[发明专利]异型阴极结构铝电解槽焙烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解槽的焙烧方法，具体为一种异型阴极结构铝电解槽焙烧方法。

背景技术

电解铝行业是一个高能耗的产业，节能降耗一直以来都是科研工作者和行业所追求的目标。近年来随着新技术的发展，人们已研制出异型阴极结构铝电解槽(包括导流型铝电解槽)，异型阴极结构铝电解槽的阴极表面设有若干凸台，阴极表面的凸台对铝液磁流体的流动产生阻滞作用，减缓铝液的流速、降低铝液层在高度上的波动，可在一定程度上降低极距和电解槽电压，达到节能的目的，电能利用率较现有铝电解槽提高5％～7％，每吨铝降低电耗1300kWh以上，另外可完全实现零阳极效应，能最大限度减少阳极效应产生的过氟化碳气体对环境的污染，具有显著的经济和社会效益。在国家大力要求节能减排和可持续发展战略时期，异型阴极结构铝电解槽已成为电解铝行业发展的趋势。

异型阴极结构铝电解槽必须经过焙烧启动才能转入正常生产，焙烧质量好坏不仅影响铝电解槽的运行效率，而且关系到铝电解槽寿命的长短，异型阴极结构铝电解槽主要采用燃料焙烧方法和铝液焙烧两段法实现电解槽的焙烧启动，即先用燃料将电解槽焙烧至600℃，然后用灌入的高温铝液焙烧至900℃左右完成电解槽的焙烧过程；然而采用燃料-铝液两段焙烧方法存在以下不足之处：需要专用的装备，安装拆卸复杂，异型阴极结构铝电解槽阴、阳极碳素在焙烧过程中氧化严重，阴极碳素产生较大的裂纹，容易发生漏槽，存在较严重的安全隐患，同时铝液焙烧存在铝液首先渗入焙烧终了的电解槽内衬缺陷中，破坏了电解槽槽底的保温性能且与阴极钢棒窗口形成了渗透通道，从而缩短了电解槽的寿命。

发明内容

本发明为了解决现有异型阴极结构铝电解槽采用燃烧-铝液两段焙烧方法存在不足具体为安装拆卸焙烧装置复杂、电解槽阴、阳极氧化严重且破坏电解槽槽底保温性能和容易形成渗漏通道的问题，提供了一种异型阴极结构铝电解槽焙烧方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：异型阴极结构铝电解槽焙烧方法，异形阴极结构铝电解槽的阴极表面设有若干凸台，是由石墨粒和焦粒混合作为焙烧介质，焙烧前阴极表面及凸台表面分别充填比例各异的石墨粒和焦粒混合而成的焙烧介质找平，使各凸台加之其上方的焙烧介质的电阻以及各凸台之间的阴极表面上方的焙烧介质的电阻均相同，然后通电焙烧。焦粒电阻率为600μΩ·m；石墨粒电阻率为120μΩ·m，焙烧介质是由石墨粒和焦粒在阴极表面和凸台表面分别按不同比例(重量比例)混合并找平，阴极表面和凸台表面分别对应的焙烧介质形成不同的电阻率，达到焙烧介质找平面电阻相同，通过调节阴极表面和凸台表面所对应焙烧介质中石墨粒和焦粒的比例使焙烧介质找平面电阻相同为本领域技术人员通过大量试验可以得出的。本发明通过在异型阴极结构铝电解槽的阴极与阳极之间增设了由石墨粒和焦粒按不同比例混合而成的焙烧介质，使得焙烧介质找平面电阻相同，然后安装阳极炭块，即可进行异型阴极结构铝电解槽的均匀电流焙烧，克服了现有异型阴极结构铝电解槽采用燃烧焙烧方法存在不足之处具体为安装拆卸复杂、电解槽阴、阳极氧化严重且破坏电解槽槽底保温性能和形成渗漏通道的问题。

通电焙烧前将分流器连接在异型阴极结构铝电解槽的阳极导杆和对应的阴极母线之间，分流器的分流控制率按15％-50％、分流时间按4-24小时控制。增设分流器使得焙烧过程温升均匀，阳极投影区内的温差不大于150℃，分流器的分流率以及分流时间过大会浪费电能，本发明中确定分流器的分流控制率、分流时间是经过多次试验测得的。

石墨粒和焦粒的粒度均为0.5-6mm，阴极表面与阳极之间的焙烧介质的厚度为30-180mm。石墨粒和焦粒的粒度以及焙烧介质的厚度是经过多次试验测得的，为异型阴极结构铝电解槽焙烧的最佳参数设置。

本发明所述的异型阴极结构铝电解槽焙烧方法通过对阴极表面和凸台表面所对应焙烧介质中的石墨粒和焦粒按不同比例混合并找平使得焙烧介质找平面的电阻相同，从而使得焙烧温度分布均匀，温度阶梯小，而且延长了异型阴极结构铝电解槽的寿命，同时存在操作简单、降低能耗等优点。

附图说明

图1为本发明阴极充填焙烧介质的示意图；

图2为本发明阴极的结构示意图。

图中：1-阳极，2-阴极，3-第一凸台，4-第二凸台，5-阴极表面，6-凸台。

具体实施方式

异型阴极结构铝电解槽焙烧方法，异形阴极结构铝电解槽的阴极表面5设有若干凸台6，是由石墨粒和焦粒混合作为焙烧介质，焙烧前阴极表面5及凸台6表面分别充填比例各异的石墨粒和焦粒混合而成的焙烧介质找平，使各凸台6加之其上方的焙烧介质的电阻以及各凸台6之间的阴极表面5上方的焙烧介质的电阻均相同，然后通电焙烧。通电焙烧前将分流器连接在异型阴极结构铝电解槽的阳极1导杆和对应的阴极2母线之间，分流器的分流控制率按15％(或20％，或38％，或50％)、分流时间按4(或15，或17.或24)小时控制；石墨粒和焦粒的粒度均为0.5(或0.8，或6)mm，阴极2表面与阳极1之间的焙烧介质厚度为30(或51，或97，或180)mm；焦粒为煅后石油焦粒或冶金焦粒。具体实施时，凸台6包括第一凸台3和第二凸台4，第一凸台3的长度为1100mm、宽度为200mm、高度(即凸台表面与阴极表面之间的距离)为160mm，第一凸台3左右两侧的第二凸台4长度为1100mm、宽度为90mm、高度为85mm，第二凸台4之间的阴极表面长度为3350mm、宽度为67.5mm，首先铺设装槽栅栏框架，然后用活动框架分别将阴极表面5和凸台6表面的高度进行安装，随后找平，第一凸台3表面填充石墨粒和焦粒按2.5∶7.5比例混合的焙烧介质，第二凸台4表面填充石墨粒和焦粒按4.2∶5.8比例混合的焙烧介质，第二凸台4之间的阴极表面填充石墨粒和焦粒按6.8∶3.2比例混合的焙烧介，取出活动框架时用纸板或木板将找平面挡住，以免铺好的焙烧介质因高度大而滑落，安装阳极炭块装槽等，通电进入电解槽的焙烧阶段。