CN101660174B

CN101660174B - 电解槽的预热方法

Info

Publication number: CN101660174B
Application number: CN2009103077339A
Authority: CN
Inventors: 王有来; 李勇; 秦卫中; 李炜煜; 张树东; 王民; 刘升; 陶甫明; 覃文
Original assignee: SICHUAN AOSTARAL ALUMINUM Co Ltd
Current assignee: SICHUAN AOSTARAL ALUMINUM Co Ltd
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: CN101660174A

Abstract

本发明涉及表面凹凸的阴极电解槽的预热方法，为避免预热、焙烧、启动、生产时电解槽表面凹凸的阴极耗损，为解决上述问题，本发明提供了一种电解槽的预热方法，方法中所用电解槽包括凹凸阴极，凹凸阴极包括至少两个凸台，凸台之间形成凹槽，方法由如下步骤组成：A、先在电解槽的凹槽中填充导电材料；B、填充后再在凹凸阴极上铺设一层炭素材料，使其接触阳极；C、通电预热；其中，导电材料是由40～100％石墨及0～60％焦粒组成；炭素材料是由0～20％石墨及80～100焦粒组成。这样处理可以减少阴极焙烧过程中凹槽与凸台表面阴极电流分布的差异，从而防止应力过度集中而出现阴极破裂。

Description

电解槽的预热方法

技术领域

本发明涉及电解工艺，具体涉及电解槽的预热方法。

背景技术

电解槽在投入运行之前，必须先要预热，其目的在于加热阳极和阳极周围的固体电解质料，以及加热阴极，使阴极碳块之间的炭糊烧结，达到预热温度至900℃以上，以利于电解槽下一步启动生产工作。针对表面平整的阴极碳块，铝工业上比较成熟的预热方法有3种：①炭粒预热法，即采用纯焦粒或焦粒与石墨粒混合均匀的物质铺设在阴极与阳极间，从而起到导电与预热作用，预热前再在电解槽中填充冰晶石粉末作保温料用，预热时靠近阳极下部的保温料会融化形成液体，阳极上部的保温料会熔融形成一层壳，预热后，保温料不需要去除，加入电解液后参与反应产铝，如图1所示；②铝液预热法，即采用用铝液替代炭粒，使其导电；③燃料预热法，即采用火焰在阳极与阴极之间进行加热。采用以上三种预热技术，均可以保证电解槽阴极异电均匀，阴极碳块在预热过程中受热应力相对较小。但是若采用上述三种方法预热表面凹凸的阴极会对阴极碳块凸出部分有所伤害，从而会大大降低电解槽使用寿命。故本领域急需寻求解决预热电解槽时表面凹凸的阴极耗损的技术问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是避免预热电解槽时表面凹凸的阴极耗损。

解决上述技术问题的技术方案之一是提供一种电解槽的预热方法，所采用的电解槽凹凸阴极，凹凸阴极包括至少两个凸台，凸台之间形成凹槽，该方法是由如下步骤组成：

A、先在电解槽的凹槽中填充导电材料；

B、填充后再在凹凸阴极上铺设一层炭素材料，使其接触阳极；

C、通电预热。

其中，步骤A填充采用的导电材料宜选择导电率相当、且不影响电解生产的材料，如电解槽一般以碳作为阴极材料，则相应填充的导电材料则可使用如石墨或石墨与焦粒的混合物，其中石墨与焦粒的重量配比为：石墨40～100％、焦粒0～60％。通过比电阻测试表明，此配比范围内电解槽在300KA条件下电解槽工作电压在4-6V，使得电压范围合适，发热量合适，实现电解槽内衬逐步预热的要求(预热时间要求约30天左右)。若石墨与焦粒配比超过此范围，会导致电解槽通电后电压过高，发热量过大，不利于电解槽内衬逐步预热的初步要求。

步骤B铺设一层导电率适合电解槽内衬预热电压范围的炭素材料使其接触阳极，使得通电后构成电流回路，并产生热量，达到发热目的。所述炭素材料为焦粒或焦粒与石墨的混合物；焦粒与石墨的混合物中组分的重量配比为：石墨0～20％、焦粒80～100％。该方法即为背景技术中介绍的炭粒预热法。

填充导电材料时，填充至与凸台上表面齐平，这样可确保电解槽阳极与材料充分结合，以便阳极电流能均匀通过阴极，形成电流回路。

填充的导电材料及炭素材料中的石墨均采用粉末，粉碎细度为1-4mm，因为过细的粒度会导致填充料电阻值增加，过粗不利于填充料的均匀性分布，添加石墨粉主要作用是考虑其电阻率较焦粒低，且成分与焦粒一样，这样可以用增加石墨粉含量比例来降低整个电解槽焙烧期间的总电压，使预热过程平稳有序进行。

为保证预热时温度不散失，可在电解槽中加入保温料后再通电预热，预热后加入电解液即可进行电解生产。具体地，保温料为冰晶石。

通过填充阴极凹槽的处理方式可减少阴极的凹槽与凸台表面电流分布的差异，从而防止应力过度集中而出现阴极破裂现象。在预热后凹槽中的导电材料浮在电解液表面，通过打捞等方法即可清除浮面的导电材料，不会影响后续生产，保证在生产过程中应用凹凸阴极可减少电解槽内铝液流速，增加电解槽内铝液镜面的平稳性，在电解槽平稳的前提下达到降低电解槽极距的目的。

附图说明

图1阴极碳块表面平整的电解槽电解示意图。

图2阴极碳块表面凹凸的电解槽电解示意图。

图中标记为：1-保温料，2-阳极碳块，3-表面平整的阴极碳块，3’-表面凹凸的阴极碳块，4-炭素材料，5-阳极导杆，6-电解质碎块和冰晶石粉料，7-阴极钢棒，8-凹槽，9-凹槽填充的导电材料。

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

如图2所示，本发明方法处理所得的电解槽，包括凹凸阴极，凹凸阴极包括至少两个凸台，凸台之间形成凹槽，其特征在于：在阴极凹槽中填充导电材料。电解槽阴极材料为碳块，填充石墨或石墨与焦粒的混合物，混合物中石墨与焦粒的重量配比为：石墨40～100％、焦粒0～60％，若石墨与焦粒配比超过此范围，会导致电解槽通电后电压过高，发热量过大，不利于电解槽内衬逐步预热的初步要求。

预热前，在凹槽填充导电材料后，阴极上再铺设一层焦粒或焦粒与石墨的混合物使其接触阳极，该层混合物中石墨与焦粒的重量配比为：石墨0～20％、焦粒80～100％。

填充材料及炭素材料中的石墨均采用粉末，粉碎细度为1-4mm，填充材料时，填充至与凸出面齐平。

预热前再在电解槽中填充冰晶石粉末作保温料用，预热时靠近阳极下部的保温料会融化形成液体电解质，阳极上部的保温料会熔融形成一层壳，预热后，保温料不需要去除，加入电解液后参熔融后变成液态电解质。

实施例1：

电解槽阴极为凹凸阴极，阴极材料为碳块，在阴极凹槽中填充石墨粉末，以炭粒预热法预热电解槽，其中铺设采用的焦粒+石墨的混合物中石墨20％、焦粒80％，并加入冰晶石粉末作保温料。通电后预热，经预热合符要求后再加入电解液，表面铺设的材料及凹槽中的填充物浮在电解液表面，除去该浮层后即可进行电解。发明人应用该预热方法处理的电解槽两个月未出现阴极破损的情形。

实施例2：

电解槽阴极为凹凸阴极，阴极材料为碳块，在在阴极凹槽中填充石墨40％与焦粒60％的混合物，以炭粒预热法预热电解槽，炭素材料为焦粒，并加入冰晶石粉末作保温料。通电后预热，经预热合符要求后再加入电解液，表面铺设的材料及凹槽中的填充物浮在电解液表面，除去该浮层后即可进行电解。发明人应用该预热方法处理的电解槽两个月未出现阴极破损的情形。

实施例3

电解槽阴极为凹凸阴极，阴极材料为碳块，在在阴极凹槽中填充石墨80％与焦粒20％的混合物，以炭粒预热法预热电解槽，其中铺设采用的焦粒+石墨的混合物中石墨10％、焦粒90％，并加入冰晶石粉末作保温料。通电后预热，经预热合符要求后再加入电解液，表面铺设的材料及凹槽中的填充物浮在电解液表面，除去该浮层后即可进行电解。发明人应用该预热方法处理的电解槽两个月未出现阴极破损的情形。

Claims

1.电解槽的预热方法，所述电解槽包括凹凸阴极，凹凸阴极包括至少两个凸台，凸台之间形成凹槽，其特征在于由如下步骤组成：

A、先在电解槽的凹槽中填充导电材料；

C、通电预热；

其中，步骤A所述导电材料为石墨与焦粒的混合物；石墨与焦粒的混合物中组分的重量配比为：石墨40～100％、焦粒0～60％，其中，焦粒用量不为0；

步骤B所述炭素材料为焦粒与石墨的混合物；焦粒与石墨的混合物中组分的重量配比为：石墨0～20％、焦粒80～100％，其中，石墨用量不为0。

2.根据权利要求1所述的电解槽的预热方法，其特征在于：步骤A中导电材料填充至与凸台上表面齐平。

3.根据权利要求1或2项所述的电解槽的预热方法，其特征在于：在步骤B铺设炭素材料后在电解槽中加入保温料。

4.根据权利要求3所述的电解槽的预热方法，其特征在于：所述保温料为冰晶石。

5.电解槽的预热方法，所述电解槽包括凹凸阴极，凹凸阴极包括至少两个凸台，凸台之间形成凹槽，其特征在于由如下步骤组成：

A、先在电解槽的凹槽中填充导电材料；

C、通电预热；

其中，步骤A所述导电材料为石墨；

步骤B所述炭素材料为焦粒；

在步骤B铺设炭素材料后在电解槽中加入保温料。

6.根据权利要求5所述的电解槽的预热方法，其特征在于：步骤A中导电材料填充至与凸台上表面齐平。

7.根据权利要求5或6所述的电解槽的预热方法，其特征在于：保温料为冰晶石。