偶表面缠绕绝缘耐高温材料并引出槽外，热电偶设在阴极碳块长度方向的两侧及中间三个位置，每个位置在宽度方向设置三个热电 偶。
所述的电解质上设有冰晶石。 所述的冰晶石上设有纯碱。
所述的阳极组之间的间缝和中间通道用玻璃纤维毯覆盖。 所述的焦粒层为石墨碎和煅后焦粒，在阴极碳块端部的一组或两组阳极
设有2 10mm厚的石墨碎，阴极碳块内衬表面均匀设有15 30mm的煅后 焦粒与石墨碎混合物。
所述的焦粒层为石墨碎，在阴极碳块端部铺设含石墨碎高的物料，中间 阴极碳块内衬上铺设含石墨碎低的物料。
本发明的优点效果
1、 本发明焙烧启动过程时间短，焙烧过程为40 48小时，比现有技术 縮短了24 56小时，较传统办法节省了大量的电能。
2、 本发明焙烧结束时内衬温度均匀合理，阴极内衬得到了充分的焙烧， 无过度焙烧现象，焙烧期间阳极电流分布均匀，内衬温度分布均匀，对电解 槽的热冲击小，焙烧过程的控制原则为不产生液态电解质。而现有焙烧技术 为焙烧结束时阴极内衬的温度己达到1000度以上，中缝已具备一定高度的 电解质。本发明与现有技术相比减少了阴极内衬由于焙烧温度过高而产生的 缺陷，延长了电解槽寿命。
3、 本发明焙烧启动灌铝后2—3天，电解槽电压即降到正常，现有技术 至少一个月才能将电解槽槽电压降至正常水平，本发明比现有技术节省了大 量的电能。4、 本发明焙烧启动后两周至1个月后温度与分子比等技术参数调整至 正常水平，现有技术需要月3个月才能将技术参数调整至正常水平。比现有 技术縮短了电解槽的不正常期，提高了产铝量，降低了直流电耗。
5、 本发明炉底槽壳最大变形6cm，灌铝后1天炉底槽壳变形退到2cm， 3天后炉底变形恢复，槽壳及炉底变形小、恢复快，电解槽可快速转入正常 期。现有技术炉底槽壳最大变形7—12cm， l周内炉底变形还没有恢复。本 发明比现有技术减少了槽底变形，减少了内衬缺陷的产生，有助于保持电解 槽稳定生产，延长了电解槽寿命。
6、 本发明焙烧和启动过程中，侧部槽壳不发红，整个过程不用压縮空 气强制冷却。本发明比现有技术减少了工作量和压縮空气消耗，同时也减少 了工人的劳动强度。
在整个电解槽焙烧启动期间，单槽至少约节省电力7万度。
图1是本发明预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧结构的断面图。 图2是本发明热电偶与阴极碳块位置关系的结构示意图。 图3是本发明热电偶设置在阴极碳块上示意图。
图中1、纯碱；2、冰晶石；3、电解质块；4、阳极组；5、玻璃纤维毯; 6、钢板；7、焦粒层；8、阴极碳块；9、热电偶。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明f乍进一步说明。
一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法，包括下述步骤热电偶安装 的步骤、铺设焦粒的步骤、装炉的步骤和焙烧控制的步骤；热电偶安装的步骤是指先在阴极碳块安装热电偶，热电偶安放在阴极碳
块上事先钻好的孔内，如图3所示阴极碳块内衬上钻出直径4 12mm孔，热 电偶插入阴极碳块深度为15 20mm，热电偶表面缠绕玻璃纤维绝缘耐高温 材料并引出槽外，如图2所示热电偶设在阴极碳块长度方向的两侧及中间三 个位置，每个位置在宽度方向设置三个热电偶；或在阳极组之间的间缝下方 的阴极碳块上设置三个热电偶；
铺设焦粒的步骤是指将焦粒铺设在阴极碳块的上方，铺设的焦粒为石墨 碎和煅后焦粒，对在端部的一组或两组阳极先铺设2 10mm后的石墨碎， 然后阴极碳块内衬表面均匀铺设15 30mm的煅后焦粒与石墨碎混合物，或 者铺设的焦粒为石墨碎，在端部铺设高度为10 35mm含石墨碎高的物料， 中间阴极碳块内衬上铺设含10~35mm厚石墨碎低的物料；
装炉的步骤的是指在装炉时用玻璃纤维毯耐高温高热阻材料覆盖阳极 之间的间缝和中间通道保持焙烧温度和避免阴阳极氧化，焙烧过程中不产生 液态电解质，在阳极外侧设置钢板，将电解槽大小面端部钢板外覆盖破碎电 解质块，在电解槽大小面端部钢板外覆盖破碎电解质块上采用冰晶石或破碎 电解质粉料覆盖，最上层添加纯碱；
焙烧控制的步骤是指在通电后，温度匀速提升，当中间通道平均温度达 到930 970度以上后，40 48小时电解槽具备启动条件，焙烧控制以阴极 内衬温度为核心，在通电后的约10个小时，温升速度为约为25~35度/小时， 以后温升速度为控制在约15-25度/小时。
启动控制及启动后期管理的步骤焙烧温度达到指定的目标要求后向电 解槽内灌入电解质，同时提升阳极母线，对电解槽进行焙烧启动，从启动后20 28小时灌铝，启动后根据电解槽的噪声水平降低槽电压，灌铝后两至三 天电解槽电压降至正常工作电压区间，槽内电解质分子比在最初5天保持在 2.7~2.9，在两周至一个月的时间降至正常分子比，整个焙烧启动过程需要 64 72小时。
一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构，包括阴极碳块8，在阴极碳 块8上设有阳极组4，在阴极碳块8上设有热电偶9，在阳极组4的两端设 有钢板6，在钢板6与槽壳之间设有电解质块3，电解质块3上设有冰晶石 2，冰晶石2上设有纯碱1，阳极组4之间的间缝和中间通道用玻璃纤维毯5 覆盖，在阴极碳块8与阳极组4之间设有焦粒层7，焦粒层为石墨碎和煅后 焦粒，在阴极碳块端部的一组或两组阳极设有2 10mm厚的石墨碎，阴极 碳块内衬表面均匀设有15 30mm的煅后焦粒与石墨碎混合物，阴极碳块8 内衬指定位置出10mm，热电偶9插入阴极碳块深度为15 20mm，热电偶 9表面缠绕绝缘耐高温材料并引出槽外，热电偶9设在阴极碳块8长度方向 的两侧及中间三个位置，每个位置在宽度方向设置三个热电偶9。
上述的焦粒层也可以为石墨碎，在阴极碳块端部铺设含石墨碎高的物 料，中间阴极碳块内衬上铺设含石墨碎低的物料。
权利要求
1、一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法，其特征在于包括下述步骤热电偶安装的步骤、铺设焦粒的步骤、装炉的步骤和焙烧控制的步骤；热电偶安装的步骤是指先在阴极碳块安装热电偶；铺设焦粒的步骤是指将焦粒铺设在阴极碳块的上方；装炉的步骤的是指阳极外侧设置钢板，将电解槽大小面端部钢板外覆盖破碎电解质块，采用耐高温高热阻材料覆盖了阳极间缝与中缝以保持焙烧温度；焙烧控制的步骤是指在通电后，温度匀速提升，当中间通道平均温度达到930～970度后，时间为40～48小时电解槽具备启动条件。
2、 根据权利要求1所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于阴极内衬上钻出直径4~12mm L，热电偶插入阴极碳块深度为 15 20mm。
3、 根据权利要求1或2所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方 法，其特征在于所述的热电偶表面缠绕绝缘耐高温材料并引出槽外。
4、 根据权利要求1或2所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方 法，其特征在于所述的热电偶设在阴极碳块长度方向的两侧及中间三个位 置，每个位置在宽度方向设置三个热电偶；或在阳极组之间的间缝下方的阴 极碳块上设置三个热电偶。
5、 根据权利要求1所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的铺设的焦粒为石墨碎和煅后焦粒，对在端部的一组或两组阳极先铺设2 10mm后的石墨碎，然后阴极碳块内衬表面均匀铺设15 30mm的煅后焦粒与石墨碎混合物。
6、 根据权利要求1所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的铺设的焦粒为石墨碎，在端部铺设含石墨碎高的物料，中 间阴极碳块内衬上铺设含石墨碎低的物料。
7、 根据权利要求1所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的耐高温高热阻材料为玻璃纤维毯。
8、 根据权利要求1所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的在电解槽大小面端部钢板外覆盖破碎电解质块上采用冰 晶石覆盖，最上层添加纯碱。
9、 根据权利要求1所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的焙烧控制以阴极内衬温度为核心，在通电后的10个小时， 温升速度为约为25~35度/小时，以后温升速度为控制在15~25度/小时。
10、 根据权利要求1所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的还包括启动控制及启动后期管理的步骤焙烧温度达到指 定的目标要求后向电解槽内灌入电解质，同时提升阳极母线，对电解槽进行 焙烧启动。
11、 根据权利要求10所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的从启动后20~28小时灌铝。
12、 根据权利要求11所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的整个焙烧启动过程需要64 72小时。
13、 根据权利要求10所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法，其特征在于所述的启动后根据电解槽的噪声水平降低槽电压。
14、 根据权利要求13所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法， 其特征在于所述的灌铝后约两至三天电解槽电压降至正常工作电压区间，槽 内电解质分子比在最初5天保持在2.7~2.9，在两周或一个月的时间降至正 常分子比。
15、 一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构，包括阴极碳块，在阴极 碳块上设有阳极组，其特征在于在阴极碳块上设有热电偶，在阳极组的两端 设有钢板，在钢板与槽壳之间设有电解质块，在阴极碳块与阳极组之间设有 焦粒层。
16、 根据权利要求15所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构， 其特征在于所述的阴极内衬上钻出直径4~12mm孔，热电偶插入阴极碳块深 度为15 20mm，热电偶表面缠绕绝缘耐高温材料并引出槽外，热电偶设在 阴极碳块长度方向的两侧及中间三个位置，每个位置在宽度方向设置三个热 电偶。
17、 根据权利要求15所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构， 其特征在于所述的电解质上设有冰晶石。
18、 根据权利要求17所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构， 其特征在于所述的冰晶石上设有纯碱。
19、 根据权利要求15所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构， 其特征在于所述的阳极组之间的间缝和中间通道用玻璃纤维毯覆盖。
20、 根据权利要求15所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构， 其特征在于所述的焦粒层为石墨碎和煅后焦粒，在阴极碳块端部的一组或两组阳极设有2 10rnm厚的石墨碎，阴极碳块内衬表面均匀设有15 30mm 的煅后焦粒与石墨碎混合物。
21、根据权利要求15所述的一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动结构， 其特征在于所述的焦粒层为石墨碎，在阴极碳块端部铺设含石墨碎高的物 料，中间阴极碳块内衬上铺设含石墨碎低的物料。
全文摘要
本发明涉及一种预焙阳极铝电解槽焦粒焙烧启动方法及结构。包括阴极碳块，在阴极碳块上设有阳极组，在阴极碳块上设有热电偶，在阳极组的两端设有钢板，在钢板与槽壳之间设有电解质块，在阴极碳块与阳极组之间设有焦粒层。本发明焙烧启动过程时间短，节省了大量的电能，延长了电解槽寿命，提高了产铝量，降低了直流电耗，有助于保持电解槽稳定生产，延长了电解槽寿命，减少了工作量和压缩空气消耗。
文档编号C25C3/06GK101629304SQ20081001237
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者刘雅锋, 周东方, 孙康建, 朱佳明, 杨晓东 申请人:沈阳铝镁设计研究院