摘要：预焙阴极铝电解槽作为铝电解生产企业的重要生产设备，其对电解电流的效率与产品质量产生了至关重要的影响，因此只有将其设计水平不断提升，才能确保铝电解槽可以良好运行，增强生产的整体效率与质量。综上所述，本文将对预焙槽电解槽出现的早期破损情况展开分析，并提出设计方面的改进策略，以期延长铝电解槽的使用寿命。
关键词：预焙阴极槽；设计；内衬改进；改进策略
前言
目前从生产整体情况来看，我国的预焙槽已经达到了标准化的量产，并进入最终的实验阶段。相比于国外的设计水平，我国的预焙槽阴极设计还存在较多问题与缺陷，尤其是对电解槽的设计方面，其会对槽的使用寿命产生重要影响。因此应借鉴国外的成功经验、成果，将设计不断进行优化与改进，从而将电解槽寿命短的问题妥善处理与借鉴，使电解槽可以更加平稳、高效的运行。本文将对2台早期出现破损的槽进行解刨分析，对设计方面存在的问题提出改进策略。
一、电解槽早期出现破损的情况分析
在2016年3月份的前后，某厂拥有的 、 槽子连续出现了含铁量持续上升的问题，其中的硅含量也在不断增加。企业中的相关技术人员对两台预焙槽进行了跟踪式的检查，并将化爪、铁器掉入影响排除之后，将两台槽列入了重点监控对象，对其进行24小时的不间断测量防护措施。通过进行拔极检查等相应措施，对其中出现破损的部位进行寻找，以期利用相关不就措施将电解槽的寿命进行延长。5040号槽总共运行了720天，5049号槽运行了713天，其运行的时间相对较短，如果采取了补救措施之后效果不明显，对其进行了停槽维修，并进行二次的启动。而利用拔极检查、电流分布测量等相关措施进行调整后，两台槽子的铁与硅含量仍然呈现持续上升的趋势，在炉底的钢板温度没有降低，依然持续上升。之后，5049号槽出现了阴极钢棒漏槽现象[1]。为了避免同类型的事故发生，该厂将5040号槽停槽。停槽之后，为了将破损的位置确定，进行了相应处理后又再次将其启动。将槽清理之后，发现其中的槽子阴极出现了严重的损毁情况，无法进行二次启动，只能选择大修。
二、刨槽情况分析
在将槽停止运行之后，对5040号与5049号槽进行了刨槽，由于5049号槽出现了严重的渗铝现象，且阴极的破坏情况较为严重。但5040号槽阴极下的层次较为清晰，没有遭到严重的破坏，接下来，本文将以5040号槽作为例子对其刨槽情况进行说明。
（一）阴极炭块
在5040槽中使用的阴极炭块选用的为异形高地块，从表面的位置来看，中间的部分呈现略微隆起的状态，在高块的平台部分，基本呈现完好的形态，但其中个别的消耗较快，同时在炭间缝存在较为严重的铝渗漏现象[2]。
（二）炭间缝
工作人员还对其中的炭间缝进行了严格检查，发现炭间缝内含有电解质、铝。在阴极炭块上，其中的防漏沟槽与炭间糊呈现较为完整的分离状态，纹理的样子也较为清晰，由此可见，其并没有达到烧结一体的程度。
（三）防渗料
在对其进行刨槽处理之后，还对其中的防渗漏情况进行了严格检查。经过检查之后发现其中的防渗料颜色呈现发红的状态，且结构较为疏松，但并没有出现烧结的黑色防渗玻璃体。
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（四）防渗料材料
在防渗料下材料的同一层中，取出耐火砖发现存在较为明显的差异，其最薄的厚度仅仅为4厘米，还存在一端较厚、一端较薄的问题，两者的厚度之间存在较大的差异。由此可见，经过高温的影响，轻质耐火砖的内部结构与尺寸都发生了很大程度的变化。
工作人员将炉底的轻质耐火砖进行了清除，发现耐火砖的表面呈现红色，且上部的表面一厘米出存在明显的烧结现象，密度也随之出现了较大变化。
在对5040号槽进行筑炉的过程中，其材料选用的是2层厚度为50毫米的陶瓷纤维板。经过对5040号槽进行刨槽之后，发现上方一层的陶瓷纤维板厚度只剩下30毫米，表面呈现干、硬状态[3]，经过手压也不会出现变形。而在下部的一层厚度仅仅为45毫米，经过手压之后呈现较为柔软的状态，但存在一定的变形。两层的陶瓷纤维板厚度达到了75毫米，相比于刨槽之前减少了25毫米。
在陶瓷纤维板下方的硅酸钙板几乎全部呈现碎裂的状态，尤其是中间部位的阴极炭块下方的碎裂情况极为严重。
（五）钢棒
在对5040号槽进行刨槽之后，其中的多根阴极钢棒均出现了不同程度的熔化现象，13-17棒都已开始熔化至钢棒的头部，随时都可能出现漏槽的问题，如果没有进行及时的停槽，便既有可能出现漏槽问题。
三、造成破损的成因分析
第一，主要由于炭间缝的扎固质量较差，在启动焙烧之后存在较大的缝隙，使得高温物质大量深入到阴极之下。另外还由于防渗料存在空洞现象。第二，筑炉的设计方案存在明显缺陷，由于两台破损槽的问题比较一致。与此同时，由于等温线出现严重的下移现象，使得炉底的铝长期呈现液体状态，使得炉底的钢板温度在持续上升，面积也在逐渐扩大。
四、筑炉工艺的改进措施
从槽子的炉底铝量渗漏情况来看，炭块隆起的问题并没有很严重。由此可见，在出现铝液渗漏现象之后，渗漏的方向主要为向下。这也可以说明在防渗料下部的强度较小，且不具备良好的支撑力。因此，应提升防渗料下结构的强度，从而起到提升防渗层支撑力的作用。
第一，应将温度传导的问题妥善解决与处理，应使高温材料由上至下进行递减，从而确保保温性能的增强。第二，对于耐火砖来说，应将电解槽等温线进行下移，之后便可有效确保保温砖的承受能力。第三，应与轻质的保温砖之间以错位的方式进行铺设，从而有效建设铝液的渗漏，避免其突破防渗层，可对其产生双保险的作用。第四，提升炉底的保温性能，可有效将等温线较低的问题有效解决。第五，将炉底的渗漏系数进行减少，可有效提升电解槽的运行安全性、可靠性。
结语
通过对某厂预焙槽进行刨槽，并对其筑炉设计进行的分析可以看出，筑炉设计会对预焙阴极电解槽的运行情况产生重要影响，因此应加强筑炉设计的合理性、可靠性，才能避免各种问题的相发生，从而提升预备阴极电解槽的运行效率，延长其使用寿命。
参考文献：
[1]苏宝峰，邱国利，何开封，马军创.改进预焙槽阴极设计提高电解槽运行寿命[J].有色设备，2012，05：41-43.
[2]孟玲.铝电解槽热场仿真与槽壳温度在线检测系统研究[D].山东大学，2011.
[3]杨枝.320kA铝电解槽电磁场分布计算与优化设计[D].中南大学，2011.
论文作者:于发强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：阴极论文; 电解槽论文; 对其论文; 情况论文; 防渗论文; 耐火砖论文; 槽子论文; 《电力设备》2017年第15期论文;