大型预焙电解槽早期阴极内衬破损机理及控制措施

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电解槽底部破损与应对

110管理及其他M anagement and other电解槽底部破损与应对郭福宝，贾晓刚（山西兆丰铝电有限责任公司，山西阳泉 045200）摘要：本文分析了电解槽底部破损的机理和原因，结合具体生产实践，详细的介绍了如何查找破损部位及相应的修补措施，并且给出了修补后的破损槽在日常生产中的管理措施。

关键词：电解槽；破损；修补；管理措施中图分类号：TF845 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）06-0110-2收稿日期：2019-06作者简介：郭福宝，男，生于1980年，辽宁建平人，本科，冶金工程师，研究方向：铝冶炼、碳素。

铝电解槽是在900℃以上高温的熔盐状态下工作的设备，它的阴极内衬长期受到铝液和电解质的侵蚀，由于侵蚀所产生的应力会使槽体变形和内衬破损，严重时导致电解槽停槽大修。

电解槽大修需要耗费大量的人工和费用，从降低成本和增加产量的角度出发，应当加强生产期间对电解槽的日常维护，减少电解槽的破损。

而当电解槽出现初期破损时，如何及早发现并进行成功修补，是电解生产中十分重要的一项工作。

1 电解槽破损的现象、原因及机理1.1 破损现象在电解槽停槽清理内衬时，可以看到底部破损的情况：阴极炭块发生变形，膨胀隆起、有冲蚀坑、横向或纵向断裂；炭块之间的扎固糊发生裂纹造成炭缝之间有碳化铝、电解质和铝等固体；炭块与钢棒的交界面上有凝固的铝和电解质，部分钢棒被铝液熔化，生成铁铝合金；炭块下面有凝固的电解质、铝、铝铁合金，严重时耐火砖、防渗料、炭块与沉积物熔铸在一起，形成较大的结块。

1.2 破损原因电解槽发生破损的根本原因是电解槽在高温铝液和电解质的侵蚀下，阴极炭块出现冲蚀坑或者裂缝，铝液从冲蚀坑或者裂缝中进入阴极炭块，造成炭块变形隆起上抬，严重时造成炭块断裂和阴极钢棒熔化[1]。

1.3 破损机理电解生产中阴极炭块是不消耗的，但它长期与高温电解质和铝液接触，不可避免的会受到侵蚀和渗透，并最终演变为破损，主要表现在以下三种情况。

浅谈电解槽槽壳破损原因分析及修复方式

浅谈电解槽槽壳破损原因分析及修复方式摘要：随着电解铝行业技术发展, 电解槽型越来越大、槽壳尺寸也随之增大, 致使大槽型电解槽壳的成本增加, 且维修难度加大、破损后造成损失也较大。

因此槽壳维护、后期电解槽大修对企业生产、经营至关重要。

关键词：大型铝电解槽;槽壳破损;修复方式1.槽壳结构目前大型电解槽主要结构——两个端头 (出铝端、烟道端) 、两个长侧 (进、出电端) 、一张底板及工字钢底梁, 组成直角船型的电解槽熔池。

在电解铝项目建设初期,槽底板、长侧在厂房内焊接制作，两个端头在外部（加工现场）制作好后, 在电解厂房组对成型。

2.破损原因及现象2.1 施工及焙烧过程(1) 内衬材料 (主要是侧部复合块、捣打料及内衬糊) 质量不合格。

(2) 施工过程质量未达标, 例如捣打料填塞不实、侧部复合块砌筑砖缝过大、内衬扎固不符合要求等。

(3) 在电解槽焙烧炉启动时, 焙烧温度、电压设置、焙烧时间及电解质高度等参数控制不当。

(4) 造成后果:高温电解质、铝水冲刷槽壳，造成电解槽漏炉。

2.2 原因分析(1) 生产过程维护管理不到位, 造成内衬材料局部破损, 形成槽壳局部过热发红、局部破损; 造成槽壳壁钢板长期受到高温影响，金属材料局部金相组织可能发生不可逆性状态改变，材料物理性能指标下降，导致金属材料脆断（裂）。

(2) 漏槽造成的后果:侧部、钢棒窗口或底部钢板被渗漏出来的高温铝液或电解质冲坏。

(3) 使用时间达到设计年限随着电解槽的运行槽龄不断增长, 液态电解质不断地向阴极碳块渗透, 由于熔盐渗透至熔体的凝固等温线时就生成凝固物, 或生成碳化铝促使碳块继续膨胀, 其过程是连续的、缓慢的,应力逐步向最弱的位置转移，导致槽壳变形和破损。

内衬受熔盐的侵蚀加重, 槽壳壁钢板也随之被腐蚀，在电解槽短侧最为常见，大概在电解槽沿板下方600mm—800mm左右。

(4)槽壳底板与斜侧壁之间焊缝开裂情况，可能是电解槽后续生产过程中内衬吸钠膨胀叠加在该处产生的应力集中导致。

300kA系列电解槽阴极破损的现象_原因及对策

300kA系列电解槽阴极破损的现象、原因及对策张洪涛1,温铁军1,齐宁2,张万福2(1.河南豫港龙泉铝业公司,河南洛阳450041;2.沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:介绍了河南豫港龙泉铝业公司300kA预焙阳极电解槽大修刨炉时电解槽阴极的破损情况,简要分析了形成原因并有针对性的提出了解决的对策。

关键词:电解槽;破损;电流效率;结壳中图分类号:TF80 文献标识码:B 文章编号:10021752(2006)05004103Phenomena and causes of300kAreductioncell s damaged cathode lining and its countermeasuresZHANG Hong-tao1,WEN Tie-jun1,QI Ning2and ZHANG Wan-fu2(1.H enan Yugang L ongquan Aluminum Co.,L uoyang,H enan450041;2.Sheny angA luminum and M agnesium Engineer ing and Research Institute,Shenyang,L iaoning110001) Abstract:It presents the damaged conditi ons of300kA pre-baked anode reduction cel l s cathode lining in Henan Yugang Longquan Aluminum Co., and briefly analyzes the causes and puts forward the countermeasures.Key words:reduction cell;damage;current efficien cy;crust阴极破损是影响铝电解槽寿命最重要的原因之一,槽寿命的长短是衡量铝电解技术优劣的主要指标。

铝电解槽内衬破损原因分析及对策

现象使熔盐与炭间界面张力变小，从而使湿润性变好，并使电解质渗透入炭中。
增大电流密度能够促进电解质向炭阴极渗透。当电流密度增大时，炭阴极表面上的电荷密度亦增
开或有冲蚀坑穴等变形，成了黄色的碳化铝生（Ｃ）并侵入了电解质和铝。阴极内衬的变异一，，般是从焙烧启动期开始，焙烧后期由于水份和挥发分自下而上冒，由于炭缝体积的收缩，并填充在炭块
１２阴极炭块受钠的侵蚀．
一
般认为，的侵蚀作用在较低温度下尤其严钠
重，因为碳钠化合物在高温下部分分解，而在低温下稳定。钠在真空中对炭的破坏作用随温度升高而减弱，故对于电解槽槽底的焙烧而言，焙烧温度宜达到９０９０ｏ之后才开始启动，０～５Ｃ旨在削弱钠对槽底的
之间的“ 炭糊” 便与炭块分离，形成裂缝。启动期由于大量热的冲击，在阴极炭块中产生巨大应力，造成炭块的破坏。特别是焦粒焙烧时，由于局部温度的不均匀性，导致阴极炭块表面温度差异特别大，焙烧后期就产生了大量裂纹，启动期则加剧了裂纹的扩
大。
大，使电位升高，从而使熔盐与炭问界面张力变得更
小，故电解质容易渗透人炭中。１４阴极钢棒的变异．阴极钢棒是铝电解槽阴极中的一个重要组成部分，其功用是把电流从阴极导出，通常用软钢制作，
有通长的和对开的２种结构形式。阴极钢棒的变异
有下列几种情形：
１渗碳。阴极钢棒直接敷设在炭块中，）又处在较高的温度下，故碳容易向钢棒渗透。研究发现，钢棒中的碳浓度，从原始低浓度增大到共析浓度，直径为６ｍ５ｍ的棒经１０ｄ之后，００碳渗透到钢棒的中心部位，渗入的碳量在每米长度上约为２０。０ｇ２向上隆起。在废旧内衬中发现阴极钢棒普）遍向上隆起，引起钢棒的变形。在７０Ｃ以上的高０ｏ

铝电解预焙槽侧部破损原因及对策

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟铝电解预焙槽侧部破损原因及对策一、电解槽侧部破损现象1、侧部破损的判定电解生产的特殊性使侧部炉帮形成不良初期破损较难判定，尤其是300kA 大型槽的生产实践在我国尚属初期，对该种情况下研究较少，大部分借鉴过去小槽型的经验管理，但是由于300kA 级以上槽均使用Si3N4-SiC 侧部碳块，为我们提供了新的科学判定依据。

在原铝品质化验中Si 含量的高低可直接作为判断尤其是早期判定的依据，一般原铝Si 含量在0.03％左右，如果超过0.05％我们就应该认为是该槽子炉帮形成不好，侧部碳块已经开始腐蚀，应尽快找准原因采取措施。

如果一个生产系列200 多台电解槽中，硅含量有5 台以下硅含量达到或者是超过0.05％，应从技术条件保持和操作质量中查找原因，采取措施控制，如果有10-20 台Si 含量超过0.05％，那么我们就应该从设计角度查找原因，炉帮局部发红也是电解槽侧部损坏的判定依据。

2、电解槽侧部破损宏观现象在进行电解槽大修过程中发现，电解槽侧部炉帮形成不良或受损坏严重，侧部碳块人造伸腿上沿铝液、电解质液界面处腐蚀尤其严重，形成长条断裂空洞带。

二、原因分析及对策“炉帮”形成不良或易遭破损的原因从对停槽大修的电解槽炉膛解剖，特别是正常生产中炉帮不良槽子看，侧部碳块直接和电解质溶液接触，有的地方还粘少许酥状的电解质固体，Si3N4-SiC 侧砖已经粉化，沿铝液面的炉膛明显有深的冲刷条沟。

有的侧部裸露部分已经形成粉末状物，对于炉帮形成不良或形成的炉帮易遭破损的原因主要为：1、电解槽预热启动影响电解槽预热启动期，升、降温曲线梯度时间控制得不好，分子比低或技术条件组合失误，导致电解槽初期没有形成良好的坚固的炉帮，因为早期坚实基础炉帮的建立对后期正常生产、炉帮的维护起到重要的保障作用。

2、生产技术条件对侧部炉帮的影响对炉帮损毁的因素很多，在生产中主要反映为电解质温度、溶液流速。

电解槽内衬早期破损原因及修理方法

电解槽内衬早期破损原因及修理方法摘要：电解槽是化学工业中的核心设备，广泛应用于冶金、化工等领域。

其内部结构复杂，维护难度大，一旦出现破损，不仅会导致设备性能下降、生产效率降低，而且可能引发严重的安全事故。

对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行深入研究具有重要的实际意义和价值。

电解槽内衬的早期破损形式多样，原因复杂。

常见的破损形式有裂纹、剥落、溶蚀等。

这些破损可能是由于设计不当、材料缺陷、制造缺陷、安装不当、运行不当等引起的。

此外，环境因素如温度、压力、腐蚀介质等也对电解槽内衬的破损产生影响。

对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行研究具有重要的实际意义和价值。

通过深入研究和探索，可以进一步提高电解槽的性能和寿命，降低生产成本和安全风险，为冶金、化工等领域的可持续发展做出贡献。

关键词：电解槽；内衬；破损；维修方法引言随着工业的飞速发展，电解技术已经广泛应用于各种生产领域，为工业化进程提供了强有力的支持。

然而，电解槽内衬的早期破损问题却时常困扰着生产过程。

内衬的破损往往会导致设备的性能下降，甚至停机维修，从而增加企业的维护成本。

因此，解决电解槽内衬早期破损问题，对于提高设备运行效率、降低维护成本具有重要意义。

1.电解槽内衬破损问题概述电解槽内衬破损问题是一个复杂的问题，涉及到多个因素。

电解槽是化工生产中的重要设备之一，其内衬材料通常由耐腐蚀、耐高温的陶瓷或合金制成。

在生产过程中，由于受到高温、高压、腐蚀等因素的影响，电解槽内衬容易发生破损。

电解槽内衬破损会导致多种问题。

首先，它会降低设备的生产效率，因为破损会导致电解液泄漏，使得生产过程中断。

其次，内衬破损还会增加企业的维护成本，因为需要定期检查和修复设备。

此外，如果内衬破损严重，还可能导致安全事故，对员工和工厂安全构成威胁。

电解槽内衬破损问题的原因有很多。

其中，设备材料质量不好、设备安装不当、生产操作不当、设备长时间使用等是最常见的因素。

因此，为了解决这个问题，需要从多个方面入手，包括选用高质量的内衬材料、规范设备安装和生产操作、定期检查和维护设备等。

320kA铝电解槽早期破损原因及预防措施

２１０２年８期
有色金属（炼部分）ｈｔ：ｙｙ．ｇｉ冶（ｔｐ／ｓ１ｂｒ／ｍｍ．ｎｃ）
・７１・
ｄｉ０３６／．ｓｎ１０ ‘ ５５２１．８０７ｏ：１．９９Ｊｉ．０７７４．０２０．０ｓ
１电解槽破损状况
早期破损的电解槽主要有１２８５１００、１、３、
１９８２０、０和１５其寿命分别是６１６１６４０，５、７、５、
７１７６和７７。破损电解槽的实物照片见图１３、０４天。在刨炉过程中，我们发现其破损有较多相似的
３ｋ铝电解槽早期破损原因及预防措施Ａ２０
刘建辉，自金艾
（中国有色金属建设股份有限公司，京１０２）北００９
摘要：细叙述了某电解铝厂３０ｋ大型预焙电解槽个别槽阴极内衬出现的早期破损现象，讨了电详２Ａ探解槽破损的原因，析了工艺条件对电解槽破损的影响，而提出通过控制工艺技术条件来预防电解槽分进
ＲｅｓｎｓｆｒＥａｌｅｋａｅｏ０ｋＡｕｉｕａｏｏｒｙＢｒａｇｆ３２Ａｌｍｎｍ
ＣｅｌａｔｅｅｔｏｅｓｒｓｌｎｄＩｓＰｒｖｎｉｎＭａｕｅ
ＬＵｉｎｈｉＩＪａ — ｕ，ＡＩＺ－ｉｉｎｊ

浅谈铝电解槽的破损及维修

浅谈铝电解槽的破损及维修【摘要】在电解铝生产实践过程中由于电解槽侧部散热不良、槽炉帮形成不好等一系列问题，使得电解槽侧部破损，从而降低电解槽的使用寿命。

本文对电解槽的破损原因进行了归纳分析，并提出了电解槽破损的检查与维修方法。

【关键词】铝电解槽；阴极内衬；破损；维护1、铝电解槽常见破损形式及原因通常所说的电解槽的破损是指其阴极内衬的破损，铝电解槽的阴极内衬使用期不到1年，称为早期破损。

槽内铝液中的铁含量连续增加，一般情况下，是槽底部阴极钢棒受铝液侵蚀熔化所致，往往是阴极炭块破损的征兆。

当铝液中的铁含量连续超过1%时，表示阴极炭块已发生严重破损。

电解槽阴极内衬破损可归纳为如下几种形式：1.1阴极炭块及保温绝热结构的变异阴极内衬的变异主要有：阴极炭块发生变形—膨胀、隆起、裂开或有冲蚀坑穴；炭块之间的炭糊接缝发生裂纹，其中侵渍着碳化铝、电解质和铝；炭块中的钢棒弯曲变形，一部分被铝熔解侵蚀，形成亮晶晶的铝铁合金；炭块下而的耐火砖层局部变质，向上隆起，呈凸棱镜状；侧部炭块受到侵蚀，其中渗透着铝和电解质，体积膨胀；槽壳变形，侧壁向外鼓出，四角上抬，底部呈船形。

阴极内衬的变异，一般是从焙烧启动期开始。

由于水分和挥发成分自下而上冒出，并由于炭缝体积收缩，填充在炭块之间的“炭糊”便与炭块分离，形成裂纹。

加入电解质开始电解之后，组织也开始酥松，给电解质和铝液的侵入创造了条件。

侵入炭块和炭缝中的铝液，继续向下渗透，直到炭块下而并淤积在那里。

NaF成分是阴极界而上的表而活性物质，它首先入侵，故在炭块下而发现柱状结晶的氟化钠。

侵入炭块下的电解质和钠还同耐火砖层发生化学作用，使其变质而体积胀大。

一旦铝侵入阴极钢棒区，则铁被熔解。

由于钠、电解质和铝先后侵入阴极内衬中，引起炭块和耐火层体积膨胀，于是炭块向上隆起。

在电解槽启动后6个月内，隆起高度不超过2cm，以后则逐渐增大，在36个月内达到10cm，以后趋于稳定。

当炭块隆起增大时，会引起电流偏流和电压降增大，铝的纯度降低，槽膛有效深度减小，造成电解槽操作困难，甚至停槽。

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第３．３卷第１期
２１年２月０１
甘
肃
冶
金
Ｖ０．３Ｎ０１３．１
ＧＡＮＵＭＥＡＬＵＲＳＴＬＧＹ
Ｆｂ，０１ｅ．２１
文章编号：６２４６（０１０．０９０１７－１２１）１３２－４１４
大型预焙电解槽早期阴极内衬破损机理及控制措施
ＡｂｔａｔＢａｅｎｔｅａｔａｏｄｔｎｏｒｒｐｒｄｌｐｄｔｎｏ５ＡＳｌＳｏｅｈｕｌｔａａｙｉｉｇｔｅｍｅｈｎｉｍｓｒｃ：ｓｄｏｈｃｕｌｎｉｏｆｆｅａｔｉｉａｉｆ０ｋｅＣｖｒａｌｓｏ，ｎｓｓｎｈｃａｓｓｃｉｏａｏ３￣ｌ
步趋向于容量大型化，于电解槽的主要经济技术对
指标就提出了更高的目标和要求，而槽寿命是铝电解生产的一项很重要经济技术指标。影响槽寿命因数很多，资料 … 表明，我国有就
而言，响铝电解槽寿命的的主要因素及其所占的影比重一般可概括为：构设计５一１％，结％０筑炉材料
ＹＡＮＧｎｄｎＤａ．ａ
（ｈｎｏｅｖｓｅｔｏｏａｉｉｇｉＱｎｔｇｉＥｅｙＡｕｉｕｒｕｏ，ｔ．Ｑｎｔｎｘ５６３ｈｎ）ＣｉａＰｗｒｎｅｔｎｒｒｏＮｎｘａｉｇｏｘａｎｒ－ｌｍｎｍＧｏｐＣ．Ｌｄ，ｉｇｇｉ１０，ＣｉａＩｍＣｐｔｎｎｇｏａ７

大型预焙槽早期破损停槽主要有以下两种表现方式：焙烧启动时期阴极钢棒处漏电解质和启动后期阴极钢棒处渗铝。总体而言，阴极钢棒处为渗漏点的概率最大，以新启动槽前期和后期管理中监所控方式主要是对阴极钢棒处进行监测，现场监测从发现破损处阴极钢棒温度异常高，而且短期内升温速度较快，的甚至达到４０ｑ左右，过测量阴极有０Ｃ通钢棒电流分布，其异常点的阴极钢棒与之相连的母
ｏａｇｅｕｒｄａｅｅｒｙｐｏｕｔｎｓａｅａｄｆｄｎｈｏｔｌｍｅｓｓｔａａｅｕｅｔｅｐｏａｉｔｆｏｅａｔｆｍａｅｏｅ＿ｔｔａｌｒｄｃｉｔｇｎｎｉｇｔｅｃｎｒａｍｅｈｔｎｒｄｃｒｂｂｌｙｏｒｐｒｄｒｅｈｏｉｏｃｈｉｆｄｌｐｄｔｎａｔｒｇｔｎｎｅｐｏａｏｔｅｐｃｕｌｔｆｅｌｃｎｔｃｏｃｅｎｔｇａｔｒｕｔｇｎａｅ－ｅｉｉｉａｏｆｅｔｇａｘｌｒｔｎｗｉｒｓｅｔｏｑａｉｏｌｏｓｒｔｎ，ａｉａｉｔａｔｐｓａｅａｄｌｔｒｐｒａｉｅｉｉｈｔｙｃｉｌｎｓ — －ｏｎｇｍｅｔｃｍｂｎｎｉｈｃｕｉａｉｎｄｍａａｅｎｏｉｉｇｗｔｔｅａｔａｓｔｔ．ｈｌｕｏＫｅｏｄ：ａｕｎｕｅｅｔｏｙａｉｎ；ａｈｄｉｉｇ；ｒｐｒｄｌｐｄｔｎｙＷｒｓｌｍｉｉｍｌｃｒｌｚｔｏｃｔｏｅｌｎｆｅａｔｉｉａｉｎｏａｏ
１引言
随着我国电解工业的持续发展，电解槽型逐铝
含量一般不超过０２－，笔者几年来现场生产．％２从Ｊ实践来看，启动槽前期原铝铁含量基本上在０新．
１～．％左右且呈现持续下降趋势，％０３若存在持续上升趋势，在排除电解现场作业过程中阳极透爪、化
杨丹丹
（中电投宁夏青铜峡能源铝业集团青铝股份公司，宁夏青铜峡７１０）５６３
摘
要：文章通过对３０ｋ５Ａ系列大修槽启动投产后发现有早期破损现象，真分析阴极内衬早期破损的机理，认结
合现场实际状况从筑炉质量、焙烧启动、后期管理的方面加以探讨并提出减少电解槽早期阴极内衬破损概率的控
制措施。
关键词：电解；铝阴极内衬；早期破损
中图分类号：Ｆ２Ｔ８１文献标识码：Ａ
ＣａｓｓｏｒｐｒｌｐｄｔｏｆＡｌｍｉｕ－ｌｃｒｌｔｃｕｅｆＦｏｅａｔＤｉｉａｉｎｏｕｎｍｅｅｒｏｙｉａＣｅｌｎｎｔｏｅｓｒｓｌａｄＣｏｒｌＭａｕｅｓ
和质量１％一０，炉施工２％～５，烧启５２％筑０２％焙
爪、打壳锤头脱落、物料、铁制工具进入槽中等多种影响因素后，基本上可以判定电解槽出现了早期破
损。图１近些年来某厂早期破损槽铝液中铁含量为
异常变化趋势。