一种大型铝电解槽采用半空腔装炉的焙烧启动方法与流程

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1.本发明涉及铝电解槽焙烧启动方法，尤其涉及一种大型铝电解槽采用半空腔装炉的焙烧启动方法。


背景技术：

2.在铝电解生产过程中，铝电解槽焙烧技术会直接影响电解槽炭素内衬的品质优劣，进而影响电解槽的寿命长短。生产实践表明电解槽炭素内衬的缺陷大多是在电解槽焙烧启动和运行初期形成的。这些缺陷的存在和发展，如裂纹的进一步扩展，各种孔洞的加深等，很容易形成一个渗漏通道，使高温铝液和电解质渗漏至槽底，侵蚀保温层，造成槽底上抬，或侵蚀阴极钢棒，造成漏炉或其它事故，最终导致电解槽被迫停槽大修。因此，电解槽的焙烧启动质量是影响电解槽寿命的关键因素。
3.由于焦粒焙烧法一方面使电解槽内衬的温度由常温逐步提高到启动温度，很好的避免了对内衬的热冲击，另一方面焙烧产生的裂纹中首先渗入的是高温电解质，在电解槽以后的运行中，电解质凝固后，堵塞了渗铝通道。对于焦粒焙烧来说，引起电解槽炭素内衬缺陷的主要原因为焙烧温度的升温速度。由于对于不同的焙烧温度，其对应的升温速度也不同，如，当电解槽焙烧至250℃(低温预热阶段)左右时，炭素内衬是处于软化阶段，此阶段主要是去除内衬中的水分阶段，升温速度应当加快，否则软化时间过长易造成炭素内衬的变形；当电解槽焙烧至250℃～600℃时(中温焙烧阶段)，是挥发份大量排出阶段，此阶段升温速度应当缓慢，要保证挥发份的顺利排出，否则沥青的分解速度加快，挥发份急剧排出使内衬产生焙烧裂纹，进而导致结构疏松、内衬强度降低，对延长电解槽寿命不利，通常，电解槽寿命为1800～2000天。
4.目前的焦粒焙烧法启动过程中，通常是在阳极中缝填充满冰晶石，并在电解槽的四个角部伸腿处填充满焦粒。在实际运行过程中，由于阳极中缝装满物料，空气不流通，会出现温度上升快，而且由于焦粒的粒度不均匀，导致电阻阻值有一定的差别，进而导致温度不均匀、局部出现温度偏高的现象，使局部的炭素内衬过烧，在后续的电解槽运行过程中，导致电解槽出现局部破损；另外，四个角部伸腿处温度升高慢，且升温不均匀，也会影响电解槽的焙烧启动质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种大型铝电解槽采用半空腔装炉的焙烧启动方法。
6.本发明由如下技术方案实施：
7.一种大型铝电解槽采用半空腔装炉的焙烧启动方法，包括通电前操作方法和通电后控制方法；在铝电解槽通电前，根据通电前操作方法，对铝电解槽进行半空腔装炉，利用中缝间的空气流通来降低阴极间的温度差；在铝电解槽通电后，根据通电后控制方法对铝电解槽进行实时的控制，确保铝电解槽均匀升温。
8.进一步的，所述通电前操作方法包括以下步骤：
9.s11、将阳极母线停放在距阴极炭块上表面50mm处，将焦粒框平整的放在阳极正投影区域，再将焦粒铺设在焦粒框内；
10.s12、将阳极对准对应的电解槽上部的水平母线后，将阳极缓慢平稳地坐落在焦粒上，并确保阳极与焦粒接触面积大于85％；
11.s13、预埋9根测温套管，测温套管内设有热电偶，确保测温套管不与阳极接触，且测温套管下端与阴极炭块表面接触；
12.s14、在中缝添加10～15cm厚的冰晶石与电解质粉的混合料；在伸腿表面和靠近伸腿处的槽膛四周加入氟化钙，使铺设后的氟化钙与伸腿的顶端齐平；
13.s15、中缝顶部采用直径为30～40cm的电解质块架设，然后用电解质粉覆盖；阳极间缝顶部采用直径为5～10cm的电解质块覆盖；边部顶部从下至上依次铺设有破碎电解质、冰晶石以及纯碱，并使铺设后的纯碱与阳极钢爪的下沿齐平；
14.s16、在每个立柱母线上均安装1片分流片，且分流片的一端与水平母线连接，另一端与立柱母线连接；
15.s17、安装并紧固小盒卡具，通过小盒卡具实现水平母线与阳极导杆的固定；
16.s18、拆除软连接。
17.进一步的，在所述步骤s11中，焦粒的布设厚度为0.8～1cm；铺设的焦粒中掺有石墨碎，且石墨碎的添加量为焦粒重量的20～40％。
18.进一步的，所述通电后控制方法为：实时采集电解槽的槽电压和槽温；当槽温的升温速度《10℃/h，或槽电压《设定值时，拆除一片分流片；当槽温达到900℃，即启动电解槽进行铝电解生产。
19.本发明的优点：
20.1、采用半空腔装炉，使中缝上部的空腔可以流通空气，来降低阴极间的温度差，避免局部升温过快；2、通过增加电解槽两端各4块阳极对应的焦粒中石墨碎的含量，解决了电解槽焙烧时两端温度偏低的问题；3、采用半空腔装炉的方式，可以减少焦粒的使用量约500kg/台，同时也可降低启动后打捞炭渣的数量，降低的员工的劳动强度；4、通过在焦粒中掺入石墨，可降低焙烧电压，进而实现节能的效果；5、通过对每一片分流片单独进行拆除，而非同时拆除，可以延长分流片的作用时间，进而使电解槽温度均匀提升，避免因升温梯度变化大而产生的热应力，大大增加了电解槽的槽寿命。
附图说明：
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为常规电解槽焙烧升温曲线图；
23.图2为采用本方法后的电解槽焙烧升温曲线图。
具体实施方式：
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1：
26.如图1、图2所示，一种大型铝电解槽采用半空腔装炉的焙烧启动方法，包括通电前操作方法和通电后控制方法；在铝电解槽通电前，根据通电前操作方法，对铝电解槽进行半空腔装炉，利用中缝间的空气流通来降低阴极间的温度差；在铝电解槽通电后，根据通电后控制方法对铝电解槽进行实时的控制，确保铝电解槽均匀升温。
27.通电前操作方法包括以下步骤：
28.s11、确认电解槽的槽膛清理干净、无缺陷后，由工作人员将阳极母线停放在距阴极炭块上表面50mm处，同时关闭提升机电源，并在槽控箱控制面板上贴封条。将焦粒框平整的放在阳极正投影区域，再将焦粒铺设在焦粒框内；焦粒的布设厚度为1cm；为了解决电解槽焙烧时两端温度偏低的问题，铺设的焦粒中掺有石墨碎，且电解槽两端各4块阳极对应的焦粒中，石墨碎的添加量为焦粒重量的40％，其余阳极对应的焦粒中，石墨碎的添加量为焦粒重量的20％，通过掺入石墨来降低焙烧电压。
29.s12、用多功能天车将阳极对准对应的电解槽上部的水平母线后，将阳极缓慢平稳地坐落在焦粒上，但阳极导杆不能与阳极母线以及耳子接触，要求阳极导杆距阳极母线的距离应在1～5mm之间，焦粒厚度最大调整幅度不允许超过22mm。挂极时应认真仔细，阳极符合上述要求后至少应将阳极再吊起一次，检查阳极底掌与焦粒的接触情况，根据焦粒的均匀程度以及凹陷处判断阳极底掌与焦粒的接触程度，对阳极未与焦粒接触的地方要适当添加焦粒，必要时要将阳极吊起2～3次，至阳极底掌完整压在焦粒层上为止，绝不允许出现悬空、接触不良等现象，阳极必须压实焦粒，确保阳极与焦粒接触面积大于85％。
30.s13、预埋9根测温套管，测温套管内设有热电偶，确保测温套管不与阳极接触，并把朝上的管口要封好，以免装炉时物料落入管内；且测温套管下端与阴极炭块表面接触。
31.s14、在中缝添加10～15cm厚的冰晶石与电解质粉的混合料，用于保护阴极同时熔化电解质，且采用半空腔装炉，使中缝上部的空腔可以流通空气，避免局部升温过快；在伸腿表面和靠近伸腿处的槽膛四周加入氟化钙，使铺设后的氟化钙与伸腿的顶端齐平。
32.s15、中缝顶部采用直径为30～40cm的电解质块架设，然后用电解质粉覆盖，进而起到密封的作用；阳极间缝顶部采用直径为5～10cm的电解质块覆盖；边部顶部从下至上依次铺设有破碎电解质、冰晶石以及纯碱，并使铺设后的纯碱与阳极钢爪的下沿齐平，起到保温和防止阳极氧化的作用；之后，将测温管上端用软塑料堵好以防被物料堵塞。
33.s16、在每个立柱母线上均安装1片分流片，且分流片的一端与水平母线连接，另一端与立柱母线连接；
34.s17、安装并紧固小盒卡具，通过小盒卡具实现水平母线与阳极导杆的固定；
35.s18、紧固小盒卡具工作结束后，开始拆卸软连接，分别从电解槽a、b两面开始快速拆掉所有的软连接，在拆卸过程中，注意防止工器具及软连接造成短路。
36.通电后控制方法为：实时采集电解槽的槽电压和槽温；当槽温的升温速度《10℃/h，或槽电压《设定值时，拆除一片分流片；当槽温达到900℃，盖好槽罩板，即启动电解槽进行铝电解生产。
37.立柱母线排列由出铝端向烟道端依次递增排列。分流片的拆除顺序为依次按照立柱母线编号为1、6、2、5、3、4的顺序，拆除对应的分流片，且第一片分流片对应的槽电压设定值为3.0v，第二片分流片对应的槽电压设定值为2.9v，第三片分流片对应的槽电压设定值为2.8v，第四片分流片对应的槽电压设定值为2.7v，第五片分流片对应的槽电压设定值为2.6v，第六片分流片对应的槽电压设定值为2.5v。
38.当电解槽中部温度达到900℃以上，且已按照生产规模准备好相应重量的电解质液体；槽控机、阳极提升机构、起重设备等所需完好且已到位；用玻璃纤维板保护门形立柱处绝缘板，六个立柱母线短路口处绝缘板，即可启动电解槽进行铝电解生产。
39.本方法，一方面使电解槽内衬的温度由常温逐步提高到启动温度，很好的避免了对内衬的热冲击，另一方面，由于在中缝添加的混合料中含有电解质粉，在电解槽以后的运行中，焙烧产生的裂纹中首先渗入的是高温电解质，电解质凝固后，堵塞了渗铝通道，对于避免电解槽启动期间漏炉、停槽发挥了较大作用。
40.采用半空腔装炉技术，再加上在步骤s11中铺设的焦粒中掺有石墨碎，因为石墨碎电阻较低电流易通过，可提高阳极导电性、保证电流均匀分布，有效保证了焙烧温度均衡性，使得电解槽焙烧温度整体得到提升，达到均匀提升温度目的，让阴极、扎糊料和侧壁炭块较好的烧结成一个整体，避免因升温梯度变化大而产生的热应力，大大降低了电解槽出现早期破损的风险，增加了电解槽的槽寿命。可以减少焦粒的使用量约500kg/台，减少了焦粒使用量，进而减少了捞渣的次数，降低的员工的劳动强度。
41.由于分流片可以控制升温速度，使得电解槽扎固糊料烧结均匀；还可以降低电解槽起步电流对电解槽造成的冲击，尤其针对采用焦粒焙烧法时，必须注意控制超大电流对电解槽的猛烈冲击和骤然升温对槽内衬带来的损害。本实施例中，通过对每一片分流片单独进行拆除，而非同时拆除，可以延长分流片的作用时间，进而使电解槽温度均匀提升，避免因升温梯度变化大而产生的热应力，大大增加了电解槽的槽寿命。本方法自使用以来，共计启动的50余台电解槽，寿命均能达到2500天以上。
42.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。