[發明專利]一種惰性陽極鋁電解槽的預熱啟動方法

有效

• 申請號: 200910243383.4
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN101709484A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 楊建紅;李旺興;包生重
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李迎春

技術領域

本發明涉及一種適合惰性陽極電解槽的預熱啟動方法。

背景技術

自Hall-Heroult的冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法問世以來，焙燒啟動一直都是大型鋁電解槽或工業鋁電解槽在正常投運前，所必須經歷的一個非常重要的過程。電解槽焙燒啟動的好壞將直接影響著電解槽啟動后期的穩定生產，以及各項經濟技術指標和槽壽命。

焙燒啟動對鋁電解槽非常重要，焙燒啟動的所采用的方法就更加關鍵。對于具有上下結構(陽極在上，陰極在下)的大型預焙陽極鋁電解槽來說，常用的焙燒方法有：焦粒焙燒、鋁液焙燒、燃氣焙燒等。這些都是經過人們長期研究和工業化實踐，已成熟且廣泛應用的傳統方法。

專利99120950.8和專利00102562.7中分別介紹了焦粒焙燒和燃氣焙燒的方法和工藝過程。專利200810226873.9介紹了一種新型導流型鋁電解槽的焙燒啟動方法，其所述的電解槽陰極底部帶有導流溝和蓄鋁池。采用的焙燒方法是焦粒焙燒和燃氣焙燒的結合，或這說是焦粒焙燒結合電解槽自身特點的一種改進。

這些傳統的方法盡管在焙燒初期采用的形式不同，但在整個焙燒啟動的過程隱含了兩個共同點：一是需要陽極參與。在焙燒前期或后期，給陽極通電，靠陽極和電解槽自身發熱來進一步熔化電解質和建立能量平衡；二是焙燒啟動以后，都需要通過一段時間較長的后期管理期來逐步建立能量平衡和物料平衡。在此期間，往往需要保持較高的槽電壓、較高的分子比、較高的電解溫度，并且由于清理碳渣、潔凈電解質、規整爐膛的需要，陽極效應發生也較多。各種不穩定的因素有時還會造成電流分布的不均勻。在此期間不僅運行不穩定，而且電流效率也較低。

然而對于惰性陽極鋁電解槽來說，其惰性陽極和相應的陰極，大都不能在焙燒電解槽過程中直接通電使用或者在沒有保護措施下隨電解槽一起焙燒。并且惰性陽極抗擾動性差，在啟動后需要平穩的運行，和各運行參數(包括電流密度、電解質成分、電解溫度等)平衡穩定。最好是在惰性陽極通電時就能工作在一個已經建立好能量平衡的環境之中。這樣對惰性電極的使用效果和使用壽命都有好處。

在目前所能看到的專利文獻中，對惰性陽極電解槽的焙燒啟動大都間接沿用傳統的方法，特別是焙燒階段。

專利200510031315.3中所述，將惰性陽極用罐體承裝，罐體采用石墨或碳素制品，承裝后的電極如同炭陽極一樣，可以在焙燒啟動中或換極時使用，以避免熱、電和熱腐蝕性氣體的沖擊。通電后罐體會消耗掉，當露出惰性電極時，電極自然過渡到工作狀態。

專利01820302.7中所述，將若干個惰性電極組合在一起，并加上絕緣保溫材料，形成和炭陽極相似的形狀。每組惰性電極組合可以替換現有槽中的一塊或一塊以上的炭陽極。其文中透露先用炭陽極焙燒啟動電解槽，待電解槽運行穩定后，再用惰性陽極組進行替換。

US?6,537,438中所述，在預熱啟動電解槽時，將陰極外涂保護層。保護層中最里層接觸炭陰極的為硼化鈦層，中間層為金屬鋁或合金，最外層為炭。采用氣體焙燒的方法，陽極為金屬陶瓷陽極。陽極的保護層來源于焙燒過程中的氧化作用使其表層氧化。

從這些專利中看出，目前對惰性電解槽的焙燒啟動，都在采取一定的措施，且目的僅僅是使其能夠間接的采用傳統的焙燒方法，而對于啟動過程并沒有太多的考慮。

惰性電極通電運行后能否建立熱平衡，需要多大的極距才可以建立熱平衡，電解槽是否需要采取保溫或散熱措施等，這些問題都只能在惰性電極通電后，不斷的調整才可以獲知和得到解決。也就是說仍然不可避免的要經過所謂的“后期管理期”。現有技術對預熱啟動成功與否并沒有直接的考慮。并且這些調整過程對惰性電極運行非常的不利。

由此可見，對于惰性陽極電解槽來說，仍然需要一種新的預熱啟動方法。這種方法不僅可以加熱和焙燒爐膛，還可以提前幫助電解槽建立能量平衡和爐幫。使電極通電后即可運行在一個穩定的環境中。

發明內容

本發明的目的就是針對上述已有技術的不足，提供一種能有效預熱爐膛、熔化電解質，還能在惰性陽極上槽之前就建立好熱平衡和良好爐膛內型的惰性陽極鋁電解槽預熱啟動方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種惰性陽極電解槽的預熱啟動方法，其特征在于其預熱啟動過程的步驟依次包括：

(1)在爐膛內鋪設與電極組數相一致的電加熱元件組；

(2)爐膛內裝滿固體電解質，通電加熱至電解質熔化；并不斷添加固體電解質，直至電解質水平達到生產要求；

(3)電解質水平達到生產要求后，降低電加熱元件的功率，模擬電解槽正常運行時的發熱量；