[發(fā)明專利]一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法

無效

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• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103668331A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇其軍;楊萬章;楊金星
• 申請（專利權(quán)）人: 云南云鋁潤鑫鋁業(yè)有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 昆明正原專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 53100
• 代理人: 徐玲菊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電解方法，特別涉及一種能延長大型曲面陰極鋁電解槽壽命的方法，屬于電解技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國大型鋁電解槽的平均使用壽命均較低，一般為1500天左右；國外先進國家同類型的電解槽的平均使用壽命可以達到2500天左右,國內(nèi)鋁電解槽使用壽命總體水平與國外相比差距較大。由于鋁電解槽使用壽命直接影響電解鋁的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率，因此開展延長大型鋁電解槽使用壽命的研究，對發(fā)展我國鋁電解工業(yè)具有重要的意義。就目前鋁電解生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，影響鋁電解槽使用壽命的因素較多，其中，側(cè)部漏槽和底部漏槽占到80%以上，側(cè)部漏槽是因炭塊破損或側(cè)部人造伸腿結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂、電化學(xué)的腐蝕、剝落及氧化所導(dǎo)致；底部漏槽大部分是因陰極炭塊發(fā)生斷裂所導(dǎo)致，同時由于鋁電解槽陰極炭塊之間、陰極炭塊與槽體周邊之間的大小縫隙是用炭糊扎固而成，容易發(fā)生層狀剝離、開裂及脫落，導(dǎo)致鋁液及電解質(zhì)液滲入縫隙而破損槽底，這也是底部漏槽的重要因素之一。而引起上述陰極炭塊、扎糊及人造伸腿等內(nèi)襯結(jié)構(gòu)破損、剝離、剝落的根本原因是：金屬鈉膨脹并向內(nèi)襯結(jié)構(gòu)快速滲透，使炭素內(nèi)襯結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈膨脹而導(dǎo)致內(nèi)襯結(jié)構(gòu)破損、剝離、剝落；其次，大量的爐底沉淀物及不規(guī)程的爐膛結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水平電流增大，從而使電流局部集中，最終導(dǎo)致鋁電解槽碳素內(nèi)襯的膨脹、破損等，影響電解槽的正常使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種能有效抑制電解槽陰極炭塊、扎糊及人造伸腿等內(nèi)襯結(jié)構(gòu)破損、剝離、剝落，延長電解槽使用壽命、降低生產(chǎn)成本的方法及裝置。

本發(fā)明在陰極內(nèi)襯表面設(shè)涂層，所說的涂層為硼化鈦-碳膠涂層，并通過加熱固化器對涂層進行固化、碳化。

本發(fā)明通過下列技術(shù)方案完成：一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法,其特征在于經(jīng)過下列步驟：

A、分別對安裝在電解槽內(nèi)的曲面陰極炭塊表面及其溝槽表面、兩兩曲面陰極碳塊之間的碳糊扎固成的炭帽表面、陰極伸腿表面，涂覆硼化鈦-碳膠涂層，其涂層厚度為3～8mm；

B、將數(shù)個加熱固化器依次置于電解槽內(nèi)，升溫加熱至150～180℃，對步驟A的涂層進行加熱固化12～18小時；

C、在陰極炭塊上按常規(guī)鋪設(shè)焦粒后，對電解槽進行焙燒，使涂層在焙燒過程中碳化，焙燒至電解槽啟動溫度后，按常規(guī)注入電解質(zhì)后，即啟動電解槽工作。

所述步驟A的硼化鈦-碳膠涂層由下列質(zhì)量百分比的組分組成：TiB_2?20～22?%，環(huán)氧樹脂15～20?%，二乙烯三胺24～27?%，碳纖維0.3～0.8?%，余量為石墨粉；并經(jīng)過所述組分的充分混勻后，得硼化鈦-碳膠涂層。

所述步驟B的加熱固化器包括置于電解槽槽體的平板，間隔固定在平板下方的數(shù)塊立板，每一立板下端間隔設(shè)數(shù)個通孔，形成數(shù)組通孔，每一組通孔內(nèi)設(shè)置一根電加熱棒，每一根電加熱棒的兩端分別設(shè)為螺桿，螺桿與螺母配接，以對電加熱棒進行固定。

所述步驟B的加熱固化器數(shù)量及長度、高度，視電解槽容積大小而具體確定。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點和有益效果：

（1）在陰極炭塊表面涂覆硼化鈦-炭膠涂層后，有效提高鋁液與曲面陰極炭塊的濕潤性，減少槽底沉淀，大幅度降低槽底壓降，減少水平電流，延長電解槽使用壽命；

（2）在曲面陰極伸腿上涂覆硼化鈦-炭膠涂層后，有效保護了伸腿和立縫間的碳糊扎固體表面，降低了碳糊扎固體在焙燒啟動過程中吸鈉的幾率，避免啟動初期因大量吸鈉而產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力和高溫?zé)崤蛎洃?yīng)力，所導(dǎo)致的陰極內(nèi)襯及槽殼產(chǎn)生形變，甚至破損、漏槽等；同時有效降低鋁電解槽生產(chǎn)過程中的水平電流，減少電解質(zhì)和金屬鈉對電解槽陰極伸腿的滲透和破壞，降低鋁液從陰極伸腿滲漏的機率。

（3）在曲面陰極炭塊溝槽內(nèi)表面及兩兩曲面陰極碳塊之間的碳糊扎固成的炭帽表面涂覆硼化鈦-炭膠涂層后，由于涂層對鋁液的濕潤性良好，能降低鋁液的波動，使鋁液鏡面平靜，為降低槽電壓生產(chǎn)提供可能，有利于節(jié)能減排，同時能排擠氧化鋁沉淀物返回電解質(zhì)重新參加反應(yīng)，一方面能降低溝槽沉淀物的堆積，延長曲面陰極炭塊抑制鋁液波動的作用，另一方面，不會在爐底結(jié)殼，使?fàn)t膛長期保持規(guī)整穩(wěn)定，保證電解槽高效平穩(wěn)運行，使電解槽電流能均勻通過陰極表面，減小爐底壓降，降低電解槽電耗，提高電流效率，降低鋁液從陰極碳糊扎固體滲漏的機率。

（4）根據(jù)糊料及硼化鈦-炭膠涂層特性，用加熱固化器進行升溫加熱，不僅使涂覆的硼化鈦-炭膠涂層充分固化，還能有效控制碳素與硼化鈦的熱應(yīng)力，避免因熱應(yīng)力大而造成硼化鈦-炭膠涂層的剝離或開裂。