CN102230187B - 导流型铝电解槽焙烧启动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种导流型铝电解槽焙烧启动的方法包括：导流型铝电解槽阴极凹槽内装满导电固体物料；在装满导电固体物料的阴极凹槽再填充焦粒，使其与阴极凸起共面；在导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及装满导电固体物料和焦粒的凹槽上铺设一层焦粒与石墨的混合料；导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及装满导电固体物料和焦粒的凹槽所示的其他区域上铺设一层焦粒；作为发热层进行焙烧启动，在阳极的中缝内填满电解质粉或冰晶石物料，并在阳极四周填满氟化钙、电解质块、冰晶石和纯碱的混合物料，并采用分离器分流，进而通电进行非燃气或烟气焙烧。采用本发明焙烧方式阳极电流分布均匀，阴极电流分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及电解槽技术领域，特别涉及一种导流型铝电解槽焙烧启动的方法。
背景技术
霍尔-埃鲁特电解炼铝法子1888年诞生以来，在全世界已经推广一个多世纪。近几十年来，人们一直尝试着对现有的铝电解工艺或设备进行改造，其中导流型铝电解槽就是最具代表性、最具划时代意义的技术改进，即将阴极由传统的平面阴极改为带有凹槽和凸槽的非平面阴极。
导流型铝电解槽采用具有斜坡的阴极或具有导流沟槽的阴极，其中有的阴极带有硼化钛复合涂层-中国铝业；有的阴极是普通的阴极上作出凹槽和凸槽-东北大学。与普通槽相比导流槽的优点体现在：
I记距可有普通槽的4-5厘米左右降到2-3厘米，从而大幅度减少电解质压降。II由于阴极表面铝液厚度很小，从而避免铝业波动引起的电解不稳定和局部短路现象，减少了无谓的电能消耗，提高点能利用率。
电解槽从修炉完毕的室温25℃到正常生产的950～970℃必然要经过一段时间的焙烧。焙烧期间必然会对电解槽产生巨大的热冲击、热膨胀等以及容易引起电流分布不均，因此焙烧方法不仅影响以后电解槽的正常生产，而且对电解槽的寿命的影响很大。目前用于导流型铝电解槽通用的焙烧方法申请专利的有以下几种：
从上表中可以看出上述焙烧方法存在着焦粒易于粘沾在阳极上造成阳极电流分布不均、阴极阳极容易氧化、阴极电流过于集中凸起易于脱落、铝液先于电解质渗透到阴极影响槽寿命等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种导流型铝电解槽焙烧启动的方法。
根据本发明的一个方面，提供一种导流型铝电解槽焙烧启动的方法包括：
导流型铝电解槽阴极凹槽内装满导电固体物料；
在装满导电固体物料的阴极凹槽再填充焦粒，使其与阴极凸起共面；
在导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及装满导电固体物料和焦粒的凹槽上铺设一层焦粒与石墨的混合料；
导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及装满导电固体物料和焦粒的凹槽所示的其他区域上铺设一层焦粒；
作为发热层进行焙烧启动，在阳极的中缝内填满电解质粉或冰晶石物料，并在阳极四周填满氟化钙、电解质块、冰晶石和纯碱的混合物料，作为发热层进行焙烧启动，并采用分离器分流，进而通电进行非燃气或烟气焙烧。
进一步地，所述导电固体物料为非铝材料、废阳极炭块或废阴极炭块。
进一步地，所述导电固体物料含金属元素，其金属元素的氧化物的分解电压大于氧化铝分解电压。
进一步地，：所述导电固体物料的颗粒大小为：最大颗粒≤导流型铝电解槽阴极凸起高度；最小颗粒≥30％×导流型铝电解槽阴极凸起高度。
进一步地，所述导电固体物料的颗粒大小为：最大颗粒≤导流型铝电解槽阴极凸起高度；最小颗粒≥30％×导流型铝电解槽阴极凸起高度。
进一步地，所述步骤2)中焦粒粒度(S)为：2mm＜S≤4mm。
进一步地，所述步骤3)混合料层中焦粒粒度(S)为2mm＜S≤4mm，其占混合料总重量的20-5O％；石墨粒度(L)1mm＜L≤4mm，为粒度，其占混合料总重量的50-8O％；混合料高度(H)为：2mm＜H≤12mm。
进一步地，所述步骤4)焦粒粒度(S)为2mm＜S≤4mm。
进一步地，所述铺设混合料层的导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满导电固体物料和焦粒的凹槽，与铺设焦粒层的导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满导电固体物料和焦粒的凹槽所示的其他区域等高。
进一步地，所述氟化钙、电解质块、冰晶石和纯碱的混合物料为氟化钙200-300kg、电解质块300-500kg、冰晶石2000-3000kg和纯碱500-800kg的混合物料。
进一步地，所述分离器分流使阳极分流比例＞30％。
本发明具有以下技术效果：
(1)用非铝导电材料焙烧，因此铝没有先于电解质渗透到阴极的缝隙中，避免影响槽寿命；
(2)以非燃气或烟气焙烧，避免阴极氧化；
(3)在凹槽内装的大颗粒导电固体物料不易与阳极烧结在一起，避免阳极电流分布不均，并且阴极电流密度相对于凹槽装非导电固体物料而言较低，避免阴极电流过于集中造成凸起脱落；
(4)焦粒厚度和混合料厚度较薄，冲击电压较低，避免对阴极热冲击过大；
(5)阳极中缝以及周围装满物料避免阳极氧化；
(6)采用本发明焙烧方式阳极电流分布均匀，最大阳极导杆电流与最小阳极导杆电流相差50％以内，导杆电流均值方差0.87；阴极电流分布均匀，阴极钢棒导电均值方差为0.72；启动后电压稳定，噪声值只有30mV。
具体实施方式
实施例1
导流型电解槽阴极碳块表面有汇流沟，即具有横向和纵向凹槽，其凸起高度为10cm，并且阴极含硼化钛复合层，导流型电解槽阴极碳块与普通电解槽，最大的区别是电解槽的阴极炭块的表面不一样，导流型铝电解槽的阴极碳快表面有汇流沟，炭块凹凸不平，现有的电解槽阴极碳快表面没有汇流沟，为平面状态。
本发明实施例提供一种导流型铝电解槽焙烧启动的方法包括：
步骤1)导流型铝电解槽阴极凹槽内装满3-8cm的废阳极炭块，并捣实；
步骤2)在步骤1)装满废阳极炭块的阴极凹槽再填充一层粒度为2-4mm的煅后焦粒，使其与阴极凸起共面，即填充得煅后焦粒层厚度为12cm；
步骤3)在导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满废阳极炭块和焦粒的凹槽上铺设一层焦粒与石墨的混合料；
其中，焦粒粒度(S)为2mm＜S≤4mm，焦粒重量占混合料总重量的30％；石墨粒度(L)为1mm＜L≤4mm，重量占混合料总重量的70％；混合料层的厚度(H)为2mm＜H≤12mm；
步骤4)导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满废阳极炭块和焦粒的凹槽所示的其他区域上铺设一层焦粒；使其与步骤3)铺设混合料层的导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满导电固体物料和焦粒的凹槽达到同一高度，即达到同一平面；
其中，焦粒粒度(S)为2mm＜S≤4mm，焦粒层厚度(H)为2mm＜H≤12m；
步骤5)作为发热层进行焙烧启动，在阳极的中缝内填满电解质粉或冰晶石物料，并在阳极四周填满氟化钙300kg、电解质块500kg、冰晶石2000kg和纯碱800kg的混合物料，，作为发热层进行焙烧启动，并压接好阳极分流器，分流器分流比例38％，进而通电进行非燃气或烟气焙烧，焙烧冲击电压4.2V。
通电焙烧后阳极电流分布非常均匀，启动后，阴极凸起没有脱落采用本发明焙烧方式阳极电流分布均匀，最大阳极导杆电流与最小阳极导杆电流相差41％，导杆电流均值方差0.83；阴极电流分布均匀，阴极钢棒导电均值方差为0.71；启动后电压稳定，噪声值只有27mV。
实施例2
导流型电解槽阴极为普通高石墨化的阴极，其凸起高度为10cm。
本发明实施例提供一种导流型铝电解槽焙烧启动的方法包括：
步骤1)导流型铝电解槽阴极凹槽内装4-7cm的废阴极炭块，并捣实；
步骤2)在步骤1)装满废阴极炭块的阴极凹槽再填充一层粒度为2-4mm的焦粒，使其与阴极凸起共面，即填充得煅后焦粒层厚度为11cm；
步骤3)在导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满废阴极炭块和焦粒的凹槽上铺设一层焦粒与石墨的混合料；
其中，焦粒粒度(S)为2mm＜S≤4mm，焦粒重量占混合料总重量的40％；石墨粒度(L)为1mm＜L≤4mm，重量占混合料总重量的60％；混合料层的厚度(H)为2mm＜H≤12mm；
步骤4)导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满废阴极炭块和焦粒的凹槽所示的其他区域上铺设一层焦粒；使其与步骤3)铺设混合料层的导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2)中装满废阴极炭块和焦粒的凹槽达到同一高度，即达到同一平面；
其中，焦粒粒度(S)为2mm＜S≤4mm，焦粒层厚度(H)为2mm＜H≤12m；
步骤5)在阳极的中缝内填满电解质粉或冰晶石物料，并在阳极四周填满氟化钙200kg、电解质块500kg、冰晶石3000kg和纯碱800kg的混合物料，，作为发热层进行焙烧启动，并压接好阳极分流器，分流器分流比例36％，进而通电进行非燃气或烟气焙烧，焙烧冲击电压4.35V。
通电焙烧后阳极电流分布非常均匀，启动后，阴极凸起没有脱落采用本发明焙烧方式阳极电流分布均匀，最大阳极导杆电流与最小阳极导杆电流相差46％，导杆电流均值方差0.82；阴极电流分布均匀，阴极钢棒导电均值方差为0.69；启动后电压稳定，噪声值只有26mV。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种导流型铝电解槽焙烧启动的方法，其特征在于，包括：
步骤1）导流型铝电解槽阴极凹槽内装满导电固体物料；
步骤2）在装满导电固体物料的阴极凹槽再填充焦粒，使其与阴极凸起共面；
步骤3）在导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及装满导电固体物料和焦粒的凹槽上铺设一层焦粒与石墨的混合料；
步骤4）导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及装满导电固体物料和焦粒的凹槽所示的其他区域上铺设一层焦粒；
步骤5）在阳极的中缝内填满电解质粉或冰晶石物料，并在阳极四周填满氟化钙、电解质块、冰晶石和纯碱的混合物料，作为发热层进行焙烧启动，并采用分离器分流，进而通电进行非燃气或烟气焙烧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述导电固体物料为非铝材料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
所述导电固体物料含金属元素，其金属元素的氧化物的分解电压大于氧化铝分解电压。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
所述导电固体物料的颗粒大小为：最大颗粒≤导流型铝电解槽阴极凸起高度；最小颗粒≥30%×导流型铝电解槽阴极凸起高度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述导电固体物料的颗粒大小为：最大颗粒≤导流型铝电解槽阴极凸起高度；最小颗粒≥30%×导流型铝电解槽阴极凸起高度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述步骤2）中焦粒粒度S为：2mm＜S≤4mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述步骤3）混合料中焦粒粒度S为2mm＜S≤4mm，其占混合料总重量的20-50%；石墨粒度L为1mm＜L≤4mm，为粒度，其占混合料总重量的50-80%；混合料高度H为：2mm＜H≤12mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述步骤4）焦粒的粒度S为2mm＜S≤4mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述铺设混合料层的导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2）中装满导电固体物料和焦粒的凹槽，与铺设焦粒层的导流型铝电解槽四角的角部阳极投影的阴极凸起区域，以及步骤2）中装满导电固体物料和焦粒的凹槽所示的其他区域等高。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述氟化钙、电解质块、冰晶石和纯碱的混合物料为氟化钙200-300kg、电解质块300-500kg、冰晶石2000-3000kg和纯碱500-800kg的混合物料。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述分离器分流使阳极分流比例＞30%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |