淺談延長(zhǎng)電解槽使用壽命的方法

馬崳崙

（中國鋁業(yè)蘭州分公司 電解一廠，甘肅 蘭州 730060）

0 前言

電解槽是電解鋁生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其使用壽命的長(zhǎng)短是制約電解鋁生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高的關(guān)鍵性因素之一。電解槽壽命已成為制約我國鋁電解工業(yè)發(fā)展的障礙。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)影響400kA 預(yù)焙陽極電解槽使用壽命的主要因素進(jìn)行了探討，采取了有效的改進(jìn)措施，獲得了顯著效果，提高了電解槽大修質(zhì)量，延長(zhǎng)了電解槽使用壽命。

1 中鋁蘭州分公司電解一廠電解槽壽命的實(shí)際情況

中鋁蘭州分公司電解一廠共有288臺(tái)400kA 預(yù)焙電解槽，分別于2007年5月開始陸續(xù)投產(chǎn)。截止至2013年5月，共計(jì)停槽大修129臺(tái)次，小修7臺(tái)次。造成中鋁蘭州分公司電解一廠電解槽停槽大小修的主要原因是早期破損的電解槽數(shù)量較多。如果降低或提前預(yù)防解決早期破損槽，便會(huì)大大增加電解槽的使用壽命。

2 影響電解槽壽命的因素及漏槽種類

2.1 影響鋁電解槽陰極使用壽命的因素

影響鋁電解槽陰極使用壽命的因素很多，主要有以下七類：

材料質(zhì)量：炭塊、底糊、耐火磚和隔熱板的質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)設(shè)備：槽殼設(shè)計(jì)、內(nèi)襯層次、熱設(shè)計(jì)、母線配置設(shè)計(jì)、炭塊組裝設(shè)計(jì)。

筑爐技術(shù)：砌筑、搗固、組裝狀況。

焙燒、啟動(dòng)技術(shù)：焙燒方式、升溫曲線、啟動(dòng)方式、前期管理。

生產(chǎn)技術(shù)條件控制：溫度、極距、電壓、電解質(zhì)成份、加工操作、出鋁、陽極工作狀態(tài)。

系列電力制度：電流強(qiáng)度大小和電流平穩(wěn)程度。

維護(hù)、檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和手段。

2.2 電解槽漏槽種類

電解槽鋁液向陰極內(nèi)襯深層或槽外滲鋁，主要有以下五種類型：

側(cè)部漏鋁：側(cè)部?jī)?nèi)壁破損，滲漏通道在鋁水平以下部位。

陰極棒孔漏鋁：底部陰極破損，鋁水沿鋼棒漏出。

底部漏鋁：鋁水從槽殼底部漏出。

嚴(yán)重溶化鋼棒：鋁水滲漏到深層鋼棒。

伸腿破損漏鋁：鋁水經(jīng)槽殼與內(nèi)襯的縫隙從陰極窗口流出。

對(duì)中鋁蘭州分公司電解一廠停槽分析發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的破損槽都是由側(cè)部引起的，其中側(cè)部?jī)?nèi)壁破損占了絕大多數(shù)，破損形式有多種，如陰極炭塊局部出現(xiàn)裂紋后脫落滲鋁、搗固糊起層脫落、爐幫隆起、人造伸腿脫落、側(cè)部炭塊的上抬。

3 延長(zhǎng)電解槽壽命所采取的改進(jìn)措施

3.1 嚴(yán)格控制內(nèi)襯材料的質(zhì)量

電解槽使用壽命的長(zhǎng)短與所使用陰極炭素材料質(zhì)量的好壞有關(guān)，使用高質(zhì)量的陰極炭素材料，能夠延長(zhǎng)電解槽壽命。為此嚴(yán)格控制了進(jìn)廠內(nèi)襯材料的質(zhì)量，加強(qiáng)了進(jìn)廠內(nèi)襯材料的檢驗(yàn)，對(duì)不符合質(zhì)量要求的內(nèi)襯材料不允許進(jìn)入大修工序。通過實(shí)際應(yīng)用比較，選擇了質(zhì)量和性能較穩(wěn)定的陰極炭塊、糊料和耐火材料供應(yīng)商進(jìn)行供貨，避免因內(nèi)襯材料質(zhì)量差而影響電解槽壽命的現(xiàn)象。

3.2 提高電解槽的大修質(zhì)量

3.2.1 建立關(guān)鍵工序質(zhì)量控制點(diǎn)

針對(duì)電解槽大修工序質(zhì)量控制的特點(diǎn)、規(guī)律，編制出電解槽工藝流程圖，對(duì)關(guān)鍵工序、重點(diǎn)部位建立起質(zhì)量控制點(diǎn)，有效的控制了關(guān)鍵工序的工作質(zhì)量，保證了電解槽大修質(zhì)量。

3.2.2 加強(qiáng)電解槽槽沿板的焊接質(zhì)量

大修電解槽時(shí)，舊的電解槽槽殼往往變形較大，以往大修電解槽時(shí)對(duì)舊槽殼的槽沿板焊接后，因?yàn)榕f槽殼存在不同程度的變形，槽沿板總是不能完全遮蓋住側(cè)部炭塊，只好重新補(bǔ)焊。為了增加槽沿板的焊接強(qiáng)度，更好地保護(hù)側(cè)部炭塊，根據(jù)大修電解槽槽殼變形量的大小，對(duì)所焊接槽沿板現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量，切割出合體的槽沿板，再將每片槽沿板由原來的點(diǎn)焊改為滿焊的焊接方式，確保了電解槽槽沿板的焊接質(zhì)量。

3.2.3 電解槽上部結(jié)構(gòu)實(shí)行二次就位

因電解槽大修時(shí)需將電解槽上部結(jié)構(gòu)吊離槽殼進(jìn)行修理，由于電解槽上部結(jié)構(gòu)大修因使用周期的不同，大修的方式不一樣，所需修理的周期也不同。因而，不能夠保證電解槽上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行就位時(shí)還是原來吊出的位置。有的大修時(shí)出現(xiàn)過電解槽槽殼和上部結(jié)構(gòu)在安裝就位時(shí)因各種原因無法順利連接，造成陰極內(nèi)襯內(nèi)部損傷的情況。針對(duì)這一情況相應(yīng)采取了改進(jìn)方法，電解槽上部結(jié)構(gòu)實(shí)行二次就位，從而避免了由此原因造成電解槽的破損。

3.3 采用新型內(nèi)襯材料

隨著電解槽容量的增大，其相對(duì)單位散熱面積減小，要求電解槽側(cè)部有更好的散熱特性。新型材料磚的強(qiáng)度高，抗氧化、耐腐蝕，而且導(dǎo)熱性好，易于形成側(cè)部爐幫的保護(hù)層。因而，采用新型材料磚是目前較理想的選擇。中鋁蘭州分公司電解一廠在將電解槽由350kA 擴(kuò)容到400kA 的改造時(shí)，除了增大陽極尺寸以外，重要的措施之一就是電解槽側(cè)部采用了新型材料磚。

3.4 加強(qiáng)電解槽生產(chǎn)運(yùn)行管理

電解槽啟動(dòng)后，電解槽的先天條件就已經(jīng)確定。要想繼續(xù)提高電解槽壽命，對(duì)電解槽的生產(chǎn)運(yùn)行管理便顯得尤其重要。如果后期管理恰當(dāng)，會(huì)對(duì)電解槽在大修、啟動(dòng)等階段產(chǎn)生的缺陷起到彌補(bǔ)作用。相反，如果管理不當(dāng)就可能導(dǎo)致電解槽的早期漏槽。所以中鋁蘭州分公司電解一廠從電解槽如何形成和保持規(guī)整爐膛、穩(wěn)定工藝技術(shù)條件，避免產(chǎn)生較大的熱沖擊、保持好電解槽物料平衡和能量平衡，提高電解槽自適應(yīng)能力，加強(qiáng)對(duì)漏爐槽的分析和維護(hù)等方面加強(qiáng)了對(duì)電解槽后期運(yùn)行的管理，實(shí)施了槽齡獎(jiǎng)的激勵(lì)與考核制度，為延長(zhǎng)電解槽壽命起到有效的作用。

4 采取措施后的效果

通過采取以上改進(jìn)措施后，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)取得了明顯的效果。中鋁蘭州分公司電解一廠的漏爐槽到現(xiàn)在已經(jīng)得到有效控制。2010年10月第一臺(tái)電解槽漏爐停槽，槽壽命1150 天，2012年全年停槽大修的平均壽命1733 天，2012年全年停槽大修的平均壽命1845 天，2013年截至到5月停槽大修的平均壽命電解槽壽命1944 天。最高槽壽命由2010年的1150 天增長(zhǎng)到2013年的2179 天。

5 結(jié)束語

電解槽壽命長(zhǎng)短受多方面的因素影響，它與鋁電解槽的槽型結(jié)構(gòu)、內(nèi)襯材料質(zhì)量、陰極內(nèi)襯大修質(zhì)量、焙燒啟動(dòng)方法、電解生產(chǎn)的日常管理等諸多因素有密不可分的關(guān)系，是所有因素綜合影響的結(jié)果，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，都會(huì)直接影響到電解槽的實(shí)際使用壽命，要對(duì)上述因素引起足夠重視，使每個(gè)環(huán)節(jié)盡可能少出紕漏，減少或消滅因漏爐而停槽的出現(xiàn)的幾率，電解槽的壽命就能夠得到有效延長(zhǎng)。

［1］吳鴻，張順虎.鋁電解工：上、下冊(cè)[M].2006，1.

［2］蘭州鋁業(yè)股份有限公司教材編審委員會(huì).鋁電解生產(chǎn)（初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)）[M].