CN101550563B - 电解槽环流焙烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电解槽环流焙烧方法，它在装槽时，在阳极缝之间、中缝之间及边部空腔内不装任何物料，以全空腔方式进行装槽，使发热介质产生的热量通过辐射、对流以及热传递等多种传热方式对整个电解槽阴极内衬进行焙烧，焙烧期间产生的烟气因压力差而在槽体内进行环流，确保各部位焙烧温度均匀，有效避免热应力集中及局部富集钠的问题；在电解槽的阳极逢空腔、中缝空腔及边部空腔顶部铺设耐高温绝缘隔热层，可有效减少热损失，提高升温速度，缩短焙烧时间，节省能源，有利于电解槽提前转入正常生产，同时可有效降低焙烧能耗和改善高温辐射对操作环境的影响；更为重要的是用全电解质粉末替代冰晶石，大幅度降低焙烧启动成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解槽焙烧方法，尤其是一种对电解槽进行焙烧预热的方法，属于电解技术领域。
技术背景
随着电解铝企业的规模化、大型化、自动化生产发展，以及重视环境保护，提高行产效率，降低能耗，延长设备使用寿命等措施的推进，对铝电解工艺技术提出了更新、更高的要求。目前，铝电解生产过程包括铝电解槽的焙烧预热，启动、控制电解生产等等，其中焙烧预热是铝电解生产过程中的一个重要环节，它通过焙烧加热升温，烘干电解槽阴极内衬，使焙烧温度接近或达到正常生产温度，防止内衬中的水份及灰份在高温下快速排出而使内衬造成漏洞或裂纹；提高阴极和阳极温度，防止阴极工作面因温差产生的热应力而损伤阴极炭块；使阴极炭块间的底糊烧结焦化，以粘接阴极炭块和侧部炭块使之构成一个整体；为启动电解生产创造良好的工作条件。因此，焙烧预热效果的好坏直接影响到启动效果的好坏，而启动效果不但影响电解槽的生产运行稳定性及生产指标，而且在很大程度上影响到电解槽的使用寿命、劳动强度及对生态环境的保护。
目前，电解槽常用的焙烧预热方法有铝液焙烧法、焦粒焙烧法、石墨粉焙烧法、燃气焙烧法以及固体铝焙烧法。其中铝液焙烧法及固体铝焙烧法已逐渐被国内外淘汰，石墨粉预热法应用并不广泛，燃气焙烧法技术仍不成熟。焦粒焙烧法是目前普遍采用的一种焙烧预热方法，它包括装槽步骤、通电焙烧步骤，使电解槽焙烧升温至电解生产工艺要求的温度。在装槽步骤中，首先沿人造伸腿铺一层氟化钙，然后在阴极表面及四周装普通冰晶石，之后再用高分子冰晶石或纯碱与冰晶石的混合物装满整个电解槽空腔。采用这种装炉方式预热时，由于焙烧槽内装满了物料，局部产生的高温无法及时进行传导，从而在预热过程中常因阴极炭块温度梯度大而导致局部过烧、欠烧或局部富集钠等问题，难于进行焙烧预热，从而影响电解槽的正常启动及生产，同时大量消耗有限资源冰晶石，导致成本增加。
发明内容
为克服现有技术存在的上述不足，提高电解槽焙烧效果，提高能量利用率，缩短焙烧时间，利用电解质块替代冰晶石，大幅度降低生产成本，本发明提供一种电解槽环流焙烧方法。
本发明通过下列技术方案完成：一种电解槽环流焙烧方法，包括装槽、通电焙烧步骤，其特征在于具体经过下列步骤：
A、在阴极炭块表面铺设发热介质层后，安装阳极，并保持阳极与发热介质层的接触；
B、在阳极之间的缝隙顶部、中缝顶部以及边部顶部铺设耐高温的绝缘隔热层，以利用高温烟气环流对整个阴极内衬进行均匀焙烧；
C、在耐高温的绝缘隔热层上铺设电解质粉末层；
D、按电流为20KA、80KA、160KA、200KA、240KA的渐进方式通电，控制电压低于4.5V，焙烧预热至电解槽内温度达900～950℃，即启动电解槽进行启动。
所述A步骤的发热介质层铺设厚度为1.5～2.5cm，材料为焦粒层，或者石墨层，或者焦粒与石墨的混合层，或者铝屑层，具体材料及厚度的选用视分流情况、阴极材质以及通电情况而定。
所述A步骤中在安装阳极炭块的同时安装小盒卡具，并使小盒卡具保持松开状态。
所述B步骤的耐高温的绝缘隔热层的厚度设为0.5～1.5cm，材料为常规石棉板，或者硅酸铝纤维板，具体材料及厚度的选用视分流情况、阴极材质以及通电情况而定，并在其上预留观察孔及排气孔，以观察槽内焙烧情况，同时在排气孔内插入导气管，用于排放烟气，改善焙烧效果。
所述C步骤的电解质粉末层厚度设为2～3cm，具体厚度以能防止空气进入焙烧槽为宜，电解质粉末为市购的常规电解质粉末，或者为电解生产中产生的电解质粉末。
本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
(1)即装槽时，在阳极缝之间、中缝之间及边部空腔内不装任何物料，以全空腔方式进行装槽，使发热介质产生的热量通过辐射、对流以及热传递等多种传热方式对整个电解槽阴极内衬进行焙烧，焙烧期间产生的烟气因压力差而在槽体内进行环流，确保阴极内衬各部位焙烧温度均匀，对边部扎糊能进行充分焙烧，有效避免热应力集中及局部富集钠的问题，同时焙烧期间阳极电流分布均匀，易于调节，可大幅度降低劳动强度，有利于提高焙烧槽各项经济技术指标。
(2)在电解槽的阳极逢空腔、中缝空腔及边部空腔顶部铺设耐高温绝缘隔热层，可有效减少热损失，提高升温速度，缩短焙烧时间，节省能源，有利于电解槽提前转入正常生产，同时可有效降低焙烧能耗和改善高温辐射对操作环境的影响；在耐高温的绝缘隔热层上设置观察孔和排气孔，可直观目测槽体内各部位的焙烧情况，并通过排气孔灵活选择高温烟气排出位置，将焙烧过程中产生的烟气及时排放出去，避免烟气随意排出而引起的环境污染问题，在改善焙烧效果和改善操作环境的同时，还能有效防止因压力过大而引起的安全事故，同时可通过排气孔插入热电偶测量阴极内衬温度，另外还可从排气孔排出的烟气颜色及浓度判断焙烧情况。
(3)在耐高温的绝缘隔热层上铺设全电解质粉末层，一则可防止空气氧化阴极内衬及阳极，二则通过预热电解质粉末可节约能源，最为重要的是用全电解质粉末替代冰晶石，由于电解质价格远低于冰晶石价格，因此，大幅度降低焙烧启动成本。
本发明适宜所有预焙槽的焙烧预热，特别适用于大型预焙槽的焙烧预热，不仅焙烧温度均匀，能量利用率高，焙烧时间短，电耗低，焙烧过程中不存在局部富集钠的问题，不但可大幅度降低劳动强度，还可确保焙烧效果，提前转入正常生产，有效延长槽寿命，对今后改善电解槽焙烧方法，提高能源和资源利用率，将产生较为深远的影响，具有广阔的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明电解槽装槽结构图。
图中，1为电解槽槽体，2为安装于槽体1内的阴极炭块，3为铺设于阴极炭块上的发热介质层，4为阳极，5为槽体1边部的空腔，6为耐高温的绝缘隔热层，7为电解质粉末层，8为槽体1内的中缝空腔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
本发明提供的电解槽环流焙绕方法，包括装槽、通电焙烧步骤，具体经过下列步骤(如图1所示)：
A、在槽体1内的阴极炭块2表面铺设发热介质层3，该发热介质层3的厚度为1.8cm，材料为焦粒，之后在其上安装阳极4，并保证阳极4与发热介质层3接触良好；
B、在阳极4之间的缝隙顶部、中缝空腔8的顶部以及边部空腔5的顶部铺设耐高温的绝缘隔热层6，该耐高温的绝缘隔热层6厚度为1cm，材料为石棉板，以便利用高温烟气环流对整个阴极内衬进行均匀焙烧，同时改善高温辐射对操作环境的影响，安装石棉板6时，根据需要在其上设观察孔及排气孔，以观察槽内焙烧情况，同时根据需要在排气孔内插入导气管，用于排放烟气，改善焙烧效果；
C、在耐高温的绝缘隔热层6上铺设电解生产中产生的电解质粉末层7，该电解质粉末层7的厚度为2cm，以防止空气进入槽体1内；
D、按电流为20KA、80KA、160KA、200KA、240KA的渐进方式通电焙烧，控制电压低于4.5V，焙烧预热至电解槽槽内温度达950℃时(时间为72小时)，启动电解槽进行常规电解生产。
实施例2
本发明提供的电解槽环流焙绕方法，包括装槽、通电焙烧步骤，具体经过下列步骤(如图1所示)：
A、在槽体1内的阴极炭块2表面铺设发热介质层3，该发热介质层3的厚度为2.5cm，材料为石墨，之后在其上安装阳极4，并保持阳极4与发热介质层3的接触；
B、在阳极4之间的缝隙顶部、中缝空腔8的顶部以及边部空腔5的顶部铺设耐高温的绝缘隔热层6，该耐高温的绝缘隔热层6厚度为1.5cm，材料为硅酸铝纤维板，以便利用高温烟气环流对整个阴极内衬进行均匀焙烧，同时改善高温辐射对操作环境的影响，安装硅酸铝纤维板6时，根据需要在其上设观察孔及排气孔，以观察槽内焙烧情况，同时根据需要在排气孔内插入导气管，用于排放烟气，改善焙烧效果；
C、在耐高温的绝缘隔热层6上铺设市购的电解质粉末层7，该电解质粉末层7的厚度为3cm，以防止空气进入槽体1内；
D、按电流为20KA、80KA、160KA、200KA、240KA的渐进方式通电焙烧，控制电压低于4V，焙烧预热至电解槽内温度达900℃时(时间为96小时)，启动电解槽进行常规电解生产。
Claims (4)
1.一种预焙槽环流焙烧方法，包括装槽、通电焙烧步骤，其特征在于具体经过下列步骤：
A、在阴极炭块表面铺设发热介质层后，安装阳极，并保持阳极与发热介质层的接触；
B、在阳极之间的缝隙顶部、中缝顶部以及边部顶部铺设耐高温的绝缘隔热层，以利用高温烟气环流对整个阴极内衬进行均匀焙烧；
C、在耐高温的绝缘隔热层上铺设电解质粉末层，并在耐高温的绝缘隔热层上预留排气孔，排气孔内插入导气管；
D、按电流为20KA、80KA、160KA、200KA、240KA的渐进方式通电，控制电压低于4.5V，焙烧预热至预焙槽内温度达900～950℃，即启动预焙槽进行启动。
2.如权利要求1所述的预焙槽环流焙烧方法，其特征在于所述A步骤的发热介质层铺设厚度为1.5～2.5cm，材料为焦粒层，或者石墨层，或者焦粒与石墨的混合层，或者铝屑层，具体材料及厚度的选用视分流情况、阴极材质以及通电情况而定。
3.如权利要求1所述的预焙槽环流焙烧方法，其特征在于所述B步骤的耐高温的绝缘隔热层的厚度设为0.5～1.5cm，材料为常规石棉板，或者硅酸铝纤维板，具体材料及厚度的选用视分流情况、阴极材质以及通电情况而定。
4.如权利要求1所述的预焙槽环流焙烧方法，其特征在于所述C步骤的电解质粉末层厚度设为2～3cm，具体厚度以能防止空气进入预焙槽为宜，电解质粉末为市购的常规电解质粉末，或者为电解生产中产生的电解质粉末。
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