[發明專利]一種鋁電解碳素預焙陽極預熱方法

在審

• 申請號: 201310658740.X
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN104694964A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 雷波;張磊;車玲;梁壽喜;鄭敏輝
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C25C3/12
• 分類號: C25C3/12
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼;何璞睿

技術領域

本發明屬于鋁電解生產領域，特別涉及一種鋁電解碳素預焙陽極的加熱方法。?

背景技術

在現行工業鋁電解生產中所使用的碳素預焙陽極，隨著電化學反應的進行，陽極不斷地消耗，需要定期更換。?

在換極時，因陽極是脆性材料會發生嚴重的熱震問題：由于新陽極未預熱，新陽極的起始溫度等于環境溫度，當新陽極進入到950～960℃的熔融電解質中時，就有高熱流向陽極體內滲透，陽極在高溫作用下開始熱膨脹，產生熱應力；陽極溫度與電解質溫度之間的溫差越大，熱應力越大，陽極受到的熱震影響就越大，從而產生裂紋、斷裂、掉渣，影響到電解槽的正常運行、降低槽電流效率、增加陽極的消耗。因此，必須采取措施盡可能地降低熱應力來避免因熱震而引起的陽極破壞。在電解生產中，相比灰分等其他指標，陽極的抗熱震性更受關注，這是一個迫切需要解決的難題。?

新陽極進入電解槽后，從常溫逐步升高到電解正常生產的溫度需要從電解槽中吸取大量的熱量，使槽溫劇烈波動，而槽溫恢復到正常至少要十多個小時，在這期間，新陽極的吸熱對電解槽的穩定性、熱平衡、電流效率、陽極電流分布等方面有嚴重的負面作用，還很有可能誘發陽極效應、針振、爐底沉淀等惡劣后果，對電解槽的正常生產干擾極大。若能在換極前將陽極預熱，則對電解槽十分有利，這也是個大難題，國內外尚無工業適用的預熱整體陽極的技術。?

鋁用碳素煅燒回轉窯在生產時產生大量溫度≥800℃的高溫煙氣，這些高溫煙氣是一種輸送和使用方便、無需排渣、不容易造成環境污染的優質能源。傳統的煙氣余熱利用方式是在回轉窯尾部配套余熱鍋爐生產水蒸汽，將部分煙氣熱能轉換為水蒸汽熱能，用于發電、生產和取暖，該方式存在兩個不足：?

1.一般企業的蒸汽用量有限，在夏、秋季不能取暖時，水蒸汽因富裕而排空處理形成能源浪費；

2.進入余熱鍋爐中的高溫煙氣經熱交換后排出時溫度依然很高，煙氣熱能沒有得到有效利用，熱效率很低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種鋁電解碳素預焙陽極預熱方法，能夠對陽極進行整體預熱，克服鋁電解更換碳素預焙陽極時存在的固有缺點，同時充分利用鋁用碳素煅燒時產生的余熱，提高能源利用效率。?

本發明采用的技術方案是：一種鋁電解碳素預焙陽極預熱方法，先將鋁電解碳素預焙陽極裝入預熱爐中的陽極加熱室，然后采用鋁用碳素煅燒回轉窯高溫煙氣作為熱源，煙氣溫度區間在700～1100℃，利用其流經預熱爐中的火道時，熱量通過陽極加熱室的耐火磚墻壁傳送到內部，經過熱交換將陽極進行預熱，預熱時高溫煙氣不與陽極直接接觸，且陽極表面覆蓋焦質填充料并蓋有陽極保溫隔熱蓋。采用所述鋁用碳素煅燒回轉窯高溫煙氣作為熱源，對于常規尺寸的碳素預焙陽極（例如1550×660×570mm），在24小時內可以使其平均溫度達到≥300℃。待陽極符合溫度要求后，按照電解槽換極周期的要求，裝入運送預熱陽極的專用保溫裝置，將其運送到電解車間，再上槽更換舊陽極使用。?

預熱陽極的保溫室是一個箱式結構，箱體外層為鋼板，箱體內部四周側壁由保溫材料制成，箱體內底面設有一排可放置四塊陽極的工字鋼制成的陽極支架，箱體內底部為耐火材料制成，箱體上表面為可翻轉的主體為保溫材料的陽極保溫蓋，其與裝入箱內的陽極鋁導桿之間的縫隙用耐火纖維封堵以防止空氣流動并保溫，整個箱體的底部由焊接的兩塊長槽型鋼作為支撐。?

關于預熱爐的設計可參考陽極焙燒爐。一個比較有代表性的方案是：長方向6個加熱室，每個室容納5塊陽極，合計30塊陽極；?

室大小為6240×760×1500，分解（1500×5+40×6）×（660+50×2）×（600+450+90-110+300+100）

長度為6240，即5塊極長、陽極間距40、陽極與端墻距離40；

寬度為760，即陽極寬、陽極與邊部端墻距離50；

高度為1500，即底部承載陽極裝置的高度100、陽極高600+鋼爪450+焊接塊90-碳坑110、上部空間300（留夠一定的余度方便操作）。

寬方向4個預熱道（預熱爐室）、5個火道——從左至右為1火道1預熱道（預熱爐室）1火道，即2個火道之間夾一個預熱道（預熱爐室），4個預熱道就配5個火道——火道走高溫煙氣，預熱道裝待預熱的陽極碳塊——預熱爐室的邊墻之間距離就是火道的通道。?

每個預熱道即室的寬度，為內寬760?+?兩端的耐火墻厚度（可參考焙燒爐）；?

火道寬可參考焙燒爐。