[發明專利]一種惰性電極鋁電解槽直流分流式預熱啟動方法

有效

• 申請號: 201210262136.0
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102808196A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 楊建紅;包生重;曹鵬;唐新平
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李子健;李迎春

技術領域

本發明屬于鋁冶煉領域，涉及一種適合惰性電極鋁電解槽的預熱啟動方法。

背景技術

預熱啟動是鋁電解槽在進入正常運行前，必須經歷的一個重要過程。預熱啟動的主要作用是烘干和焙燒爐膛、熔化電解質、使液態電解質溫度和深度達到目標值、建立能量平衡和物料平衡等。預熱啟動的主要目的是為電極進入運行狀態之前，提供必要的運行環境。

傳統預焙陽極鋁電解槽常用的預熱啟動方法有：焦粒焙燒、鋁液焙燒、燃氣焙燒等。這些焙燒方法的形式盡管不同，但都是需要陽極參與焙燒，并且焙燒后需要高電壓、高分子比、高電解溫度的后期管理期來建立能量平衡和物料平衡后，才真正啟動電解槽。

而對于惰性電極鋁電解槽，由于其惰性電極往往不能直接參與焙燒，并且還需要工作在一個穩定的環境中，才能保證惰性電極的運行效果和使用壽命。所以傳統鋁電解槽的預熱啟動方法不能直接在惰性電極鋁電解槽上使用。

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，使其能夠間接地采用傳統的焙燒方法，而對于啟動過程并沒有太多的考慮。本專利發明人在已往專利中已有對惰性電極鋁電解槽預熱啟動技術的闡述。

專利200910243383.4提供了一種惰性陽極鋁電解槽的預熱啟動方法，主要是采用在爐膛鋪設與電極組數相一致的電加熱組件（直流或交流供電），在爐膛內裝滿電解質，通過加熱至熔化電解質，繼續添加電解質至所需水平。之后，降低加熱組件功率，模擬正常運行時電解槽發熱量，待各項技術參數穩定后，逐步用惰性電極更換加熱電阻。

專利201110221899.6提供了一種鋁電解槽的預熱啟動方法。將加熱元件預埋到石墨/炭素電極中，形成預熱電極。初期烘爐和熔化電解質采用加熱元件加熱；更換正常電極前，將預熱電極通直流電，預熱電極發生電解反應；逐一將預熱電極提出，更換正常電極運行。該預熱啟動方法既可以應用到傳統預焙炭陽極鋁電解槽也可以應用到惰性電極鋁電解槽。

在以上兩個專利中，本專利發明人闡述了預先建立能量平衡、預先建立惰性電極運行環境的預熱啟動技術，使惰性電極通電后即可運行在一個穩定的環境中。但不足之處是：專利200910243383.4闡述的預熱啟動方法，其針對系列電解槽時會對系列電流產生影響；專利201110221899.6中所述的石墨/炭素電極在通直流電流發生電解反應后，其本身會逐步消耗。一方面要求在短時間將其更換成惰性電極，否則就會消耗完畢。另一方面脫落的碳渣會污染電解質，對惰性陽極不利。這些不利因素都會使得預熱啟動過程不平穩，對系列電解槽或對自身電解槽產生擾動。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術存在的問題，提供一種適合惰性電極鋁電解槽預熱啟動的方法。該方法既可以用來預熱爐膛、熔化電解質、預先建立熱平衡和良好的爐膛內型，在惰性電極更換過程槽電壓和電流分布保持相對均衡，并且單槽啟動不影響系列電解槽電流，實現無擾動的預熱啟動惰性電極鋁電解槽。

上述目的是通過下述方案實現的：

一種惰性電極鋁電解槽直流分流式預熱啟動方法，其特征在于，其預熱啟動過程的步驟包含：

（1）首先將電阻值和幾何尺寸預先設計好的導電體做成多組直流分流元件，這些直流分流元件可以分擔電解槽全部直流電流；

（2）在電解槽爐膛中鋪設與電極組數相同/不同的電加熱元件組；

（3）利用所述電加熱元件組，按照設定的升溫曲線或步驟，進行烘干爐膛、熔化電解質、建立熱平衡和爐膛內型，為惰性電極提供運行環境；