淺談延長電解槽使用壽命的方法

馬崳崙

（中國鋁業蘭州分公司 電解一廠，甘肅 蘭州 730060）

0 前言

電解槽是電解鋁生產的關鍵設備，其使用壽命的長短是制約電解鋁生產企業經濟效益提高的關鍵性因素之一。電解槽壽命已成為制約我國鋁電解工業發展的障礙。本文結合生產實際，對影響400kA 預焙陽極電解槽使用壽命的主要因素進行了探討，采取了有效的改進措施，獲得了顯著效果，提高了電解槽大修質量，延長了電解槽使用壽命。

1 中鋁蘭州分公司電解一廠電解槽壽命的實際情況

中鋁蘭州分公司電解一廠共有288臺400kA 預焙電解槽，分別于2007年5月開始陸續投產。截止至2013年5月，共計停槽大修129臺次，小修7臺次。造成中鋁蘭州分公司電解一廠電解槽停槽大小修的主要原因是早期破損的電解槽數量較多。如果降低或提前預防解決早期破損槽，便會大大增加電解槽的使用壽命。

2 影響電解槽壽命的因素及漏槽種類

2.1 影響鋁電解槽陰極使用壽命的因素

影響鋁電解槽陰極使用壽命的因素很多，主要有以下七類：

材料質量：炭塊、底糊、耐火磚和隔熱板的質量。

結構設備：槽殼設計、內襯層次、熱設計、母線配置設計、炭塊組裝設計。

筑爐技術：砌筑、搗固、組裝狀況。

焙燒、啟動技術：焙燒方式、升溫曲線、啟動方式、前期管理。

生產技術條件控制：溫度、極距、電壓、電解質成份、加工操作、出鋁、陽極工作狀態。

系列電力制度：電流強度大小和電流平穩程度。

維護、檢測的標準和手段。

2.2 電解槽漏槽種類

電解槽鋁液向陰極內襯深層或槽外滲鋁，主要有以下五種類型：

側部漏鋁：側部內壁破損，滲漏通道在鋁水平以下部位。

陰極棒孔漏鋁：底部陰極破損，鋁水沿鋼棒漏出。

底部漏鋁：鋁水從槽殼底部漏出。

嚴重溶化鋼棒：鋁水滲漏到深層鋼棒。

伸腿破損漏鋁：鋁水經槽殼與內襯的縫隙從陰極窗口流出。

對中鋁蘭州分公司電解一廠停槽分析發現，幾乎所有的破損槽都是由側部引起的，其中側部內壁破損占了絕大多數，破損形式有多種，如陰極炭塊局部出現裂紋后脫落滲鋁、搗固糊起層脫落、爐幫隆起、人造伸腿脫落、側部炭塊的上抬。

3 延長電解槽壽命所采取的改進措施

3.1 嚴格控制內襯材料的質量

電解槽使用壽命的長短與所使用陰極炭素材料質量的好壞有關，使用高質量的陰極炭素材料，能夠延長電解槽壽命。為此嚴格控制了進廠內襯材料的質量，加強了進廠內襯材料的檢驗，對不符合質量要求的內襯材料不允許進入大修工序。通過實際應用比較，選擇了質量和性能較穩定的陰極炭塊、糊料和耐火材料供應商進行供貨，避免因內襯材料質量差而影響電解槽壽命的現象。

3.2 提高電解槽的大修質量

3.2.1 建立關鍵工序質量控制點

針對電解槽大修工序質量控制的特點、規律，編制出電解槽工藝流程圖，對關鍵工序、重點部位建立起質量控制點，有效的控制了關鍵工序的工作質量，保證了電解槽大修質量。

3.2.2 加強電解槽槽沿板的焊接質量

大修電解槽時，舊的電解槽槽殼往往變形較大，以往大修電解槽時對舊槽殼的槽沿板焊接后，因為舊槽殼存在不同程度的變形，槽沿板總是不能完全遮蓋住側部炭塊，只好重新補焊。為了增加槽沿板的焊接強度，更好地保護側部炭塊，根據大修電解槽槽殼變形量的大小，對所焊接槽沿板現場精確測量，切割出合體的槽沿板，再將每片槽沿板由原來的點焊改為滿焊的焊接方式，確保了電解槽槽沿板的焊接質量。

3.2.3 電解槽上部結構實行二次就位

因電解槽大修時需將電解槽上部結構吊離槽殼進行修理，由于電解槽上部結構大修因使用周期的不同，大修的方式不一樣，所需修理的周期也不同。因而，不能夠保證電解槽上部結構進行就位時還是原來吊出的位置。有的大修時出現過電解槽槽殼和上部結構在安裝就位時因各種原因無法順利連接，造成陰極內襯內部損傷的情況。針對這一情況相應采取了改進方法，電解槽上部結構實行二次就位，從而避免了由此原因造成電解槽的破損。

3.3 采用新型內襯材料

隨著電解槽容量的增大，其相對單位散熱面積減小，要求電解槽側部有更好的散熱特性。新型材料磚的強度高，抗氧化、耐腐蝕，而且導熱性好，易于形成側部爐幫的保護層。因而，采用新型材料磚是目前較理想的選擇。中鋁蘭州分公司電解一廠在將電解槽由350kA 擴容到400kA 的改造時，除了增大陽極尺寸以外，重要的措施之一就是電解槽側部采用了新型材料磚。

3.4 加強電解槽生產運行管理

電解槽啟動后，電解槽的先天條件就已經確定。要想繼續提高電解槽壽命，對電解槽的生產運行管理便顯得尤其重要。如果后期管理恰當，會對電解槽在大修、啟動等階段產生的缺陷起到彌補作用。相反，如果管理不當就可能導致電解槽的早期漏槽。所以中鋁蘭州分公司電解一廠從電解槽如何形成和保持規整爐膛、穩定工藝技術條件，避免產生較大的熱沖擊、保持好電解槽物料平衡和能量平衡，提高電解槽自適應能力，加強對漏爐槽的分析和維護等方面加強了對電解槽后期運行的管理，實施了槽齡獎的激勵與考核制度，為延長電解槽壽命起到有效的作用。

4 采取措施后的效果

通過采取以上改進措施后，經過實踐檢驗取得了明顯的效果。中鋁蘭州分公司電解一廠的漏爐槽到現在已經得到有效控制。2010年10月第一臺電解槽漏爐停槽，槽壽命1150 天，2012年全年停槽大修的平均壽命1733 天，2012年全年停槽大修的平均壽命1845 天，2013年截至到5月停槽大修的平均壽命電解槽壽命1944 天。最高槽壽命由2010年的1150 天增長到2013年的2179 天。

5 結束語

電解槽壽命長短受多方面的因素影響，它與鋁電解槽的槽型結構、內襯材料質量、陰極內襯大修質量、焙燒啟動方法、電解生產的日常管理等諸多因素有密不可分的關系，是所有因素綜合影響的結果，任何一個環節出現紕漏，都會直接影響到電解槽的實際使用壽命，要對上述因素引起足夠重視，使每個環節盡可能少出紕漏，減少或消滅因漏爐而停槽的出現的幾率，電解槽的壽命就能夠得到有效延長。

［1］吳鴻，張順虎.鋁電解工：上、下冊[M].2006，1.

［2］蘭州鋁業股份有限公司教材編審委員會.鋁電解生產（初級、中級、高級）[M].