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幾種鋁電解槽焙燒方法的優缺點比較

   日期:2010-10-12     瀏覽:1613    評論:0    
核心提示:采用何種焙燒啟動方法與電解槽炭素內襯的結構和材料是有關聯的。
一般來講,焦床法具有簡便、不需要復雜設備、不需要燃料、基本上不存在陰極炭塊燒損問題、焙燒時間短和一次可以焙燒多個電解槽等優點。
燃氣法具有溫度分布均勻、升溫速度的可控性好、垂直溫度梯度小、啟動后不需要清除焦粒、不存在電流分布問題和對同系列生產槽的運行無影響等優點。
鋁水法的最大優點是簡便和煙氣量較小。
但由于其有灌鋁時產生大的熱沖擊、熔點低粘度小的鋁水優先滲入內襯裂紋中以及填縫糊的焙燒缺陷無法在焙燒結束后檢測到并及時加以補救等缺點,國外大多數鋁廠早已不用此法焙燒新槽或大修槽內襯,而僅限于二次啟動槽的焙燒。由于焦床法是使用廣泛的老方法,它擁有大量的熟練工人和技術人員,擁有多年的經驗,這是它相對于燃料法的另一大優點。
另外,采用細顆粒焦床時,焦粒可在電解槽啟動后較短的時間里燒盡,而不需要人工清除。焦床法的最大弱點是對升溫速度的控制不如燃氣法好及溫度分布不夠均勻。
采用分流器和陽極軟帶后,這些弱點有較大改善,但仍比不上燃氣法。另外,分流器要消耗約20%的電能,增大了焙燒的成本。
還有一點需要指出的是,焙燒前應仔細地清理陰極炭塊和陽極炭塊表面、嚴格控制焦粒粒度、仔細均勻地鋪焦、小心地放置陽極及周邊仔細均勻的鋪放足夠量的經破碎的電解質塊和冰晶石粉等,。

這些對取得好的焙燒結果也是很重要的一環,應予以重視。
燃氣法在推廣過程中的第一道關卡是須經安全部門的審查批準。這在有些地區需要相當長的一段時間。雖然到目前為止,燃氣焙燒尚未發生過任何安全事故。但不少鋁電解廠在選擇焙燒方法時,對燃氣焙燒的安全仍有顧慮。

采用液化石油氣為燃料時,需要大型高壓容器,這增大了安全隱患,對有些鋁電解廠來說也是不便的,采用油為燃料可免除高壓容器問題,但遺憾的是以油為燃料的焙燒設備,其操作和控制不如以氣為燃料的焙燒設備簡便。改進燃油焙燒法的試驗目前仍在進行中。
有天然氣供應的鋁電解廠,采用燃氣法較為便利。對預焙槽來說,如何覆蓋好電解槽以保溫及防氧化是燃氣法遇到的另一個難題。而自焙槽的覆蓋則要容易得多,這也是為什么燃氣法更適合自焙槽的原因。另外,購買燃氣焙燒設備和人員培訓等需要時間和投資。盡管有上述困難,近年來采用采用燃氣法的鋁電解廠仍呈上升趨勢。
目前國外鋁公司/鋁廠中全部或部分采用燃氣法的計有Alcoa/Reynolds,Elkem,Alusaf等。

應當指出,采用何種焙燒啟動方法與電解槽炭素內襯的結構和材料是有關聯的。采用燃氣焙燒法時,周邊填縫糊在焙燒階段已被燒結。
灌電解質和啟動電解槽所產生的大量熱量和膨脹應力可以通過側部傳給槽殼。如果槽殼的強度足夠大(這也是現代電解槽槽殼的設計要求,即槽殼的變形應保持在彈性范圍內),將有可能在炭素內襯內形成足夠大的壓應力。

由于采用燃氣焙燒法時焙燒后填縫糊的強度通常比采用其他焙燒方法時要大,并有可能超過陰極炭塊的強度。當遇到大的應力時,炭塊有可能斷裂而造成電解槽破損。因此,采用燃氣法和抗熱震性較差的陰極炭塊時,應適當調整填縫糊的配方,以減小其焙燒后的強度。
采用焦床焙燒法時,周邊糊通常要在灌電解質啟動電解槽后才被燒結。填縫糊的塑性和燒結時的收縮可以緩和相當大一部分膨脹應力,因此在相同條件下內襯中所形成的壓應力要比采用燃氣焙燒法時要小。
 
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