鋁電解陽(yáng)極焙燒爐焙燒過(guò)程的基礎(chǔ)研究

電解槽的焙燒工藝可以確保電解槽穩(wěn)定的生產(chǎn)，對(duì)電解槽的壽命產(chǎn)生很大的影響，對(duì)電解鋁廠的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生的影響非常大。本文通過(guò)分析各類焙燒的工藝，分析其對(duì)電解過(guò)程產(chǎn)生的影響，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

焙燒工藝是將鋁電解由低溫的狀態(tài)逐步向高溫的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，這項(xiàng)工藝的主要內(nèi)容就是焙燒工藝的選擇，使內(nèi)襯中的水分可以及時(shí)的排出。

相關(guān)的研究分析可以看出在焙燒的各個(gè)階段，如果電流的差異很大，或者局部的溫度過(guò)高，就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力過(guò)于集中的問(wèn)題，由于各類操作問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致缺陷的進(jìn)一步產(chǎn)生。

一

焙燒方法和各類的優(yōu)缺點(diǎn)

1

焦粒焙燒法

焦粒焙燒法是在電解槽內(nèi)鋪設(shè)一層電阻層，其厚度為15毫米，在電力接通后，在陰極和陽(yáng)極之間會(huì)產(chǎn)生熱量，形成電解槽的焙燒。如圖1所示。

焦粒焙燒法的熱量主要是由陰極的炭塊提供。在焙燒的過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)溫度驟升的問(wèn)題，溫度是在常溫的基礎(chǔ)上慢慢地提高，可以有效的防止槽因?yàn)闇囟润E升而發(fā)生破裂的問(wèn)題。

在加熱的過(guò)程中，不需要借助其他的設(shè)備，而且焙燒在短時(shí)間內(nèi)就能完成，焙燒的效率非常高。但是焦慮焙燒法也存在一定的局限性，其傳熱不具有均勻性，導(dǎo)致了局部的溫度過(guò)高，陽(yáng)極的電流不能平均的分布，會(huì)導(dǎo)致局部過(guò)熱的問(wèn)題。

2

石墨粉焙燒法

這種方法的原理與焦粒焙燒法的原理具有相似性，應(yīng)該先將不同粒徑的石墨劃分出來(lái)，然后將石墨粉放在爐底，鋪設(shè)的厚度在30毫米左右，通電后即可完成焙燒工藝。

石墨焙燒法中，石墨的質(zhì)地比較軟，而且鋪設(shè)的厚度較大，可以與陽(yáng)極良好的接觸，在電流分布上非常的均勻。而且石墨粉具有較好的導(dǎo)電性。

但是這項(xiàng)工藝的各個(gè)流程要求非常高，在石墨粉進(jìn)行鋪設(shè)的過(guò)程中，確保石墨粉必須均勻的分布，否則在導(dǎo)電的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不均勻的問(wèn)題，而且石墨粉的成本非常高。

3

燃?xì)獗簾?/p>

燃?xì)獗簾ㄖ饕\(yùn)用天然氣的燃燒產(chǎn)生熱量，這種方法會(huì)產(chǎn)生大量的火焰，通過(guò)熱量的輻射作用起到良好的加溫效果。

燃?xì)獗簾梢院芎玫目刂萍訜岬乃俣?，通過(guò)對(duì)加熱器的調(diào)節(jié)，可以確保表面的溫度比較均勻，而且不會(huì)產(chǎn)生較大的溫度梯度，防止在陰極的表面產(chǎn)生裂紋，而且在燃燒中不會(huì)產(chǎn)生污染。

但是燃?xì)獗粺姆椒ㄔ谑褂弥行枰捎帽卣?，還要借助專門(mén)的燃燒裝置，在操作上存在一定的難度，操作的復(fù)雜程度高，在燃燒的過(guò)程中會(huì)消耗大量的燃料。

燃?xì)獗簾ㄒ筝^高的密封性，煙氣容易被氧化，導(dǎo)致電解槽的損壞。燃?xì)獗簾ǖ氖疽鈭D如圖2所示。

二

焙燒方法與槽壽命的關(guān)系

1

焦粒焙燒法與槽壽命的關(guān)系

陰極炭塊在焦粒焙燒的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)電流分布不均勻的問(wèn)題，而且在局部由于電流的分布集中，會(huì)導(dǎo)致局部的溫度過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，在這種情況下，熱應(yīng)力如果超過(guò)了材料的極限，就會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

如果在焙燒的過(guò)程中不能合理的處理這些問(wèn)題，陰極炭塊的局部溫度會(huì)達(dá)到一個(gè)臨界值，溫度過(guò)高直接導(dǎo)致炭塊的破損，對(duì)電解槽產(chǎn)生不良的影響。

在焦粒焙燒的過(guò)程中，在升溫的過(guò)程中，對(duì)溫度的控制能力比較弱，而且槽的周圍會(huì)產(chǎn)生預(yù)熱不良的問(wèn)題。如果焙燒的溫度在1200攝氏度以下，在炭中還含有其他的物質(zhì)，如瀝青，這時(shí)瀝青就會(huì)在焦化反應(yīng)中產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，陰極的炭塊在高溫下容易發(fā)生膨脹現(xiàn)象，炭的收縮可以防止炭過(guò)分的膨脹。

在焙燒工藝完成后，由于收縮和膨脹的效果會(huì)導(dǎo)致槽產(chǎn)生裂紋。如果在陰極電流的分布十分不均勻，而且溫度梯度比較大，當(dāng)溫度超過(guò)1200攝氏度后，陰極的炭塊不會(huì)繼續(xù)膨脹，含有瀝青的炭中還會(huì)發(fā)生收縮現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致電解槽的破損。

2

燃?xì)獗簾ㄅc槽壽命的關(guān)系

在運(yùn)用燃?xì)獗簾ǖ倪^(guò)程中，如果在低溫階段，焙燒的時(shí)間不長(zhǎng)，而且焙燒工藝完成的速度比較快，在陰極炭塊中會(huì)形成較大的溫度差，這時(shí)陰極炭塊內(nèi)的溫度不能及時(shí)的擴(kuò)散，會(huì)產(chǎn)生較為集中的熱應(yīng)力。

在膨脹反應(yīng)后，會(huì)導(dǎo)致骨料和炭塊之間發(fā)生黏結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致陰極炭塊發(fā)生裂縫。而且在燃燒的過(guò)程中，如果不能準(zhǔn)確的對(duì)燃空比進(jìn)行配置，會(huì)導(dǎo)致氧氣的濃度過(guò)大，陰極炭塊會(huì)發(fā)生氧化現(xiàn)象。

在燃燒的過(guò)程中，電解質(zhì)中會(huì)存在大量的炭渣。由于陰極炭塊自身的結(jié)構(gòu)存在不均勻的問(wèn)題，而且在燃燒的過(guò)程中噴嘴的分布存在缺陷，就會(huì)導(dǎo)致陰極炭塊發(fā)生氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致大量的電解質(zhì)的滲透，縮短了電解槽的使用年限。

結(jié)語(yǔ)

在焙燒的過(guò)程中，鋁電解是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，其在電解鋁生產(chǎn)中的地位很重要。焙燒的工藝對(duì)電解槽的壽命產(chǎn)生很大的影響，所以，應(yīng)該通過(guò)對(duì)不同的焙燒方法的分析，完善方法，提高電解槽的使用年限。

作者：張坤