专利名称：一种防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法
技术领域：
本发明属于电解铝技术领域，具体涉及一种防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法。
背景技术：
发明专利200710010523. 4提出了一种表面带有凸起结构的阴极碳块的电解槽，
阴极的凸起结构具有减弱铝液流动，提高阴极铝液稳定性的作用，因此该新型阴极结构电
解槽可降低阴极和阳极之间的有效极距，具有较低的槽电压，节能效果明显。 预热和启动是新型阴极结构电解槽的主要工艺过程，新型阴极结构电解槽在启动
之前必须要进行预热。预热的目的有四个，一个是为了驱散出新修或大修面电解槽内的水
分；其二是为了使电解槽阴极碳块之间的捣固糊和边部的人造伸腿具有较好的烧结，使阴
极碳块之间和边部人造伸腿与阴极碳块之间很好地结合在一起；预热的第三个目的是为了
使槽内衬温度达到或接近电解温度；第四个目的也是最重要的目的就是要使新型阴极结构
电解槽阴极碳块上表面的凸起在预热过程中不能断裂和破损。 目前国内外实施的新型阴极结构电解槽预热方法有两种，一种是传统的焦粒预热 法，另一种是火焰_铝液两段焙烧法。焦粒预热法的基本原理是利用阳极与新型阴极结构 电解槽阴极碳块上表面之间铺设的焦粒的电阻产生的热量使电解槽预热，这种预热方法具 有温度分布不均、能耗高、电解质损失大等缺点，而新型的火焰_铝液两段预热工艺，虽然 避免了上述缺点，但是使用这种预热技术时常常使新型阴极结构电解槽阴极碳块表面上的 凸起断裂和破损增多。
发明内容
针对以上新型阴极结构电解槽预热方法存在的不足之处，本发明提供一种防止铝 电解槽阴极凸起破损的预热方法，达到使新型阴极结构电解槽在预热过程中阴极碳块表面 上的凸起不断裂、不破损的目的。
本发明方法的工艺步骤如下。
(1)捣打保护料 电解槽安装完后，将保护料填置在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽和阴 极碳块四周的凹槽内，然后用捣锤捣打到比阴极表面高0 5cm。同样将该保护料铺在电解 槽阴极四周的碳素捣固糊斜坡(人造伸腿)和两排阳极中缝正下面的阴极表面上，碳素捣 固糊斜坡处的保护料铺设的长度与宽度与捣固糊斜坡相同，其厚度为1 4cm，两排阳极中 缝正下边的阴极表面上保护料铺设的宽度小于或等于中缝宽度，长度比电解槽整体阴极的 长度短30 50cm，即在出铝端的阴极碳块处不铺该混合物料，混合物料的厚度为1 5cm。 另一端的保护料铺设到与侧部斜坡的保护料相连接。 保护料为氧化铝、冰晶石和粘结剂的混合物料，该保护料由氧化铝和冰晶石的混 合物与铝酸钠溶液或水玻璃溶液(硅酸钠溶液)或水混捏而成，其中氧化铝和冰晶石作为
4骨料，铝酸钠溶液或水玻璃溶液或水为粘结剂。 上述骨料中氧化铝和冰晶石的质量比为1 : (0.025 0.3);粘结剂加入量为骨 料的3 15% (质量百分比)，铝酸钠溶液中氢氧化钠浓度为100 300g/L，氢氧化铝的浓 度为20 300g/L ;硅酸钠溶液中硅酸钠浓度为100 300g/L。
(2)安装火焰燃烧器 将电解槽的阳极全部挂起，并使所有的阳极底掌在同一水平面上，将阳极上升到 其底掌面与阴极凸起的上表面的距离为5 20cm。在将要放置燃烧器的位置处的阴极碳块 和边部的捣固糊斜坡上面放置一层硅酸铝纤维板，硅酸铝纤维板的上面再放一块厚为2 2. 5mm的铁板，此铁板一半放在正对燃烧火焰的底部阴极碳块上，另一半斜置在斜坡上。铁 板的上部边缘可焊接一个提手，以便于火焰焙烧结束后电解槽灌入铝液后将其取出，这样 做的目的是为了避免燃烧器的火焰直接吹到阴极和边部的碳块上表面造成碳块的损坏。
将8 28个燃烧器均匀地安放在电解槽的两个大面上，相当于每个大面上有4 14个燃烧器，另有两个燃烧器要安装在两个小面，分别安装在烟道端和出铝端两个阳极碳 块中缝的位置上，两个大面上的燃烧器等距离地安装在阳极与侧部碳块之间的缝隙中，相 邻的两个燃烧器之间的距离为0. 5 2. 0m。
(3)装炉 在两个大面和两个小面(烟道端和出铝端)火焰燃烧器位置以外的地方，用长 500 600mm、厚2 3mm的铁板以稍微向上倾斜的角度(与水平方向的夹角为9 = 10 60° )，一边搭在人造伸腿上面，一边搭在阳极的侧面上。铁板宽度的确定如果阳极与侧 部碳块的距离为245mm，则铁板的宽度为300 345mm。铁板中间偏上10 150mm的位置 焊上一个U型提手，材料为直径4 8mm的钢筋，提手两个焊点之间的距离为20 30cm，U 型提手高度40 60cm。火焰焙烧完毕灌入铝水，电解槽通电进入铝液焙烧前，借助于此提 手将铁板从槽的大面提拉出来，此铁板在电解槽侧面上的位置如图1所示。
用此铁板搭盖在除燃烧器以外的整个电解槽侧部的四个面上，用lmm厚的铝板作 3 4个高300mm，长宽为250 X 250mm的烟筒，等距离地安放在两排阳极中缝上，然后用厚 2mm的宽250 300mm的铝板盖住其余的所有阳极中间的缝隙。用细小的电解质块(①10 20mm)盖在所有阳极上表面和电解槽四个侧面，铺设厚度40 60mm，再用电解质粉或冰晶 石粉盖在块状电解质上面，铺设厚度100 150mm，所用的电解质块和电解质粉的成分无特 殊要求，只要是从其它电解槽取出的即可，可以采用电解质粉或冰晶石粉代替细小的电解 质块，电解质粉或冰晶石粉粒度为0. 075 lmm。
(4)火焰焙烧 电解槽装好后，将火焰燃烧器与供风、供燃气系统连接好，再接好相关的控制电 路，将控制系统送电，启动风机，然后启动燃烧器的点火装置，当温度达到700 80(TC时， 即可熄灭火焰，燃气焙烧阶段完成。 基本升温制度为焙烧初期以30 60°C的升温速度使温度由室温升高到300 350。C，然后以15 25。C /h的速度升温至550 600°C，以20 40°C /h的速度升温至 700 800°C。
(5)铝液焙烧 火焰焙烧完成后，即火焰燃烧器熄火，熄风后，在出铝口扒出 一个洞，通过这个出
5铝口灌入铝水(铝水为事先从其他电解槽中抽取的，温度为940 970°C )，铝水的量应以 铝水将电解槽底表面上的所有凸起都淹没3 5cm为宜。然后拆除燃烧器，取出燃烧器下 面的铁板和硅酸铝纤维板，将阳极降至底表面与阴极的凸起的上表面的距离为2 5cm。
拆除阳极四周四个面上的所有铁板，并确认阳极与侧部伸腿和槽壳之间无任何金 属接触物，之后接通全电流。然后在电解槽四周的槽面上补充和覆盖电解质粉和冰晶石粉、 曹达粉(碳酸钠)或氟化钠粉，加强保温，厚度200 500mm。 通电后，其冲击电压2. 0 4. 0伏， 一段时间以后，电压会回落到1. 8 2. 5伏， 此后按铝液焙烧的时间表制定升温曲线，根据升温曲线调整槽电压。在铝液焙烧初期，由 于温度较低的电解质的加入会降低铝液的温度，因此在灌入铝液后槽内温度会有小幅的下 降，控制电解槽槽电压为1. 8 3. 5伏进行铝液焙烧，电解槽内铝液的升温速度控制为5 15°C /h，铝液焙烧阶段时间为24 48小时，最终铝液的焙烧温度为930 960°C (焙烧温 度一般超过铝厂常用电解质的初晶温度0 l(TC )。铝液焙烧完毕后灌入电解质熔体(事 先从其它电解槽中抽取，温度为940 970°C )，提升阳极，提高槽电压到5 7伏，按常规 的方法对电解槽进行启动。 本发明的焙烧方法为火焰-铝液二段焙烧法，该方法相对于传统的方法具有加热 均匀，节约能源的优点。在火焰焙烧前用保护料填置在阴极碳块中缝和侧部碳素捣固糊斜 坡表面，以及将电解槽基本密封起来(除烟闺处留有烟气出口)防止了电解槽在焙烧过程 中阴极碳块表面、阴极碳块中缝的捣固糊及侧部捣固糊斜坡的氧化，同时在灌入铝液后，由 于有保护料的存在可防止铝液从阴极碳块中缝的捣固糊及侧部捣固糊斜坡在焙烧过程中 产生的裂缝中渗漏。火焰焙烧后先灌入铝液然后取走覆盖电解槽的铁板，由于有铝液的覆 盖可防止电解槽阴极碳块表面及阴极碳块中缝的捣固糊的氧化，同时由于避免外部的冷空 气接触阴极碳块表面，可防止阴极碳块表面的凸起因冷热不均而造成断裂的可能。
图1为电解槽边部所盖铁板在电解槽侧面上的位置示意图。
图2为铺设有保护料的电解槽的示意图。 图中1阳极，2铁板提手，3铁板，4阴极碳块，5侧部捣固糊斜坡(人造伸腿)， 6.保护料，7.阴极钢棒。
具体实施例方式
以下通过实施例进一步说明本发明的方法。
实施例1 防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法工艺步骤如下。
(1)捣打保护料 电解槽安装完后，将保护料填置在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽和阴 极碳块四周的凹槽内，然后用捣锤捣打到比阴极表面高3cm。同样将该保护料铺在电解槽阴 极四周的碳素捣固糊斜坡(人造伸腿)和两排阳极中缝正下面的阴极表面上，碳素捣固糊 斜坡处的保护料铺设的长度与宽度与捣固糊斜坡相同，其厚度为2. 5cm，两排阳极中缝正下 边的阴极表面上保护料铺设的宽度小于或等于中缝宽度，长度比电解槽整体阴极的长度短40cm，即在出铝端的阴极碳块处不铺该混合物料，混合物料的厚度为3cm。另一端的保护料 铺设到与侧部斜坡的保护料相连接。 保护料为氧化铝、冰晶石和粘结剂的混合物料，该保护料由氧化铝和冰晶石的混 合物与铝酸钠溶液混捏而成，其中氧化铝和冰晶石作为骨料，铝酸钠溶液为粘结剂。
上述骨料中氧化铝和冰晶石的质量比为1 : 0. 15 ;粘结剂加入量为骨料的9% (质量百分比)，铝酸钠溶液中氢氧化钠浓度为200g/L，氢氧化铝的浓度为150g/L。 [OOSS] (2)安装火焰燃烧器 将电解槽的阳极全部挂起，并使所有的阳极底掌在同一水平面上，将阳极上升到
其底掌面与阴极凸起的上表面的距离为12cm。在将要放置燃烧器的位置处的阴极碳块和
边部的捣固糊斜坡上面放置一层硅酸铝纤维板，硅酸铝纤维板的上面再放一块厚为2. 25mm
的铁板，此铁板一半放在正对燃烧火焰的底部阴极碳块上，另一半斜置在斜坡上。铁板的上
部边缘焊接一个提手，以便于火焰焙烧结束后电解槽灌入铝液后将其取出，这样做的目的
是为了避免燃烧器的火焰直接吹到阴极和边部的碳块上表面造成碳块的损坏。 将18个燃烧器均匀地安放在电解槽的两个大面上，相当于每个大面上有9个燃烧
器；另有两个燃烧器要安装在两个小面，分别安装在烟道端和出铝端两个阳极碳块中缝的 位置上，两个大面上的燃烧器等距离地安装在阳极与侧部碳块之间的缝隙中，相邻的两个 燃烧器之间的距离为1.25m。
(3)装炉 在两个大面和两个小面(烟道端和出铝端)火焰燃烧器位置以外的地方，用长 550mm、厚2. 5mm的铁板以稍微向上倾斜的角度(与水平方向的夹角为9 = 35° )， 一边搭 在人造伸腿上面，一边搭在阳极的侧面上。铁板宽度的确定如果阳极与侧部碳块的距离为 245mm，则铁板的宽度为320mm。铁板中间偏上80mm的位置焊上一个U型提手，材料为直径 6mm的钢筋，提手两个焊点之间的距离为25cm， U型提手高度50cm。火焰焙烧完毕灌入铝 水，电解槽通电进入铝液焙烧前，借助于此提手将铁板从槽的大面提拉出来，此铁板在电解 槽侧面上的位置如图l所示。 用此铁板搭盖在除燃烧器以外的整个电解槽侧部的四个面上，用lmm厚的铝板作 4个高300mm，长宽为250X 250mm的烟筒，等距离地安放在两排阳极中缝上，然后用厚2mm 的宽270mm的铝板盖住其余的所有阳极中间的缝隙。用细小的电解质块(①15mm)盖在所 有阳极上表面和电解槽四个侧面，铺设厚度50mm，再用电解质粉盖在块状电解质上面，铺设 厚度125mm，所用的电解质块和电解质粉的成分无特殊要求，只要是从其它电解槽取出的即 可，电解质粉粒度为0. 5mm。
(4)火焰焙烧 电解槽装好后，将火焰燃烧器与供风、供燃气系统连接好，再接好相关的控制电 路，将控制系统送电，启动风机，然后启动燃烧器的点火装置，当温度达到75(TC时，即可熄 灭火焰，燃气焙烧阶段完成。 基本升温制度为焙烧初期以45t:的升温速度使温度由室温升高到325t:，然后 以20°C /h的速度升温至575°C，以30°C /h的速度升温至750°C 。
(5)铝液焙烧 火焰焙烧完成后，即火焰燃烧器熄火，熄风后，在出铝口扒出 一个洞，通过这个出
7铝口灌入铝水(铝水为事先从其他电解槽中抽取的，温度955t:)，铝水的量应以铝水将电 解槽底表面上的所有凸起都淹没4cm为宜。然后拆除燃烧器，取出燃烧器下面的铁板和硅 酸铝纤维板，将阳极降至底表面与阴极的凸起的上表面的距离为3. 5cm。
拆除阳极四周四个面上的所有铁板，并确认阳极与侧部伸腿和槽壳之间无任何金 属接触物，之后接通全电流。然后在电解槽四周的槽面上补充和覆盖电解质粉，加强保温， 厚度350mm。 通电后，其冲击电压3. 0伏， 一段时间以后，电压会回落到2. 2伏，此后按铝液焙烧 的时间表制定升温曲线，根据升温曲线调整槽电压。在铝液焙烧初期，由于温度较低的电解 质的加入会降低铝液的温度，因此在灌入铝液后槽内温度会有小幅的下降，控制电解槽槽 电压2. 2伏进行铝液焙烧，电解槽内铝液的升温速度控制为l(TC /h，铝液焙烧阶段时间为 36小时，最终铝液的焙烧温度为945t:。铝液焙烧完毕后灌入电解质熔体(事先从其它电 解槽中抽取，温度为955°C )，提升阳极，提高槽电压到6伏，按常规的方法对电解槽进行启 动。 实施例2 防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法工艺步骤如下。 [OOSO] (1)捣打保护料 电解槽安装完后，将保护料填置在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽和阴 极碳块四周的凹槽内，然后用捣锤捣打到比阴极表面高5cm。同样将该保护料铺在电解槽 阴极四周的碳素捣固糊斜坡(人造伸腿)和两排阳极中缝正下面的阴极表面上，碳素捣固 糊斜坡处的保护料铺设的长度与宽度与捣固糊斜坡相同，其厚度为4cm，两排阳极中缝正下 边的阴极表面上保护料铺设的宽度小于或等于中缝宽度，长度比电解槽整体阴极的长度短 50cm，即在出铝端的阴极碳块处不铺该混合物料，混合物料的厚度为5cm。另一端的保护料 铺设到与侧部斜坡的保护料相连接。 保护料为氧化铝、冰晶石和粘结剂的混合物料，该保护料由氧化铝和冰晶石的混 合物与水玻璃溶液(硅酸钠溶液)混捏而成，其中氧化铝和冰晶石作为骨料，水玻璃溶液为 粘结剂。 上述骨料中氧化铝和冰晶石的质量比为1 : 0. 3 ;粘结剂加入量为骨料的15% (质量百分比)，硅酸钠溶液中硅酸钠浓度为200g/L。
(2)安装火焰燃烧器 将电解槽的阳极全部挂起，并使所有的阳极底掌在同一水平面上，将阳极上升到
其底掌面与阴极凸起的上表面的距离为20cm。在将要放置燃烧器的位置处的阴极碳块和边
部的捣固糊斜坡上面放置一层硅酸铝纤维板，硅酸铝纤维板的上面再放一块厚为2. 5mm的
铁板，此铁板一半放在正对燃烧火焰的底部阴极碳块上，另一半斜置在斜坡上。铁板的上部
边缘焊接一个提手，以便于火焰焙烧结束后电解槽灌入铝液后将其取出，这样做的目的是
为了避免燃烧器的火焰直接吹到阴极和边部的碳块上表面造成碳块的损坏。 将28个燃烧器均匀地安放在电解槽的两个大面上，相当于每个大面上有14个燃
烧器；另有两个燃烧器要安装在两个小面，分别安装在烟道端和出铝端两个阳极碳块中缝
的位置上，两个大面上的燃烧器等距离地安装在阳极与侧部碳块之间的缝隙中，相邻的两
个燃烧器之间的距离为O. 5m。
8
(3)装炉 在两个大面和两个小面(烟道端和出铝端)火焰燃烧器位置以外的地方，用长 600mm、厚3mm的铁板以稍微向上倾斜的角度(与水平方向的夹角为e =60° )， 一边搭在 人造伸腿上面，一边搭在阳极的侧面上。铁板宽度的确定如果阳极与侧部碳块的距离为 245mm，则铁板的宽度为345mm。铁板中间偏上150mm的位置焊上一个U型提手，材料为直 径8mm的钢筋，提手两个焊点之间的距离为30cm， U型提手高度60cm。火焰焙烧完毕灌入 铝水，电解槽通电进入铝液焙烧前，借助于此提手将铁板从槽的大面提拉出来，此铁板在电 解槽侧面上的位置如图1所示。 用此铁板搭盖在除燃烧器以外的整个电解槽侧部的四个面上，用lmm厚的铝板作 3个高300mm，长宽为250X 250mm的烟筒，等距离地安放在两排阳极中缝上，然后用厚2mm 的宽300mm的铝板盖住其余的所有阳极中间的缝隙。用细小的电解质块(①20mm)盖在所 有阳极上表面和电解槽四个侧面，铺设厚度60mm，再用冰晶石粉盖在块状电解质上面，铺设 厚度150mm，所用的电解质块和电解质粉的成分无特殊要求，只要是从其它电解槽取出的即 可，冰晶石粉粒度为lmm。
(4)火焰焙烧 电解槽装好后，将火焰燃烧器与供风、供燃气系统连接好，再接好相关的控制电 路，将控制系统送电，启动风机，然后启动燃烧器的点火装置，当温度达到80(TC时，即可熄 灭火焰，燃气焙烧阶段完成。 基本升温制度为焙烧初期以6(TC的升温速度使温度由室温升高到35(TC，然后 以25°C /h的速度升温至600°C，以40°C /h的速度升温至800°C 。
(5)铝液焙烧阶段 火焰焙烧完成后，即火焰燃烧器熄火，熄风后，在出铝口扒出 一个洞，通过这个出
铝口灌入铝水(铝水为事先从其他电解槽中抽取的，温度为970°C )，铝水的量应以铝水将
电解槽底表面上的所有凸起都淹没5cm为宜。然后拆除燃烧器，取出燃烧器下面的铁板和
硅酸铝纤维板，将阳极降至底表面与阴极的凸起的上表面的距离为5cm。 拆除阳极四周四个面上的所有铁板，并确认阳极与侧部伸腿和槽壳之间无任何金
属接触物，之后接通全电流。然后在电解槽四周的槽面上补充和覆盖冰晶石粉，加强保温，
厚度500mm。 通电后，其冲击电压4. 0伏， 一段时间以后，电压会回落到3. 5伏，此后按铝液焙烧 的时间表制定升温曲线，根据升温曲线调整槽电压。在铝液焙烧初期，由于温度较低的电解 质的加入会降低铝液的温度，因此在灌入铝液后槽内温度会有小幅的下降，控制电解槽槽 电压为3. 5伏进行铝液焙烧，电解槽内铝液的升温速度控制为15°C /h，铝液焙烧阶段时间 为48小时，最终铝液的焙烧温度为96(TC。铝液焙烧完毕后灌入电解质熔体(事先从其它 电解槽中抽取，温度为970°C )，提升阳极，提高槽电压到7伏，按常规的方法对电解槽进行 启动。 实施例3 防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法工艺步骤如下。
(1)捣打保护料 电解槽安装完后，将保护料填置在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽和阴极碳块四周的凹槽内，然后用捣锤捣打到与阴极表面一样高。同样将该保护料铺在电解槽 阴极四周的碳素捣固糊斜坡(人造伸腿)和两排阳极中缝正下面的阴极表面上，碳素捣固 糊斜坡处的保护料铺设的长度与宽度与捣固糊斜坡相同，其厚度为lcm，两排阳极中缝正下 边的阴极表面上保护料铺设的宽度小于或等于中缝宽度，长度比电解槽整体阴极的长度短 30cm，即在出铝端的阴极碳块处不铺该混合物料，混合物料的厚度为lcm。另一端的保护料 铺设到与侧部斜坡的保护料相连接。 保护料为氧化铝、冰晶石和粘结剂的混合物料，该保护料由氧化铝和冰晶石的混 合物与水混捏而成，其中氧化铝和冰晶石作为骨料，水为粘结剂。 上述骨料中氧化铝和冰晶石的质量比为1 : 0.025;粘结剂加入量为骨料的3%
(质量百分比)。 (2)安装火焰燃烧器 将电解槽的阳极全部挂起，并使所有的阳极底掌在同一水平面上，将阳极上升到
其底掌面与阴极凸起的上表面的距离为5cm。在将要放置燃烧器的位置处的阴极碳块和边
部的捣固糊斜坡上面放置一层硅酸铝纤维板，硅酸铝纤维板的上面再放一块厚为2mm的铁
板，此铁板一半放在正对燃烧火焰的底部阴极碳块上，另一半斜置在斜坡上。铁板的上部边
缘焊接一个提手，以便于火焰焙烧结束后电解槽灌入铝液后将其取出，这样做的目的是为
了避免燃烧器的火焰直接吹到阴极和边部的碳块上表面造成碳块的损坏。 将8个燃烧器均匀地安放在电解槽的两个大面上，相当于每个大面上有4个燃烧
器；另有两个燃烧器要安装在两个小面，分别安装在烟道端和出铝端两个阳极碳块中缝的
位置上，两个大面上的燃烧器等距离地安装在阳极与侧部碳块之间的缝隙中，相邻的两个
燃烧器之间的距离为2. Om。 (3)装炉 在两个大面和两个小面(烟道端和出铝端)火焰燃烧器位置以外的地方，用长 500mm、厚2mm的铁板以稍微向上倾斜的角度(与水平方向的夹角为e =10° )， 一边搭在 人造伸腿上面，一边搭在阳极的侧面上。铁板宽度的确定如果阳极与侧部碳块的距离为 245mm，则铁板的宽度为300mm。铁板中间偏上10mm的位置焊上一个U型提手，材料为直径 4mm的钢筋，提手两个焊点之间的距离为20cm， U型提手高度40cm。火焰焙烧完毕灌入铝 水，电解槽通电进入铝液焙烧前，借助于此提手将铁板从槽的大面提拉出来，此铁板在电解 槽侧面上的位置如图l所示。 用此铁板搭盖在除燃烧器以外的整个电解槽侧部的四个面上，用lmm厚的铝板作 4个高300mm，长宽为250X 250mm的烟筒，等距离地安放在两排阳极中缝上，然后用厚2mm 的宽250mm的铝板盖住其余的所有阳极中间的缝隙。用电解质粉盖在所有阳极上表面和 电解槽四个侧面，铺设厚度40mm，再用冰晶石粉盖在电解质粉上面，厚100mm，所用的电解 质粉的成分无特殊要求，只要是从其它电解槽取出的即可，电解质粉、冰晶石粉粒度均为 0. 075mm。 (4)火焰焙烧 电解槽装好后，将火焰燃烧器与供风、供燃气系统连接好，再接好相关的控制电 路，将控制系统送电，启动风机，然后启动燃烧器的点火装置，当温度达到70(TC时，即可熄 灭火焰，燃气焙烧阶段完成。
基本升温制度为焙烧初期以3(TC的升温速度使温度由室温升高到30(TC，然后 以15°C /h的速度升温至550°C，以20°C /h的速度升温至700°C。
(5)铝液焙烧阶段 火焰焙烧完成后，即火焰燃烧器熄火，熄风后，在出铝口扒出 一个洞，通过这个出
铝口灌入铝水(铝水为事先从其他电解槽中抽取的，温度为940°C )，铝水的量应以铝水将
电解槽底表面上的所有凸起都淹没3cm为宜。然后拆除燃烧器，取出燃烧器下面的铁板和
硅酸铝纤维板，将阳极降至底表面与阴极的凸起的上表面的距离为2cm。 拆除阳极四周四个面上的所有铁板，并确认阳极与侧部伸腿和槽壳之间无任何金
属接触物，之后接通全电流。然后在电解槽四周的槽面上补充和覆盖曹达粉(碳酸钠)，加
强保温，厚度200mm。 通电后，其冲击电压2. 0伏， 一段时间以后，电压会回落到1. 8伏，此后按铝液焙烧 的时间表制定升温曲线，根据升温曲线调整槽电压。在铝液焙烧初期，由于温度较低的电解 质的加入会降低铝液的温度，因此在灌入铝液后槽内温度会有小幅的下降，控制电解槽槽 电压为1. 8伏进行铝液焙烧，电解槽内铝液的升温速度控制为5°C /h，铝液焙烧阶段时间为 24小时，最终铝液的焙烧温度为93(TC。铝液焙烧完毕后灌入电解质熔体(事先从其它电 解槽中抽取，温度为940°C )，提升阳极，提高槽电压到5伏，按常规的方法对电解槽进行启 动。 实施例4 防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法工艺步骤如下。 [OOSS] (1)捣打保护料 电解槽安装完后，将保护料填置在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽和阴 极碳块四周的凹槽内，然后用捣锤捣打到比阴极表面高4cm。同样将该保护料铺在电解槽 阴极四周的碳素捣固糊斜坡(人造伸腿)和两排阳极中缝正下面的阴极表面上，碳素捣固 糊斜坡处的保护料铺设的长度与宽度与捣固糊斜坡相同，其厚度为3cm，两排阳极中缝正下 边的阴极表面上保护料铺设的宽度小于或等于中缝宽度，长度比电解槽整体阴极的长度短 45cm，即在出铝端的阴极碳块处不铺该混合物料，混合物料的厚度为4cm。另一端的保护料 铺设到与侧部斜坡的保护料相连接。 保护料为氧化铝、冰晶石和粘结剂的混合物料，该保护料由氧化铝和冰晶石的混 合物与铝酸钠溶液混捏而成，其中氧化铝和冰晶石作为骨料，铝酸钠溶液为粘结剂。
上述骨料中氧化铝和冰晶石的质量比为1 : 0. 2 ;粘结剂加入量为骨料的10% (质量百分比)，铝酸钠溶液中氢氧化钠浓度为300g/L，氢氧化铝的浓度为300g/L。
(2)安装火焰燃烧器 将电解槽的阳极全部挂起，并使所有的阳极底掌在同一水平面上，将阳极上升到
其底掌面与阴极凸起的上表面的距离为8cm。在将要放置燃烧器的位置处的阴极碳块和边
部的捣固糊斜坡上面放置一层硅酸铝纤维板，硅酸铝纤维板的上面再放一块厚为2. 5mm的
铁板，此铁板一半放在正对燃烧火焰的底部阴极碳块上，另一半斜置在斜坡上。铁板的上部
边缘焊接一个提手，以便于火焰焙烧结束后电解槽灌入铝液后将其取出，这样做的目的是
为了避免燃烧器的火焰直接吹到阴极和边部的碳块上表面造成碳块的损坏。 将10个燃烧器均匀地安放在电解槽的两个大面上，相当于每个大面上有5个燃烧器，另有两个燃烧器要安装在两个小面，分别安装在烟道端和出铝端两个阳极碳块中缝的 位置上，两个大面上的燃烧器等距离地安装在阳极与侧部碳块之间的缝隙中，相邻的两个 燃烧器之间的距离为O. 8m。
(3)装炉 在两个大面和两个小面(烟道端和出铝端)火焰燃烧器位置以外的地方，用长 560mm、厚2. 2mm的铁板以稍微向上倾斜的角度(与水平方向的夹角为9 = 20° )， 一边搭 在人造伸腿上面，一边搭在阳极的侧面上。铁板宽度的确定如果阳极与侧部碳块的距离为 245mm，则铁板的宽度为320mm。铁板中间偏上50mm的位置焊上一个U型提手，材料为直径 5mm的钢筋，提手两个焊点之间的距离为22cm， U型提手高度45cm。火焰焙烧完毕灌入铝 水，电解槽通电进入铝液焙烧前，借助于此提手将铁板从槽的大面提拉出来，此铁板在电解 槽侧面上的位置如图l所示。 用此铁板搭盖在除燃烧器以外的整个电解槽侧部的四个面上，用lmm厚的铝板作 4个高300mm，长宽为250X 250mm的烟筒，等距离地安放在两排阳极中缝上，然后用厚2mm 的宽280mm的铝板盖住其余的所有阳极中间的缝隙。用电解质粉盖在所有阳极上表面和电 解槽四个侧面，铺设厚度165mm，所用的电解质粉的成分无特殊要求，只要是从其它电解槽 取出的即可，电解质粉粒度为0. 2mm。
(4)火焰焙烧 电解槽装好后，将火焰燃烧器与供风、供燃气系统连接好，再接好相关的控制电 路，将控制系统送电，启动风机，然后启动燃烧器的点火装置，当温度达到70(TC时，即可熄 灭火焰，燃气焙烧阶段完成。基本升温制度为焙烧初期以3(TC的升温速度使温度由室温升高到30(TC，然后 以15°C /h的速度升温至550°C，以20°C /h的速度升温至700°C。
(5)铝液焙烧 火焰焙烧完成后，即火焰燃烧器熄火，熄风后，在出铝口扒出 一个洞，通过这个出
铝口灌入铝水(铝水为事先从其他电解槽中抽取的，温度为950°C )，铝水的量应以铝水将
电解槽底表面上的所有凸起都淹没3. 5cm为宜。然后拆除燃烧器，取出燃烧器下面的铁板
和硅酸铝纤维板，将阳极降至底表面与阴极的凸起的上表面的距离为4cm。 拆除阳极四周四个面上的所有铁板，并确认阳极与侧部伸腿和槽壳之间无任何金
属接触物，之后接通全电流。然后在电解槽四周的槽面上补充和覆盖氟化钠粉，加强保温，
厚度400mm。 通电后，其冲击电压4.0伏，一段时间以后，电压会回落到3.5伏，此后按铝液焙烧 的时间表制定升温曲线，根据升温曲线调整槽电压。在铝液焙烧初期，由于温度较低的电解 质的加入会降低铝液的温度，因此在灌入铝液后槽内温度会有小幅的下降，控制电解槽槽 电压为3. 5伏进行铝液焙烧，电解槽内铝液的升温速度控制为l(TC /h，铝液焙烧阶段时间 为30小时，最终铝液的焙烧温度为95(TC。铝液焙烧完毕后灌入电解质熔体(事先从其它 电解槽中抽取，温度为960°C )，提升阳极，提高槽电压到6伏，按常规的方法对电解槽进行 启动。
权利要求
一种防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤如下(1)捣打保护料电解槽安装完后，将保护料填置在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽和阴极碳块四周的凹槽内，然后用捣锤捣打到比阴极表面高0～5cm，同样将该保护料铺在电解槽阴极四周的碳素捣固糊斜坡和两排阳极中缝正下面的阴极表面上；(2)安装火焰燃烧器将电解槽的阳极全部挂起，并使所有的阳极底掌在同一水平面上，将阳极上升到其底掌面与阴极凸起的上表面的距离为5～20cm，在将要放置燃烧器的位置处的阴极碳块和边部的捣固糊斜坡上面放置一层硅酸铝纤维板，硅酸铝纤维板的上面再放一块厚为2～2.5mm的铁板；将8～28个燃烧器均匀地安放在电解槽的两个大面上，每个大面上有4～14个燃烧器，另有两个燃烧器要安装在两个小面，分别安装在烟道端和出铝端两个阳极碳块中缝的位置上；(3)装炉在两个大面和两个小面火焰燃烧器位置以外的地方，用长500～600mm、厚2～3mm的铁板以与水平方向的夹角为θ＝10～60°的角度，一边搭在人造伸腿上面，一边搭在阳极的侧面上，用此铁板搭盖在除燃烧器以外的整个电解槽侧部的四个面上，用铝板作3～4个烟筒，等距离地安放在两排阳极中缝上，然后用铝板盖住其余的所有阳极中间的缝隙，用细小的电解质块盖在所有阳极上表面和电解槽四个侧面，铺设厚度40～60mm，再用电解质粉或冰晶石粉盖在块状电解质上面，铺设厚度100～150mm；(4)火焰焙烧电解槽装好后，将火焰燃烧器与供风、供燃气系统连接好，再接好相关的控制电路，将控制系统送电，启动风机，然后启动燃烧器的点火装置，当温度达到700～800℃时，即熄灭火焰；(5)铝液焙烧火焰焙烧完成后，在出铝口扒出一个洞，通过这个出铝口灌入铝水，然后拆除燃烧器，取出燃烧器下面的铁板和硅酸铝纤维板，将阳极降至底表面与阴极的凸起的上表面的距离为2～5cm；拆除阳极四周四个面上的所有铁板，并确认阳极与侧部伸腿和槽壳之间无任何金属接触物，之后接通全电流，然后在电解槽四周的槽面上补充和覆盖电解质粉和冰晶石粉、曹达粉或氟化钠粉，加强保温，厚度200～500mm；控制电解槽槽电压为1.8～3.5伏进行铝液焙烧，电解槽内铝液的升温速度控制为5～15℃/h，铝液焙烧阶段时间为24～48小时，铝液的焙烧温度为930～960℃，铝液焙烧完毕后灌入电解质熔体，提升阳极，提高槽电压到5～7伏。
2. 按照权利要求1所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤 (1)中，碳素捣固糊斜坡处的保护料铺设的长度与宽度与捣固糊斜坡相同，其厚度为1 4cm，两排阳极中缝正下边的阴极表面上保护料铺设的宽度小于或等于中缝宽度，长度比电 解槽整体阴极的长度短30 50cm，混合物料的厚度为1 5cm。
3. 按照权利要求1所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤 (1)中，保护料由氧化铝和冰晶石的混合物与铝酸钠溶液或水玻璃或水混捏而成，其中氧化铝和冰晶石作为骨料，铝酸钠溶液或水玻璃溶液或水为粘结剂；骨料中氧化铝和冰晶石的质量比为1 : (0.025 0.3);按质量百分比，粘结剂加入量 为骨料的3 15%，铝酸钠溶液中氢氧化钠浓度为100 300g/L，氢氧化铝的浓度为20 300g/L ;硅酸钠溶液中硅酸钠浓度为100 300g/L。
4. 按照权利要求1所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤 (2)中，铁板一半放在正对燃烧火焰的底部阴极碳块上，另一半斜置在斜坡上，铁板的上部 边缘焊接一个提手。
5. 按照权利要求l所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤(2) 中两个大面上的燃烧器等距离地安装在阳极与侧部碳块之间的缝隙中，相邻的两个燃 烧器之间的距离为0. 5 2. Om。
6. 按照权利要求1所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤(3) 中，铁板宽度的确定阳极与侧部碳块的距离为245mm，则铁板的宽度为300 345mm， 铁板中间偏上10 150mm的位置焊上一个U型提手，材料为直径4 8mm的钢筋，提手两 个焊点之间的距离为20 30cm， U型提手高度40 60cm。
7. 按照权利要求l所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步 骤(3)中，采用电解质粉或冰晶石粉代替细小的电解质块，电解质粉或冰晶石粉粒度为 0. 075 lmm。
8. 按照权利要求1所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤(3) 中，用lmm厚的铝板作3 4个高300mm，长宽为250X250mm的烟筒，等距离地安放在 两排阳极中缝上，然后用厚2mm的宽250 300mm的铝板盖住其余的所有阳极中间的缝隙。
9. 按照权利要求1所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤(4) 中，基本升温制度为焙烧初期以30 6(TC的升温速度使温度由室温升高到300 350。C，然后以15 25。C /h的速度升温至550 600°C，以20 40°C /h的速度升温至 700 800°C。
10. 按照权利要求1所述的防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，其特征在于步骤(5) 中，铝水为事先从其他电解槽中抽取的，温度为940 970°C ，铝水的量将电解槽底表面 上的所有凸起都淹没3 5cm。
全文摘要
一种防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法，首先在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽内、阴极碳块四周的凹槽内、电解槽阴极四周的碳素捣固糊斜坡和两排阳极中缝正下面的阴极表面上捣打保护料，然后安装火焰燃烧器、装炉，进行火焰焙烧，当温度达到700～800℃时熄灭火焰；控制电解槽槽电压为1.8～3.5伏进行铝液焙烧，电解槽内铝液的升温速度控制为5～15℃/h，铝液焙烧阶段时间为24～48小时，最终铝液的焙烧温度为930～960℃。本发明的焙烧方法为火焰-铝液二段焙烧法，该方法相对于传统的方法具有加热均匀，节约能源的优点。
文档编号C25C3/00GK101724862SQ200910248410
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者冯乃祥, 彭建平, 狄跃忠, 王耀武 申请人:东北大学