铝电解槽内衬筑炉施工质量研究

铝电解槽内衬筑炉施工质量研究

徐勇

十一冶建设集团有限责任公司542007

摘要：电解槽的寿命是影响整个电解铝工艺质量的重要因素，过短寿命的电解槽是制约电解生产发展的消极因素。近年来，对铝电解槽寿命的延长措施，一直是各个电解铝相关企业不断探索和追求的。本文将从铝电解槽内衬筑炉施工过程中较易出现的一些问题入手，详细分析出现问题的各种原因，最后以此为依据提出改进筑炉施工质量的相关措施，从而提升铝电解槽寿命。

关键词：铝电解槽；内衬筑炉施工质量；改进措施

引言：

在我国铝电解的具体生产过程中，电解槽的槽型经历了多种发展，随着我国科学技术的不断进步，对电解槽的设计进行了多方面的改进，使得电解槽的寿命相比于十年前已经翻倍提高，其总体寿命不断显示出上升的态势。本文对影响铝电解槽寿命的最重要因素——槽内衬筑炉的施工质量展开细致的分析和讨论。

一、铝电解槽内衬筑炉施工中较易出现的问题

（一）阴极炭块出现的问题及原因探究

对多个质量已经出现问题的破损电解槽分解研究发现，内部的阴极炭块质量出现问题是造成电解槽破损的主导原因。对于阴极炭块质量的把握有一定的难度，原因是当前我国国内市场中生产阴极炭块的厂家非常多，制造方式各有差异，有些厂家生产时采用振动成型，有些则利用挤压成型，导致其质量常常不尽相同。事实上，无论是阴极炭块的哪种成型方式，最关键的是要把握好阴极炭块的成型工艺。从对诸多破损电解槽的详细分析，可以大致总结出阴极炭块可能出现的一些问题：①阴极炭块局部产生裂纹、发生起层和出现横向断裂等现象，这是由于成型的阴极炭块在出入库时没有受到严谨的检查，使得一些不合格的产品成为铝电解槽内衬筑炉的组成部分，融入施工过程；②阴极炭块作为铝电解槽的阴极筑砌在槽底部时，出现高温爆裂现象，这说明阴制作极炭块所需的原材料投入使用之前工作人员对其的保存不够严密，使其中掺杂了其他杂质。或者是在对制作炭块所需原材料进行配比时，称量缺乏准确性也容易造成高温爆裂。

阴极炭块出现裂缝，会使得电解铝液与炭块发生反应从而生成化合物，这会增加炭块的体积，铝液会从裂缝中渗漏出来再与钢棒发生反应，生成合金铝，长此以往就会导致漏炉。

（二）侧部炭块出现问题

在电解铝过程中，电解槽内部所需的侧部炭块是槽内抗侵蚀的内衬导热材料，可以保持槽内规整以及辅助槽体侧壁进行散热，而不是导体。我国当前各种铝制企业中，电解槽内部使用的侧部炭块根据不同设计院的设计方案，表现出不同的结构，主要包括氮化硅和碳化硅相结合而成的复合炭块、单纯的氮化硅侧部炭块。其一般的使用时间大约为1200天，之后随着不断的氧化和反应侵蚀，侧部炭块会出现严重的损耗。造成侧部炭块的损耗的原因也是多方面的：一方面是侧部炭块本身设计时理化指标没有达到实际所需的标准要求，比如复合炭块两部分的粘结达不到应有的强度而在生产过程中发生分离，造成侧部炭块破损；另一方面则是在长期的使用过程中，炭块出现裂缝，使得熔融电解质区有腐蚀作用的反应对侧部炭块进行腐蚀，使其出现发红、穿孔、以及融化现象。

（三）筑炉砌筑中出现扎固问题

铝电解槽在筑炉砌筑施工过程中最重要的一道工序就是筑炉的扎固作业。这一环节的工作大部分为人工作业，所以也成了问题频发的一道工序。该部分出现问题的原因有：①在扎固中，相邻的两个工作人员其中有人出现漏扎现象，使整个砌筑工作存在质量问题，也就为筑炉的早期损伤留有一定的隐患；②对糊料的有效合理操作不够。第一是生产商在进行糊料制作所需材料的配比过程中，称重和比例选择不一样，这导致每一批的糊料都是不同的，一旦投入使用就会显示出差异，已经无法挽救，只能全部摈弃；第二就是有些铝电解企业购买不同地区的糊料，导致糊料成分不一，这种不同质量糊料制作的筑炉容易出现质量问题。

此外，导致电解槽出现问题也与扎固作业时使用的设备和对应的工器具有关。扎固中需要稳定的风源，但是很多企业在不具备相应条件时就采用内部厂房的风源，导致扎固施工时常常出现风压不够稳定，影响扎固质量。在进行扎固时使用有缺陷的工具，会影响糊料和阴极炭块的有效粘合，出现怎样捣固都无法扎实、扎固的情况，使整个工程不合格，为整个电解槽埋下质量危险。

二、改善铝电解槽内衬筑炉质量的措施

（一）对电解槽内的阴极炭块进行合理组装

组装阴极炭块之前，工作人员应该仔细检查从厂家买进的炭块是否存在裂纹、缺棱或者掉角缺陷，通过听敲打音、观察表面等方式保证炭块质量；组装之后也要对其进行检查，以相应专业的测试仪器进行整体的质量检查；针对每个炭块所需扎入的糊料量利用电子称进行专业称量，保证使用糊料的量符合整体电解槽的设计要求；阴极炭块的尺寸要规范，使得炭块之间进行粘合安装时，尺寸吻合。

（二）合理改进筑炉施工的工艺

应严格按照筑炉设计要求实施安装[1]，不能仅靠设计图纸的理论标准进行操作，要划出实际的高度、伸缩缝等的控制线，让整个安装操作更加规范。对于电解槽周围与筑炉之间的各种缝隙：如每一层之间的灰缝、钢棒和侧部炭块之间的空隙，要对这些空隙进行严格的控制，杜绝出现铝液或者电解质出现渗漏现象，避免钢棒孔附近有漏炉现象出现。对于扎固作业的工艺优化，特别要控制好糊料的温度以及对糊料的加热搅拌工作，避免因糊料组成成分不一致而出现返桨和扎固不牢现象。工作人员在准备进行扎固工作的前一天[2]，有必要将糊料导入预热炉对其进行预热，使其在正式使用过程中所有糊料温度保持一致。此外，为了防止生产厂家有糊料成分不均匀的现象出现，员工应该在使用之前，对其进行再次搅拌，充分搅拌均匀之后再送至施工场地进行高质量施工。最后，在进行筑炉扎固时，有必要进行对应的扎固区域的划分，使每一个施工人员清明确自己的扎固区域，对于区域边缘要特别重视，防止漏扎，保证扎固质量。

（三）把控好电解槽内衬材料的质量

电解槽寿命的有效延长措施就是选择高质量的内衬材料[3]。所以有关阴极炭块的材料选择至关重要，要确保炭块有很好的耐高温性和抗腐蚀性。对于套电解槽的材料应该尽可能选择从同一个工厂生产的材料，选择合理化指标的材料，对于可能超标的材料一定不能使用，避免电解槽的早期破损。

（四）优化组装电解槽过程中使用的各种设备和工器具

为了确保扎固工作的高质量实施[4]，应该选择风压稳定的空压机实施供风工作，保证糊料温度的稳定。对于出现质量问题的捣固锤要及时发现并进行更换处理，避免捣固锤引起电解槽的早期破损。

三、结束语

本文通过对影响电解槽内衬质量的多种因素进行分析，有针对性的提出了提升筑炉质量的措施。运用这些措施能够有效提升铝电解槽的使用寿命，为电解铝企业的高效、稳定生产提供保障。

参考文献：

[1]付明录，金岭.铝电解槽内衬筑炉施工质量分析[J].世界有色金属，2018，506（14）：14-15.

[2]任杰.新式预焙阳极铝电解槽内衬施工技术研究[J].中国高新科技，2017（14）：35-36.

[3]高伟.浅谈铝电解槽筑炉工程施工方法[J].中国电子商务，2017（13）：264-265.

[4]王俊青，李昌林，周云峰，etal.新型稳流保温铝电解槽节能技术及其工业应用效果[J].世界有色金属，2019（1）.