[發(fā)明專利]一種鋁電解槽的預(yù)熱啟動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110221899.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102234819A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建紅;唐新平;曹鵬;包生重
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): C25C3/20
• 分類號(hào): C25C3/20
• 代理公司: 中國(guó)有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 李迎春;李子健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁電解槽的預(yù)熱啟動(dòng)方法。

背景技術(shù)

新建或大修后的鋁電解槽在進(jìn)入生產(chǎn)前，要經(jīng)過(guò)焙燒與啟動(dòng)過(guò)程。傳統(tǒng)槽的焙燒啟動(dòng)過(guò)程主要是利用置于鋁電解槽陰、陽(yáng)兩極間的發(fā)熱物質(zhì)產(chǎn)生熱量，使電解槽陽(yáng)極、陰極（含內(nèi)襯）的溫度升高。鋁液焙燒法、焦粒焙燒法對(duì)陰極都有不同程度的損壞，對(duì)人造伸腿的焙燒較差，進(jìn)而對(duì)槽壽命產(chǎn)生不利的影響。

電解槽啟動(dòng)，就是使電解槽在聯(lián)通了系列電流的狀態(tài)下，形成發(fā)生電解反應(yīng)所需具備的基本技術(shù)條件，并使鋁電解槽的主要技術(shù)參數(shù)（極距、槽電壓、槽溫、電解質(zhì)成分、氧化鋁濃度等）進(jìn)入到電解所需的范圍之內(nèi)。在焙燒啟動(dòng)后都需要通過(guò)一段時(shí)間較長(zhǎng)的后期管理來(lái)逐步建立能量平衡和物料平衡。

傳統(tǒng)電解槽的焙燒啟動(dòng)方法容易出現(xiàn)電流偏流，造成陰極局部過(guò)熱；鋁液焙燒由于自身特點(diǎn)不適用大型預(yù)備槽的焙燒啟動(dòng)；焦粒焙燒對(duì)人造伸腿焙燒不良，啟動(dòng)后電解質(zhì)炭渣多，需要清除炭渣，費(fèi)工費(fèi)料。

在目前所能看到的專利文獻(xiàn)中，大部分焙燒啟動(dòng)方法都還是沿用傳統(tǒng)方法，只是在有些方面做了小的改進(jìn)，并未克服傳統(tǒng)焙燒啟動(dòng)方法的主要缺點(diǎn)。對(duì)于惰性電極鋁電解槽，預(yù)熱啟動(dòng)的思路也基本上沿用了傳統(tǒng)方法。

專利200510031315.3中，將惰性陽(yáng)極用罐體承裝，罐體采用石墨或炭素制品，承裝后的電極如同炭陽(yáng)極一樣，可以在焙燒啟動(dòng)中或換極時(shí)使用，以避免熱、電和熱腐蝕性氣體沖擊。通電后罐體會(huì)消耗掉，當(dāng)露出惰性電極時(shí)，電極自然過(guò)渡到工作狀態(tài)。

專利01820302.7中所述，采用的是垂直電流惰性電解槽，先用炭陽(yáng)極焙燒啟動(dòng)電解槽，待電解槽穩(wěn)定運(yùn)行后，再用惰性電極組進(jìn)行替換。

專利200910043018.9提供一種陶瓷基惰性陽(yáng)極鋁電解槽的焦粒焙燒啟動(dòng)方法，首先在陽(yáng)極表面鍍覆金屬化層，電解槽啟動(dòng)操作時(shí)，在陽(yáng)極和槽底炭塊之間鋪設(shè)石墨粉或冶金焦與煅后石油焦的混合料作為發(fā)熱層；電解槽的預(yù)熱焙燒控制在48-96小時(shí)。

專利200910243383.4提供了一種惰性陽(yáng)極鋁電解槽的預(yù)熱啟動(dòng)方法，主要是采用在爐膛鋪設(shè)與電極組數(shù)相一致的電加熱組件，在爐膛內(nèi)裝滿電解質(zhì)，通過(guò)加熱至熔化電解質(zhì)，繼續(xù)添加電解質(zhì)至所需水平。之后，降低加熱組件功率，模擬正常運(yùn)行時(shí)電解槽發(fā)熱量，待各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)穩(wěn)定后，逐步用惰性電極更換加熱電阻。

US6,537,438中所述，在預(yù)熱啟動(dòng)電解槽時(shí)，將陰極外涂保護(hù)層。保護(hù)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(yáng)極為金屬陶瓷陽(yáng)極。陽(yáng)極的保護(hù)層來(lái)源于焙燒過(guò)程中的氧化作用使其表層氧化。

對(duì)于采用惰性電極的鋁電解槽來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)電解槽的焙燒啟動(dòng)方法已經(jīng)完全不適用。因?yàn)槎栊躁?yáng)極抗擾動(dòng)性能差，焙燒過(guò)程中顯然不能使用惰性電極發(fā)熱來(lái)加熱電解質(zhì)。這就必須在電解槽啟動(dòng)前為惰性電極提供穩(wěn)定的電解環(huán)境，以便將電極放入電解槽內(nèi)可以立即進(jìn)入正常生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠有效、均勻加熱電解質(zhì)，有利于對(duì)陰極的保護(hù)，增加槽壽命，縮短后期管理時(shí)間，為惰性電極正常運(yùn)行前，提供穩(wěn)定的電解環(huán)境的鋁電解槽的預(yù)熱啟動(dòng)方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種鋁電解槽的預(yù)熱啟動(dòng)方法，其特征在于其預(yù)熱啟動(dòng)步驟包括：

（1）將炭素或石墨電極塊從表面向下鉆孔，再將加熱元件預(yù)埋入炭素或石墨電極的鉆孔中制成電解槽預(yù)熱電極；

（2）將裝有加熱元件的預(yù)熱電極放置在電解槽中，用夾具將預(yù)熱電極固定于電解槽大母線上；將爐膛內(nèi)填滿固態(tài)電解質(zhì)，先對(duì)加熱組件通交流電，使用加熱組件按照焙燒曲線對(duì)爐膛進(jìn)行加熱；

（3）待達(dá)到目標(biāo)溫度后，再加入固態(tài)或液態(tài)電解質(zhì)直至所需電解質(zhì)水平，然后調(diào)整加熱組件功率，直至電解槽正常運(yùn)行時(shí)的能量輸入，建立電解槽需要的熱量平衡和爐膛內(nèi)型；

（4）當(dāng)電解槽達(dá)到預(yù)期的熱平衡狀態(tài)和爐膛內(nèi)型時(shí)，對(duì)電解槽通直流電，預(yù)熱電極開(kāi)始電解；調(diào)整加熱元件功率或停止交流電加熱狀態(tài)，穩(wěn)定電解質(zhì)溫度在目標(biāo)溫度；

（5）在槽電壓和電解溫度穩(wěn)定后，逐一用正常運(yùn)行電極將載有加熱元件的預(yù)熱電極換下，完成電解槽預(yù)熱啟動(dòng)。

本發(fā)明的一種鋁電解槽預(yù)熱啟動(dòng)方法，其特征在于步驟（1）中，對(duì)于傳統(tǒng)鋁電解槽，采用鋁電解槽用炭陽(yáng)極來(lái)制作預(yù)熱電極。

本發(fā)明的一種鋁電解槽預(yù)熱啟動(dòng)方法，其特征在于步驟（1）中，采用炭素或石墨電極塊為豎式惰性電極鋁電解槽用預(yù)熱電極，包括預(yù)熱陽(yáng)極和預(yù)熱陰極。