[发明专利]一种柱形凸起阴极铝电解槽焙烧启动方法

说明书

技术领域

本发明属于电解铝技术领域，具体涉及一种柱形凸起阴极铝电解槽焙烧启动方法。

背景技术

铝电解槽焙烧启动的结构及原理：

铝电解槽是一种由碳素材料砌筑成的熔炉，电解铝生产就是在这种碳素材料炉里进行电化学反应，由于生产运行温度高达950度以上，需要将常温状态下的碳素材料熔炉经过温度逐步上升继而进行焙烧，到达一定温度700-850度以上后，需要将焙烧好的熔炉迅速转入启动，开始剧烈电化学反应进程。

目前，铝行业有三种焙烧启动方法，分别是铝液焙烧启动法、焦粒焙烧启动法和燃气-铝液法。各自的优缺点如下：

1.      铝液法：适用于100KA以下的小型电解槽，是早期的铝电解槽焙烧启动工艺，由于该方法无法解决阴极材料因热应力作用产生裂纹后导致的漏炉概率较高，现已逐步淘汰。

2.      焦粒焙烧启动法：80年代参考了国外的做法，专利CN1250113公开了该方法的一种形式。该法是在阴极表面铺上一层约15mm的煅后石油焦，然后进行加热升温的一种焙烧启动法，也是目前应用最广的一种焙烧方法。

3.      燃气-铝液法：进入2008年，铝行业有一种异形阴极节能型电解槽开始流行，其特点是阴极呈由高低不平状。该焙烧法做法是：首先利用天然气或液化气（也有用电阻丝）对阴极加热至一定温度，再灌入高温铝水焙烧启动。虽然解决了异形阴极的因为表面高低不平问题，但是其缺点是：规模较小，投资大，需要消耗大量燃气，温度控制难度大。而且，由于仍然采用灌入铝液的方式启动，漏炉的概率也比较高。

    石墨化柱形凸起阴极电解槽的阴极表面排部大量半径10cm，高度11cm的柱状凸起结构。如果简单采用已有的焙烧方式会花费大量的人力、物力、财力，且可能会造成阴极的早期破损，甚至出现危险状况，对电解槽的寿命和节能效果都会产生较大的影响。

关于铝电解槽焙烧启动方法，我们查到以下相关文献：

1.      申请号：200910066115.X，发明名称：铝电解槽双层焦粒节能焙烧启动的方法，摘要：本发明公开了一种铝电解槽双层焦粒节能焙烧启动的方法，它是在现有焦粒焙烧技术的基础上，铺设两层焦粒，通过调整焦粒的层数和厚度，弥补电解槽阴极的不平，保证阳极和阴极之间的密切接触，保证电解槽在通电后电流的 顺利通过，并保证各个阳极之间电流分布均匀化，确保焙烧过程的安全稳定过 渡；双层焦粒焙烧启动方法，有效解决了二次启动电解槽的阴极不平整问题，同时也有效解决了新的异型阴极的不平整问题，彻底解决了二次启动电解槽焙 烧和新的异型阴极焙烧中电流分布不均匀现象，确保了在焙烧期间整体炉膛温度的均匀升高，提高了电解槽的使用寿命，仅单台电解槽就可节约电能约1.12万度电以上，降低了生产运行成本。其不足之处在于：焦粒使用量大，增大了捞碳渣的工作量，成本高。

2.      申请号：200910114518.7，发明名称：大型异形阴极铝电解槽焙烧启动方法，摘要：本发明公开了一种大型异形阴极铝电解槽焙烧启动方法，它充分利用了异形电解槽阴极，其特征在于包括以下步骤：焙烧材料的选择、异形阴极电解槽的装炉和异形阴极电解槽的焙烧启动。该方法节能和启动电解槽安全，无需用到天然气或液化气，有效避免了灌铝，从根本上阻断铝液渗漏通道，启动电解槽安全性能大大提高。操作简单，无需各种电气控制台，成本低廉，采用湿法电解质启动，成功率很高。适用于大型异形阴极铝电解槽焙烧的启动。其不足之处在于：所用焦粒量太大。

3.      申请号：200910248876.7，发明名称：一种阴极具有凸起结构的铝电解槽的焙烧启动方法，摘要：一种阴极具有凸起结构的铝电解槽的焙烧启动方法，在阴极碳块凸起的上表面铺设一层焦粒，或铺设一层焦粒再铺设一层焦粒和粘结剂混合的糊料；将碳阳极平放在焦粒或糊料的上表面上。实施电解槽的焦粒电阻焙烧到500～800℃时，通过出铝口灌入铝水，继续通电焙烧达到950℃时，打开出铝口，灌入液体电解质，抬高阳极，实施电解槽的湿法启动；或者实施焦粒电阻焙烧持续到960～980℃，从出铝口灌入液体电解质，同时提高阳极，提高槽电压，直接用湿法启动电解槽。本发明方法所应用的焦粒量较少，阴极碳块表面电流和温度分布均匀，可防止由于局部过热导致阴极碳块表面发生断裂。其不足之处在于：焦粒用量大且焙烧质量差易造成电解槽早期泻漏。