如何建立可靠炉帮的探讨

朱鹏飞

【摘 要】本文阐述了建立炉帮的重要性，并提出了建立炉帮的方法。

【关键词】电解槽；炉帮

0.引言

自中间加料电解槽投产以来，特别是近几年我国350KA以上电解系列进入迅速发展的新阶段后，电解槽炉帮形成困难的问题表现得越来越突出，相当部分槽龄超过2年后，散热孔发红，局部侧部碳块或碳化硅砖被电解质腐蚀、冲刷得几乎不剩而漏炉，严重影响槽寿命的延长和生产的稳定。近两年投产的300KA及350KA大型预培槽都采用碳化硅复合氮化硅侧块，以强化散热，但炉帮形成仍然很不理想。部分槽运行不到一年，侧砖已全部腐蚀完，不得不小修换上新的复合侧块。如何使电解槽自然形成坚固的炉帮，阻挡对侧块的冲刷和腐蚀，是摆在设计、材料制造及电解生产人员面前的迫切任务。

1.设计中需注意的问题

（1）电解车间窗户布置应尽量在主风向，以强化电解槽侧部散热，屋顶的设计要便于空气的对流。

（2）电解槽出铝端及烟道端应设计风格板，以使电解槽小面散热状况得以改善。

（3）侧部使用碳化硅砖有利于槽内过剩热量的散发，但使用厚度75mm、90mm或碳化硅复合普通碳块，仍需进一步验证。就目前生产状况来看，采用90mm的碳化硅复合氮化硅材料似乎为最优选择，粘结了普通碳块的碳化硅散热性能大大降低，不利于形成炉帮，而75mm原碳化硅砖尽管散热最优，但炉帮形成不好时，使用寿命也较短。

（4）电解槽设计要设法降低水平电流分量，才能利于炉帮的形成。要使水平电流有效降低，最有效的办法就是降低炉底压降、在选择阴极材料时使用半石墨化碳块，半石墨化阴极碳块电阻率是半石墨质碳块的一半。也就是说使用半石墨化碳块后炉底压降可由目前的350-450mv降低到250-350mv，为降低电耗提供很大的空间。尽管半石墨碳块的价格是半石墨质碳块的3-4倍，但因电耗降低成本在一年左右即可收回，而使用半石墨化碳块使槽寿命延长将给企业带来更大的经济效益。

（5）大型槽炉膛长度增加了，下料点数应相应增加，才利于槽内电解质中氧化铝浓度均匀，采用6点下料会使下料点处形成少量沉淀甚至结壳，而边部因电解质用氧化铝浓度低而溶解炉帮。

2.生产管理中需注意的事项

（1）焙烧中要使每个阳极的电流分布尽量一致。启动前电解槽各部温度达到800℃以上。这样才能达到焙烧人造伸腿的目的。

（2）启动后，不要撬动电解槽4个加工面上的电解质墙，缓缓提高温度，进一步焙烧人造伸腿，电解槽启动后，视槽内物料熔化和槽温情况，在启动后24小时灌铝，灌铝后水平要达到13-15cm以使人造促腿处温度下降，为附着电解质创造条件。

（3）启动后的三个月是形成炉帮的关键阶段，灌铝1-3个月内各项技术条件按下表保持：

1）电解质水平：灌铝后30-35cm，一周后26-30cm，二周后24-26cm，三周后22-24cm，四周后达到20-22cm。

2）铝水平：灌铝后13-15cm，一个月内11-19cm，2个月19-21cm，3个月22-25cm。

3）下料间隔：灌铝加保温料后控料2小时，电压4.5v内半自动控制，下料间隔80秒，2天后全自动控制，下料间隔70秒，3天后下料间隔65秒。

4）效应系数：一周内1.0次/槽.日，2周-3个月0.5次/槽.日常0.2-0.3次/槽.日。

5）分子比：第一周2.85-3.00，第二周2.8-2.7，第三周至一个月2.7-2.6.第二个月2.6-2.5，第三个月正常2.35-2.45。

6）槽电压：灌铝后5V，8小时后降至4.6—16小时后降至4.5—4.7V，24小时降至4.5V，满3天降至4.2V，满5天降至4.12V，满15天降至3.99V，满20天降至3.94V，满28天降至3.85V。

7）电解温度：一周内970-980℃，一周至一个月965-975℃，一个月至2个月960-970℃，两个月以上950-960℃。

（4）炉帮形成的好坏与炉底的状况直接相关。为了保持炉底的相对干净，使阴极电流布均匀，槽内水平电流最小应注意以下几点。

1）电解槽控制软件要可靠，能有效地将电解质中氧化铝浓度控制在1.5-3%范围。

2）尽量减少非计算机控制而进入槽中的氧化铝量，主要为：换极时尽量控制氧化铝进入槽中，捞块要彻底，加强管理避免下料点处形成大堆料；控制好超浓相输送系统风压，防止回风管大量漏料；不提倡边部加工，换极时打开壳面能将极拔出即可；维护好打壳下料装置，使其正常工作。

3）保持槽内足够的电解质量，并使其成份合理，增加电解质中氟化钙，氟化镁含量，降低分子比能有效降低电解质初晶温度，有利于电流效率的提高，但也使电解质对氧化铝的溶解度降低，容易在炉底形成大量沉淀和结壳。从而造成炉帮发红，350KA电解槽炉膛内阳极填充率高，相对于180KA、200KA电解槽来度，电解质量增加不多，而单位时间进入槽内的氧化铝量却大大增加了，因此必须提高电解质对氧化铝的溶解度，即分子比不可过低，钙镁盐含量不可过高（我公司要求分子比控制在2.35-2.45）。

4）炉帮形成的关键在于保持电解质较低的过热度，并长期稳定。槽电压及铝水平对电解质过热度的影响最大。将槽工作电压按极距3.8-4.2cm的范围内设定不会影响电流效率，过高的工作电压使槽温上升、炉帮发红。铝水平对电解质过热度也有一定影响，铝水平越高，电解槽侧部散热量越大，炉帮形成越好，但过高的铝水平使炉底变冷，易于形成炉底结壳。350KA电解槽阳极、阴极电流密度较高，铝水平的保持应略高些，一般保持在20-25cm为佳。保温料厚度、电解质中碳渣多少等都会影响电解质过热度。最好将电解质过热度控制在8-12℃，但过低的过热度，易出现冷槽，难以长期稳定。

5）电解槽的效应系数越低越利于炉帮的稳定。国外先进铝厂将效应系数控制到0.01次/槽.日，说明其电解槽热场设计及计算机控制技术达到了很高的水平。

青海铝业200KA电解槽取消了效应等待，效应系数达到了0.12次/槽.日，由于黄河鑫业350KA电解槽大多数槽效应滞后说明电解质中氧化铝浓度相对偏高，目前还具备进一步降低效应系数的条件。

3.结论

大型铝电解槽形成稳定坚固的炉帮，对提高电流效率、延长槽寿命具有十分重要的意义，需设计和生产管理人员共同努力才能达到目的。眼下，我国大型电解槽数量越来越多，但经济技术指标离发达国家还有很大的距离，尤其是槽寿命的延长任重而道远。 [科]

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