低电压生产电解槽侧部碳化硅结合氮化硅升起的原因及预防措施

低电压生产电解槽侧部碳化硅结合氮化硅升起的原因及预防措施

严生宝陶小亮

严生宝陶小亮

青海桥头铝电股份有限公司电解铝分公司青海大通810100

摘要：现阶段的低电压铝电解槽生产中，侧部碳化硅升起现像比较普遍，甚至出现顶坏电解槽槽沿板的情况。露出电解槽的部分碳化硅会出现不同程度的氧化，从而造成电解槽破损。为了防止电解槽侧部早期破损，达到延长电解槽槽寿命的目的，必须对侧部碳化硅升起进行严格的控制。

关键词：铝电解槽；碳化硅结合氮化硅；槽沿板；破损；热膨胀

前言

在生产中遇到电解侧部碳化硅结合氮化硅升起的现象，会对生产造成了不良的影响，轻则使电解槽铝液中铁、硅含量升高、电压波动，造成电解槽平均电压升高电流效率下降，严重的使电解槽出现侧部出现早期破损；本文对电解槽侧部碳化硅结合氮化硅升起的原因进行分析，并制定了防控措施，在实施过程中效果比较明显。

1、铝电解槽结构分析

铝电解槽是铝电解生产的主体设备．到目前为止铝电解槽的阳极有所不同，但是阴极结构基本相同．电解槽的寿命取决于阴极，因此电解槽的寿命通常指的是阴极的寿命．铝电解槽阴极由电解槽槽壳、保温材料、耐火材料和炭素内村四部分组成．铝电解槽侧部碳化硅结合氮化硅直接与电解质和铝液相接触，是铝电解槽的关键部位，这不仅是由于它是盛置熔融的铝液和电解质的容器，更为重要的它还作为一种导热性能良好，易形成电解质结壳炉帮的材料．铝电解槽的侧部是由侧部碳化硅结合氮化硅块和扎固糊扎固而成。铝电解槽内衬按区域分，可分为底部内衬和侧部内衬．底部内衬从功能上讲，起着支承阴极结构和保温的作用．侧部内衬则主要起着保护钢制金属外壳面免受电解质熔体的侵蚀的作用．由于电解质的强烈腐蚀性，仅仅靠侧部内衬材料尚不足以抵御电解质的长期侵蚀，因此，希望在侧部内衬里侧形成一层所谓的炉帮，来保护侧部内衬。

2、电解槽侧部碳化硅结合氮化硅升起的原因

电解槽在前期的生产中很少有侧部碳化硅结合氮化硅升起的发生．侧部碳化硅结合氮化硅升起有一个过程，在焙烧启动时，电解质不断渗入侧部扎固缝和碳化硅结合氮化硅裂缝中，一部分形成结晶，碳化硅结合氮化硅内部产生较大的应力，碳化硅结合氮化硅体积发生明显的膨胀．这种应力产生的膨胀会使部碳化硅结合氮化硅变得酥松，碳化硅结合氮化硅之间的裂纹增大，电解质和铝液则由裂纹往里渗漏，当渗漏到一定程度时，温度的变低使其凝固，在电解槽技术条件的波动时，则会使电解槽温度发生变化．这种变化将会使渗入到裂缝里的电解质和铝液重新熔化和凝固，因此形成了一个凝固——熔化——再凝固的恶性循环，每一次循环，都会使电解质和铝液继续往里渗漏，直到通过侧部碳化硅结合氮化硅，进入下面的砌筑料和防渗材料层．当电解槽温度发生波动时，更加剧了电解质和铝液的往里渗漏，这些渗漏物的增加以及对碳化硅结合氮化硅的侵蚀，使向上隆起的速度加快，最终导致侧部碳化硅结合氮化硅的升起和破裂，电解槽的侧部早期破损，而无法生产被迫对侧部进行修补，严重时会造成侧部漏炉。

侧部碳化硅结合氮化硅之间裂纹极可能是焙烧启动后转入正常生产的过程中产生的．焙烧到启动是一个升温过程，碳化硅结合氮化硅的受热膨胀大于块间缝糊的收缩，碳化硅结合氮化硅之间没有形成裂缝的可能，但是启动后期到转入正常生产是一个降温过程，碳化硅结合氮化硅块的收缩是在所难免的，而粘结剂虽然已经过固化，但仍然会收缩，至少不会产生膨胀用于弥补碳化硅结合氮化硅块的收缩，因此在这个降温过程中．碳化硅结合氮化硅块间形成裂缝是在所难免的。

3、预防电解槽侧碳化硅结合氮化硅升起的措施

要预防电解槽侧碳化硅结合氮化硅升起，就必须选择好的筑炉材料，完善和改进筑炉工艺，除此之外，加强生产过程中对电解槽的维护也是不可缺少的重要环节．加强电解槽的维护：

3.1要做好铝电解槽的焙烧启动工作，铝电解槽焙烧启动的目的在于通过提高内衬温度至接近于电解槽正常生产温度，是一个升温的过程，各重筑炉材料都会受热膨胀．电解槽启动后期是降温形成侧部伸腿及炉帮的时候，是炉膛形成最佳时期；如果管理不到位，会造成电解槽侧部局部散热量过大，容易使电解质冷缩，当电解槽则部电解质的冷凝速度不一致时，形成的炉膛内型很不规整（造成畸形炉膛）；畸形炉膛形成后电解槽会出现电阻针振和摆动，严重时电解槽会出现滚铝、热槽等情况。这种情况对于电解槽的侧部内衬和阴极内衬是极大的损伤，严重时会影响槽寿命。

3.2电解槽正常生产时期也要保持好热稳定为前提条件.作为一个优秀的电解槽管理人员应该具备的不是病槽的处理能力，面是有预防和控制电解槽异常波动的能力；在铝电解生产过程中，由于技术参数失调，日常操作不规范，形成病槽，不但会造成生产指标的下降，而且会加大电解槽电解槽侧部内衬和阴极内衬是极大的损伤；所以在生产中要防止电解槽温度出现多次的波动。

3.3电解槽不同的部位有不同散热的要求，对于电解槽侧部要有较好的散热条件，这是电解槽正常生产的要求，也是保温的合理性的体现。

4、结束语结语

本文对电解槽侧部碳化硅升起的原因进行了分析，确定影响电解槽侧部碳化硅升起的主要因素．通过对电解槽的侧部特性进行深入研究，使电解槽的使用寿命达到目标值，防止电解槽侧部早期破损。

参考文献：

【1】田应甫大型预焙铝电解槽生产实践。长沙：中南工业大学出版社，2003

【2】邱竹贤预焙槽炼铝{M}。北京：冶金工业出版社，2005

【3】铝电解（M）高等学校教育教学用书

作者简介：

严生宝（1984-），男，甘肃武威人，技师，大学专科，具有多年电解企业电解槽生产管理经验，目前从事设备管理工作。

陶小亮（1982-），男，甘肃文县人，技师，大学本科，具有多年电解铝企业电解槽大修经验，目前主要从事设备管理工作。