CN102995058B - 铝电解槽铺设焙烧介质及焙烧内衬的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铺设铝电解槽焙烧介质的方法和焙烧铝电解槽内衬的方法。其中，铺设铝电解槽焙烧介质的方法包括：将栅栏框架置于铝电解槽的阳极正投影区域中；在栅栏框架中填充焙烧介质，其中，焙烧介质含有焦粒和石墨；以及在将焙烧介质表面整平之后，移除栅栏框架。利用该方法可以有效地铺设铝电解槽焙烧介质。

Description

铝电解槽铺设焙烧介质及焙烧内衬的方法

技术领域

本发明涉及冶金领域。具体而言，本发明涉及铝电解槽铺设焙烧介质的方法以及焙烧铝电解槽内衬的方法。

背景技术

铝电解槽的焙烧方法主要有铝液焙烧、焦粒焙烧、燃气焙烧以及金属电阻体直接加热焙烧四种。其中，最常用的为焦粒焙烧。该方法是以煅烧后的焦粒和石墨粉混合物料作为铝电解槽阳极和阴极之间的连接介质，利用通电后产生的热量加热内衬而进行焙烧的一种工艺。

现有技术中，焦粒焙烧法的主要缺点是焦粒使用量过大、生产成本高，焦粒分布不均匀、焦粒层厚度不一致，阴极表面温度不均，阳极电流分布不均匀，易产生脱极等问题。另外，焙烧启动过程中产生大量的CO₂、CF₄等有害气体，污染自然环境。

因此，目前铝电解槽铺设焙烧介质及焙烧内衬的方法，仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种铺设铝电解槽焙烧介质的方法，该方法可以有效地铺设铝电解槽焙烧介质。

本发明的另一目的在于提出一种焙烧铝电解槽内衬的方法，该方法可以有效地焙烧铝电解槽内衬。

为了实现上述目的，本发明在一个方面提供一种铺设铝电解槽焙烧介质的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将栅栏框架置于铝电解槽的阳极正投影区域中；在所述栅栏框架中填充焙烧介质，其中，所述焙烧介质含有焦粒和石墨；以及在将所述焙烧介质表面整平之后，移除所述栅栏框架。由此，利用根据本发明实施例的铺设铝电解槽焙烧介质的方法，可以有效地铺设铝电解槽焙烧介质，从而可以成功地解决例如焙烧介质使用量过大、生产成本高，焙烧介质分布不均匀、焙烧介质层厚度不一致，阴极表面温度不均以及阳极电流分布不均匀，易产生脱极等现有技术问题。另外，还可以有效地减少在焙烧启动过程中排放的CO₂、CF₄等有害气体，从而有利于保护自然环境。

根据本发明的实施例，上述铺设铝电解槽焙烧介质的方法还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述阳极正投影区域为阳极在阴极表面的正投影区域。由此，利用根据本发明实施例的铺设铝电解槽焙烧介质的方法，可以将焙烧介质铺设在阳极在阴极的投影区域中，从而改变了以前整个阴极铺设焙烧介质的模式，不仅减少了焙烧介质的用量，有利于降低生产成本，而且可以使铺设焙烧介质工作变得更简单、更快捷，省时省力。

根据本发明的一个实施例，所述焦粒的粒度为2～4mm,所述石墨的粒度为1～3mm。由此，可以有效地降低电阻率，增强导电性，从而有利于提高焙烧效率以及减少电量消耗。

根据本发明的一个实施例，以所述焙烧介质的重量为基准，所述焦粒的含量为70%～80%，所述石墨粉的含量为20％～30％。由此，可以有效地降低电阻率，增强导电性，并且可以防止石墨的添加量过多而造成的碳渣分离不清、分离效果不好、易造成阳极底掌或者炉底结饼等问题的发生。

根据本发明的一个实施例，所述栅栏框架的高度为20～30mm。由此，有利于解决阴极表面温度不均匀、阳极电流分布不均匀以及易产生脱极问题。

根据本发明的一个实施例，所述栅栏框架包括至少一个框架。由此，利用该栅栏框架可以成功地解决铺设焙烧介质时出现的焙烧介质层表面凸凹不平、焙烧介质层厚度不一致、焙烧介质分布不均匀等问题，从而有利于防止例如挂极时阳极底掌与焙烧介质接触不充分问题的发生。

本发明的另一方面提出了一种可以有效地焙烧铝电解槽内衬的方法。

根据本发明的实施例，该方法包括：根据以上所述的铺设铝电解槽焙烧介质的方法，在铝电解槽内铺设焙烧介质；将铝电解槽阳极设置在所述焙烧介质上，以便将所述焙烧介质作为阴极和阳极之间的连接介质；以及在铝电解槽阳极和阴极之间形成电流，以便产生热量对内衬进行焙烧。由此，利用该焙烧铝电解槽内衬的方法可以有效地对铝电解槽内衬进行焙烧,并且可以有效地解决焙烧介质使用量过大、生产成本高，焙烧介质分布不均匀、焙烧介质层厚度不一致，阴极表面温度不均以及阳极电流分布不均匀、易产生脱极等技术问题。另外，还可以避免在焙烧启动过程中产生大量的CO₂、CF₄等有害气体，从而有利于保护自然环境。

根据本发明的实施例，上述焙烧铝电解槽内衬的方法还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述焙烧的时间为72h～96h。由此，在此时间段内可以有效地对铝电解槽内衬进行焙烧。

根据本发明的一个实施例，所述焙烧的平均升温速率为13℃/h。由此，可以有效地排除阴极炭块的水分，使阴极炭块与侧部炭块焙烧为一个整体，防止升温速度过快不均匀会造成阴极炭块炸裂，出现阴极的早期破损，从而有利于提高焙烧效率、延长设备使用寿命以及降低生产成本。

根据本发明的一个实施例，所述焙烧的电流强度为420KA，所述焙烧的电解质包含冰晶石。由此，可以提高焙烧效率，进而可以有效地对铝电解槽内衬进行焙烧，另外，还可以减少电量消耗和电解质用量，从而有利于降低生产成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种铺设铝电解槽焙烧介质的方法。根据本发明的实施例，铺设铝电解槽焙烧介质的方法包括：首先将栅栏框架置于铝电解槽的阳极正投影区域中，然后在栅栏框架中填充焙烧介质，其中，焙烧介质含有焦粒和石墨，接着将焙烧介质表面整平，最后再把栅栏框架移除即可。

在本发明中所使用的术语“阳极正投影区域”的含义是指阳极正投影区域为阳极在阴极表面的正投影区域。

本发明的发明人发现，传统的铺设铝电解槽焙烧介质是将整个电解槽铺满焙烧介质，存在着焙烧介质用量大、铺设工作量大，废渣产量多、消耗时间长、生产成本高，并且所铺设的焙烧介质分布不均匀以及焙烧介质层厚度不一致，容易产生阴极表面温度不均、阳极电流分布不均匀、容易脱极等问题。另外，还容易造成焙烧启动过程中产生大量的CO₂、CF₄等有害气体，污染自然环境。因此，实际上目前尚无能够有效地铺设铝电解槽焙烧介质的方法。本发明的发明人惊奇地发现，通过本发明的方法，能够有效地对铝电解槽焙烧介质进行铺设，并且成功解决现有技术中存在的例如上述的技术问题。

根据本发明的实施例，本发明将焙烧介质铺设在电解槽的阳极正投影区域中。本发明的发明人在研究中发现，在焙烧过程中焙烧介质的主要作用是导电和产生热量，电流由阳极传导给焙烧介质然后传导给阴极，阳极在焙烧过程中参加了电流的传导，并未参加反应，只有待焙烧结束，电解槽开始炼铝的时候阳极才参加反应，把焙烧介质铺设在阳极的正投影区并未对焙烧介质的导电和产热造成影响。由此，本发明改变了以前整个阴极铺设焙烧介质的模式，不仅减少了焙烧介质的用量，有利于降低生产成本，而且可以使铺设焙烧介质工作变得更简单、更快捷，省时省力。

根据本发明的实施例，本发明在铺设焙烧介质时借助了栅栏框架。本发明的发明人发现，按照现有技术所铺设的焙烧介质分布不均匀，并且焙烧介质铺设层的厚度不一致，从而导致容易产生阴极表面温度不均、阳极电流分布不均匀、容易脱极等问题。而通过借助本发明所设计的栅栏框架，首先将栅栏框架置于铝电解槽的阳极正投影区域中，然后在栅栏框架中填充焙烧介质，在将所述焙烧介质表面整平之后，移除所述栅栏框架，即可完成铺设工作。由此，按照本发明技术方案所铺设的焙烧介质分布均匀，并且焙烧介质铺设层的厚度一致，从而可以有效地解决例如阴极表面温度不均、阳极电流分布不均匀、容易脱极等现有技术问题。

需要特别说明的是，上述的将焙烧介质铺设在电解槽的“阳极正投影区域”以及铺设焙烧介质时借助于“栅栏框架”均是本发明的发明人在付出了大量艰苦的劳动后，意外获得的。

根据本发明的实施例，焙烧介质的种类不受特别限制。例如根据本发明的一些实施例，焙烧介质含有焦粒和石墨，根据本发明的又一些实施例，焦粒的粒度为2～4mm,石墨的粒度为1～3mm，根据本发明的另外一些实施例，以所述焙烧介质的重量为基准，焦粒的含量为70%～80%，石墨粉的含量为20％～30％。由此，可以有效地降低电阻率，增强导电性，并且可以防止石墨的添加量过多而造成的碳渣分离不清、分离效果不好、易造成阳极底掌结饼等问题的发生，从而有利于提高焙烧效率以及减少电量消耗。

根据本发明的实施例，栅栏框架的形状以及结构不受特别限制。例如根据本发明的具体实施例，栅栏框架包括至少一个框架，根据本发明的另外具体实施例，栅栏框架的高度为20～30mm。由此，利用该栅栏框架可以成功地解决铺设焙烧介质时出现的焙烧介质分布不均、厚度不一致、凸凹不平等问题，并且相关技术人员可以根据实际的需要，例如不同的铺设厚度、形状及结构等要求，制作相应的栅栏框架，进而可以快速、高效地完成铺设焙烧介质工作。

在本发明的另一方面，本发明提出了一种可以有效地焙烧铝电解槽内衬的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：根据以上所述的铺设铝电解槽焙烧介质的方法，在铝电解槽内铺设焙烧介质；将铝电解槽阳极设置在焙烧介质上，以便将焙烧介质作为阴极和阳极之间的连接介质；以及在铝电解槽阳极和阴极之间形成电流，以便产生热量对内衬进行焙烧。

由此，利用该焙烧铝电解槽内衬的方法可以有效地对铝电解槽内衬进行焙烧,并且可以有效地解决焙烧介质使用量过大、生产成本高，焙烧介质不均匀、焙烧介质层厚度不一致，阴极表面温度不均以及阳极电流分布不均匀、易产生脱极等技术问题。另外，还可以避免在焙烧启动过程中产生大量的CO₂、CF₄等有害气体，从而有利于保护自然环境。

根据本发明的实施例，焙烧铝电解槽内衬的工艺参数不受特别限制。本领域技术人员可以根据需要，或者通过预先实验来确定。例如根据本发明的一些实施例，焙烧的时间为72h～96h，根据本发明的又一些实施例，焙烧的平均升温速率为13℃/h，再根据本发明的另外一些实施例，焙烧的电流强度为420KA，焙烧的电解质包含冰晶石。由此，可以有效地提高焙烧效率，进一步可以有效地对铝电解槽内衬进行焙烧，另外，还可以减少电量消耗，从而有利于降低生产成本。

本发明的铺设铝电解槽焙烧介质的方法以及焙烧铝电解槽内衬的方法除了可以有效地应用于冶金技术领域，相关技术人员当然也可以将其扩大至其它领域，在此不予赘述，这些均在本发明的权利保护范围之内。

下面通过具体的实施例，对本发明进行说明，需要说明的是这些实施例仅仅是为了说明目的，而不能以任何方式解释成对本发明的限制。另外，在下列实施例中如果没有特别说明，则所采用的设备和材料均为市售可得的。

实施例1

1）配比焙烧介质

焙烧介质选用煅烧后的焦粒，同时加入石墨粉，焦粒的粒度为2～4mm，石墨粉的粒度为1～3mm，两者按质量比为8:2进行配比，混合均匀；

2）把焙烧介质和阳极等运至槽前空位处摆放，便宜装槽操作；

3）在铺设前首先要清扫阴极，栅栏框架尺寸为1700mm×45mm×25mm，将其平整地放在阳极正投影区域，然后用焙烧介质填充栅栏框架，用刮板刮平表面，确保焙烧介质表面无凹陷部位，之后小心地取走栅架框架，最后再清扫栅架框架周围多余的焙烧介质。

实施例2焙烧铝电解槽内衬

原料：（1）启槽是物料：低分子比冰晶石1300Kg左右、高分子比冰晶石17000Kg左右、CaF21000—1200Kg、电解质粉4500Kg、大碱2200Kg、焦粉700～800Kg；

（2）国内普遍标准：200KA焦粉700～800Kg、300KA焦粉1000～1200Kg；

（3）电解质：冰晶石的混合体系，F：54%～55%、Na：20%～30%、Al：10%—15%、Ca：3%～4%。

设备：电解槽，型号为420KA，中国有色金属工业第七冶金建设公司制造。

工艺参数：电流强度为420KA，升温平均速率为13℃/h，电解槽通电72～96h具备启动条件，此时电解温度由20℃升至960℃，电解质水平为15～20cm。

按照以下步骤进行操作：

1）电流分布测定：通电后每2小时测一次阳极电流分布，发现问题及时报告；

2）巡视工作：通电后每30min巡视槽况一次，检查阳极工作情况和槽电压变化情况。若发现钢爪发红，要扒开保温料或适当放松阳极导杆与临时导电软带联接处的螺母，若阳极脱落，要取出铝导杆，脱落极在启动前取出，换上新极；

3）通电后，槽电压会缓慢下降，当电压降到3.3V以下时，拆除分流片；

4）当电解槽内已经产生液体电解质时，应立即拧紧小合卡具，拆除临时导电软带，并开始抬阳极。当槽电压低于3V时，每30min抬一次；当槽电压3.0～3.5V以内时，每60min抬一次，每次抬1mm；当槽电压高于3.5V，暂不抬阳极。进入焙烧后期，在钢爪不发红的情况下，当槽况低于4V时，每30min抬一次；当槽况低于4～4.5V时，每60min抬一次，每次抬1mm；当槽电压高于4.5V时，暂不抬阳极。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，这些均落在本发明的权利保护范围。

Claims (8)

1.一种铝电解槽铺设焙烧介质的方法，其特征在于，包括：

将栅栏框架置于铝电解槽的阳极正投影区域中；

在所述栅栏框架中填充焙烧介质，其中，所述焙烧介质含有焦粒和石墨；以及

在将所述焙烧介质表面整平之后，移除所述栅栏框架，

其中，

所述焦粒的粒度为2～4mm,所述石墨的粒度为1～3mm，

以所述焙烧介质的重量为基准，所述焦粒的含量为70％～80％，所述石墨粉的含量为20％～30％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极正投影区域为阳极在阴极表面的正投影区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅栏框架的高度为20～30mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅栏框架包括至少一个框架。

5.一种焙烧铝电解槽内衬的方法，其特征在于，包括：

根据权利要求1～4任一项所述的方法，在铝电解槽内铺设焙烧介质；

将铝电解槽阳极设置在所述焙烧介质上，以便将所述焙烧介质作为阴极和阳极之间的连接介质；以及

在铝电解槽阳极和阴极之间形成电流，以便产生热量对内衬进行焙烧。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述焙烧的时间为72h～96h。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述焙烧的平均升温速率为13℃/h。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述焙烧的电流强度为420KA，所述焙烧的电解质包含冰晶石。