[发明专利]一种铝电解槽生产过程阳极炭块配置方式

说明书

技术领域：一种铝电解槽生产过程阳极炭块配置方式主要应用于预焙铝电解槽的启动焙烧和正常生产期间的阳极炭块换级作业。

技术背景：在铝电解槽的生产过程中，预焙阳极炭块具有参与化学置换反应和导电两种功能，在电解生产过程中，阳极炭块的高度，随着参与热电化学反应的时间逐步降低。预焙铝电解槽生产的一个显著特点是，在铝电解槽生产过程中，将消耗到一定厚度，电解质液可能危及阳极钢爪安全的残极炭块从电解槽内取出，更换上一个高度如初的新的阳极炭块钢爪组继续进行电解铝的连续生产。

铝电解槽在生产过程中分为两个阶段，一个是启动焙烧阶段，一个是正常生产阶段。

在铝电解槽正常的生产过程中阶段，由于铝电解槽内的所有阳极炭块的加权平均高度，实际是新换阳极炭块的高度加上残极高度的1/2。即铝电解槽内的阳极炭块的平均重量，实际是新换阳极的重量加上残极重量的1/2。铝电解阳极导电装置和铝电解槽上部结构承重力以及阳极导电装置的导电负荷，与铝电解槽实际配置的阳极炭块高度(重量)之间，有着较大的差异空间(设计余量)。因此，铝电解槽在在铝电解槽正常的生产过程中阶段，应尽量采用较高的阳极炭块配置，在安全许可的条件下应越高越好，以便减少换级作业对铝电解槽热冲击和换级成本增加造成的负面影响。

而在在铝电解槽阴极炉膛砌筑完成后的启动焙烧阶段，铝电解槽的阴极内衬在短时间内，需用大量的电阻热能进行焙烧加热，为了保证阴极内衬焙烧受热的均衡性，阴极内衬表面电流密度与所对应阳极炭块电流密度必须 相等，铝电解槽阳极炭块的配置高度必须等高。在此期间，铝电解槽所需的热功率负荷和上部机构的承载负荷为最大；铝电解槽内所配置的阳极炭块的平均高度(重量)是阳极炭块的实际高度和重量，与铝电解槽结构设计负荷承载许可力基本相当，为了减少阳极炭块的结构电阻耗电，提高负荷承载安全性，在保证铝电解槽启动焙烧质量的前提下，在焙烧启动期间，铝电解槽应尽量采用高度较低的阳极炭块配置进行区启动。

众所周知，现在铝电解槽配置750mm高度以上的阳极炭块，实现电解铝的节能减排，是一种大趋势，因为铝电解槽采用超过阳极炭块配置，在铝电解槽生产过程中，具有换级频率低，使用周期长，对铝电解槽热平衡和稳定性冲击干扰小等优点。

但是，现国内外通用的铝电解企业，都是采用600mm左右高度的阳极炭块进行配置，平均高度和重量都较低(相对750mm高度以上的阳极炭块而言)。在电解铝生产过程中的启动焙烧和正常生产的两个阶段，一直都采用600mm高度左右的阳极炭块配置进行。

但是，在铝电解生产企业，铝电解槽采用750mm高度以上的阳极炭块进行配置，可以实现正常生产和节能减排。而对铝电解槽如可进行焙烧启动，经常茫然无措，则存在以下问题；

(1)在铝电解槽焙烧启动阶段，由于铝电解槽内的所有阳极炭块都必须是等高，采用750mm以上的高阳极炭块进行铝电解槽的焙烧启动，会由于阳极炭块高度整体增加后，铝电解槽的电阻值和电压降值会势必增加，增加铝电解槽在焙烧启动阶段阳极电阻能耗，致使电解槽启动耗能成本增大。

(2)在铝电解槽阳极炭块导电面积不变的情况下，采用750mm高度的 阳极炭块进行焙烧启动铝电解槽，阳极炭块增高后，其铝电解槽阳极炭块的总重量超出铝电解槽上部结构和阳极大母线及提升结构的承载重量负荷的许可能力，安全风险加大。

(3)在铝电解槽焙烧启动阶段，采用750mm超高阳极炭块进行铝电解的焙烧启动铝电解槽换极操作空间有限，技术障碍较多。

(4)为解决上述2个问题，现有在的电解铝企业多采将上部承载结构能力加强和阳极导电性能提升，进行设备技术改造办法予以解决，投资浪费较大。

发明内容：为了解决通用的铝电解槽结构采用750mm高度以上的阳极炭块进行配置后，在启动焙烧期间会存在着铝电解槽结构承载许可能力不足和启动能耗过高的问题和减少铝电解槽设备改造的费用成本，本发明经过设计计算，推出了一个新的铝电解槽生产过程阳极炭块配置方案，该技术方案的特征是：

在铝电解槽生产过程中，使用高低不同的两种阳极炭块进行配置，低炭块用于铝电解槽的焙烧启动，高炭块应用于铝电解槽的正常生产，即在启动焙烧阶段采用650mm以下高度的阳极炭块进行配置，在电解铝正常生产阶段期间，则采用700mm以上高度的超高阳极炭块进行配置。

依据上述技术方案：铝电解槽在启动焙烧阶段，采用相对较低的阳极炭块进行配置，即能满足铝电解设备结构荷载的需求，减少技术改造投资，又能减少阳极炭块在焙烧期间的电阻能耗，降低铝电解槽的焙烧启动成本。