[發(fā)明專利]一種鋁電解槽生產(chǎn)過程陽極炭塊配置方式

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610403190.0
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN107475750A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高德金;高偉
• 申請（專利權(quán)）人: 高德金
• 主分類號: C25C3/12
• 分類號: C25C3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：一種鋁電解槽生產(chǎn)過程陽極炭塊配置方式主要應(yīng)用于預(yù)焙鋁電解槽的啟動焙燒和正常生產(chǎn)期間的陽極炭塊換級作業(yè)。

技術(shù)背景：在鋁電解槽的生產(chǎn)過程中，預(yù)焙陽極炭塊具有參與化學(xué)置換反應(yīng)和導(dǎo)電兩種功能，在電解生產(chǎn)過程中，陽極炭塊的高度，隨著參與熱電化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間逐步降低。預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是，在鋁電解槽生產(chǎn)過程中，將消耗到一定厚度，電解質(zhì)液可能危及陽極鋼爪安全的殘極炭塊從電解槽內(nèi)取出，更換上一個(gè)高度如初的新的陽極炭塊鋼爪組繼續(xù)進(jìn)行電解鋁的連續(xù)生產(chǎn)。

鋁電解槽在生產(chǎn)過程中分為兩個(gè)階段，一個(gè)是啟動焙燒階段，一個(gè)是正常生產(chǎn)階段。

在鋁電解槽正常的生產(chǎn)過程中階段，由于鋁電解槽內(nèi)的所有陽極炭塊的加權(quán)平均高度，實(shí)際是新?lián)Q陽極炭塊的高度加上殘極高度的1/2。即鋁電解槽內(nèi)的陽極炭塊的平均重量，實(shí)際是新?lián)Q陽極的重量加上殘極重量的1/2。鋁電解陽極導(dǎo)電裝置和鋁電解槽上部結(jié)構(gòu)承重力以及陽極導(dǎo)電裝置的導(dǎo)電負(fù)荷，與鋁電解槽實(shí)際配置的陽極炭塊高度(重量)之間，有著較大的差異空間(設(shè)計(jì)余量)。因此，鋁電解槽在在鋁電解槽正常的生產(chǎn)過程中階段，應(yīng)盡量采用較高的陽極炭塊配置，在安全許可的條件下應(yīng)越高越好，以便減少換級作業(yè)對鋁電解槽熱沖擊和換級成本增加造成的負(fù)面影響。

而在在鋁電解槽陰極爐膛砌筑完成后的啟動焙燒階段，鋁電解槽的陰極內(nèi)襯在短時(shí)間內(nèi)，需用大量的電阻熱能進(jìn)行焙燒加熱，為了保證陰極內(nèi)襯焙燒受熱的均衡性，陰極內(nèi)襯表面電流密度與所對應(yīng)陽極炭塊電流密度必須 相等，鋁電解槽陽極炭塊的配置高度必須等高。在此期間，鋁電解槽所需的熱功率負(fù)荷和上部機(jī)構(gòu)的承載負(fù)荷為最大；鋁電解槽內(nèi)所配置的陽極炭塊的平均高度(重量)是陽極炭塊的實(shí)際高度和重量，與鋁電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)負(fù)荷承載許可力基本相當(dāng)，為了減少陽極炭塊的結(jié)構(gòu)電阻耗電，提高負(fù)荷承載安全性，在保證鋁電解槽啟動焙燒質(zhì)量的前提下，在焙燒啟動期間，鋁電解槽應(yīng)盡量采用高度較低的陽極炭塊配置進(jìn)行區(qū)啟動。

眾所周知，現(xiàn)在鋁電解槽配置750mm高度以上的陽極炭塊，實(shí)現(xiàn)電解鋁的節(jié)能減排，是一種大趨勢，因?yàn)殇X電解槽采用超過陽極炭塊配置，在鋁電解槽生產(chǎn)過程中，具有換級頻率低，使用周期長，對鋁電解槽熱平衡和穩(wěn)定性沖擊干擾小等優(yōu)點(diǎn)。

但是，現(xiàn)國內(nèi)外通用的鋁電解企業(yè)，都是采用600mm左右高度的陽極炭塊進(jìn)行配置，平均高度和重量都較低(相對750mm高度以上的陽極炭塊而言)。在電解鋁生產(chǎn)過程中的啟動焙燒和正常生產(chǎn)的兩個(gè)階段，一直都采用600mm高度左右的陽極炭塊配置進(jìn)行。

但是，在鋁電解生產(chǎn)企業(yè)，鋁電解槽采用750mm高度以上的陽極炭塊進(jìn)行配置，可以實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)和節(jié)能減排。而對鋁電解槽如可進(jìn)行焙燒啟動，經(jīng)常茫然無措，則存在以下問題；

(1)在鋁電解槽焙燒啟動階段，由于鋁電解槽內(nèi)的所有陽極炭塊都必須是等高，采用750mm以上的高陽極炭塊進(jìn)行鋁電解槽的焙燒啟動，會由于陽極炭塊高度整體增加后，鋁電解槽的電阻值和電壓降值會勢必增加，增加鋁電解槽在焙燒啟動階段陽極電阻能耗，致使電解槽啟動耗能成本增大。

(2)在鋁電解槽陽極炭塊導(dǎo)電面積不變的情況下，采用750mm高度的 陽極炭塊進(jìn)行焙燒啟動鋁電解槽，陽極炭塊增高后，其鋁電解槽陽極炭塊的總重量超出鋁電解槽上部結(jié)構(gòu)和陽極大母線及提升結(jié)構(gòu)的承載重量負(fù)荷的許可能力，安全風(fēng)險(xiǎn)加大。

(3)在鋁電解槽焙燒啟動階段，采用750mm超高陽極炭塊進(jìn)行鋁電解的焙燒啟動鋁電解槽換極操作空間有限，技術(shù)障礙較多。

(4)為解決上述2個(gè)問題，現(xiàn)有在的電解鋁企業(yè)多采將上部承載結(jié)構(gòu)能力加強(qiáng)和陽極導(dǎo)電性能提升，進(jìn)行設(shè)備技術(shù)改造辦法予以解決，投資浪費(fèi)較大。

發(fā)明內(nèi)容：為了解決通用的鋁電解槽結(jié)構(gòu)采用750mm高度以上的陽極炭塊進(jìn)行配置后，在啟動焙燒期間會存在著鋁電解槽結(jié)構(gòu)承載許可能力不足和啟動能耗過高的問題和減少鋁電解槽設(shè)備改造的費(fèi)用成本，本發(fā)明經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算，推出了一個(gè)新的鋁電解槽生產(chǎn)過程陽極炭塊配置方案，該技術(shù)方案的特征是：

在鋁電解槽生產(chǎn)過程中，使用高低不同的兩種陽極炭塊進(jìn)行配置，低炭塊用于鋁電解槽的焙燒啟動，高炭塊應(yīng)用于鋁電解槽的正常生產(chǎn)，即在啟動焙燒階段采用650mm以下高度的陽極炭塊進(jìn)行配置，在電解鋁正常生產(chǎn)階段期間，則采用700mm以上高度的超高陽極炭塊進(jìn)行配置。

依據(jù)上述技術(shù)方案：鋁電解槽在啟動焙燒階段，采用相對較低的陽極炭塊進(jìn)行配置，即能滿足鋁電解設(shè)備結(jié)構(gòu)荷載的需求，減少技術(shù)改造投資，又能減少陽極炭塊在焙燒期間的電阻能耗，降低鋁電解槽的焙燒啟動成本。