DOC《240 kA铝电解槽内衬结构优化》

8-硅藻土保温砖;

9-硅酸钙板 图1 电解槽原内衬结构示意图 Fig.1 Sketch map of lining structure of original cell 收稿日期:2014-04-06 基金项目:青海省重大科技专项计划项目(2011-G-A3A) 作者简介:杨小华(1964-),男,贵州道真县人,工程师. 在普通内衬电解槽上采取了外保温、强化操作质量等一系列措施后,将槽电压降低到了3.90~3.92 V,电解槽虽然能够稳定运行,但存在一些干扰电解槽稳定运行的问题,如电解槽角部伸腿肥大、电解质水平偏低、换极后电压摆动偏多等.

2 240 kA铝电解槽内衬结构优化设计 目前国内外都在寻求铝电解新技术的开发与应用,在200 kA(电流强化至220 kA)电解槽上进行节能改造,完成吨铝直流电耗为12

010 kWh,电流效率较对比槽提高0.725个百分点[8-9].普通内衬结构电解槽运行指标与国内较好的经济指标相比,还存在一定的差距,我公司以电解槽内衬结构优化为突破口,研发了一种新型内衬结构的铝电解槽,其示意图如图2所示. 1-侧部炭块;

2-高导冷捣糊;

3-浇注料;

4-硅酸钙板;

5-30%石墨阴极炭块 6-高导阴极钢棒;

7-干式防渗料;

8-高导阴极钢棒糊;

9-保温砖;

10-陶瓷纤维板 图2 新型内衬结构电解槽示意图 Fig.2 Sketch map of aluminium cell with new lining structure 该内衬结构的设计主要考虑以下几方面: 1)减少电解槽铝液水平电流,减缓电解槽铝液波动,减少铝的二次损失,提高电流效率;

2)改善阴极炭块和阴极钢棒的材质,提高阴极导电率,降低电解槽炉底压降;

3)克服焙烧后造成电解槽早期破损的阴极炭块和阴极炭块之间、炭块与浇注料之间产生较大的收缩缝;

4)在低电压下运行时,能够保证电解槽能量平衡,解决电解槽角部伸腿肥大、电解质水平偏低以及炉底沉淀较多等问题,最终使电解槽在低电压下能够稳定运行,实现电解槽能够高效、节能、环保的生产目的. 基于上述几点考虑,在铝电解槽大修重新砌筑时,选用了高导电性阴极钢棒、高石墨含量的阴极炭块、高石墨冷捣糊.高导电性阴极钢棒具有减少水平电流、改善电解槽磁场与阴极钢棒导电性能、降低阴极压降的效果[10];

高石墨含量的阴极炭块具有较好的抗钠性、侵蚀性、较高的电导率[11];

高石墨冷捣糊具有环保性能、优良的捣实性能、较小的焙烧收缩率[12];

电解槽内保温技术可以减少电解槽散热量;

人造伸腿高度由24 cm提高到28 cm,宽度保持不变,在不影响阳极正常工作的条件下,对低电压高铝水平的保温以及形成规整炉膛有积极作用. 随着槽电压降低,电解槽热收入明显减少,为了满足电解槽热支出平衡,对电解槽采取内保温措施.通过电解槽内衬仿真计算[13],设计并建造了10台内衬结构优化的240 kA试验电解槽.电解槽内保温结构如下: 1)大、小面保温结构在炭块和槽壳之间增加了一层陶瓷纤维板,大面采用20 mm厚陶瓷纤维板、小面采用30 mm厚的陶瓷纤维板、侧下部斜面采用10 mm厚陶瓷纤维板和80 mm厚的硅酸钙板,四周的保温材料陶瓷纤维板在斜面以上. 2)炉底保温结构自下而上依次为:第一层为10 mm陶瓷纤维板;

第二层为65 mm的硅酸钙板;

第三层为2层65 mm保温砖,缝隙均用氧化铝填充,该层的第二层保温砖四周用陶瓷纤维板代替保温砖,烟道端和出铝端第二层保温砖由厚65 mm、宽600 mm的陶瓷纤维板代替、大面第二层保温砖由厚65 mm、宽300 mm的陶瓷纤维板代替;