0 前言
因工作之便，筆者曾對G公司第一代電解槽槽壽命進行了統計分析，鋁電解槽采用160kA電解槽生產技術，電解系列采用大面四點進電技術，設計槽壽命為1500天。第一代電解槽于1994年9月底開始相繼焙燒啟動，由于設計、材料、施工和生產治理等原因，其中第一代槽業已完成使命。據統計表明G公司160kA系列電解槽第一代槽的實際平均運行壽命只有1343天，與原設計要求的1500天槽壽命還有一定的差距。因此分析和研究電解槽早期破損原因，探討延長槽壽命的對策，對鋁工業未來的發展是非常必要的。筆者結合自己在G公司160kA系列電解槽的生產實踐和研究心得，僅對生產治理上影響槽壽命的一些因素進行分析和探討。
1 焙燒啟動對槽子壽命的影響
多年的生產實踐證實，槽子的運行壽命與焙燒啟動關系很大，好的焙燒啟動技術對延長槽壽命非常有益。C公司160kA系列電解槽第一代槽全部采用鋁液焙燒啟動技術，而鋁液焙燒有其致命的缺點：通電前把液體鋁添加到陰極上，會引起陰極塊和搗固糊表面快速升溫，使陰極遭受熱沖擊而產生缺陷，同時液體鋁粘度低，在其凝固前有可能滲入陰極中任何細小的裂紋和孔洞，熱脹冷縮，嚴重時會損傷陰極內襯層；焙燒后期，為了獲得將電解槽加熱到運行溫度所必須的鋁液層電壓降，必須調整陽極-鋁液的接觸，既抬陽極(1至2個回轉數 /h)，這樣就會造成電流分布不均，導致槽內升溫速度差別大，從而破壞陰極。G公司160kA系列第一代電解槽啟動初期有16臺槽發生滲鋁的事實，及對停爐大修的電解槽刨爐解剖時發現：槽齡短的槽槽底變形嚴重程度、陰極鋼棒腐蝕、彎曲厲害程度、陰極內襯縫隙充塞鋁和電解質及陰極鋼棒四周生成的鋁鐵合金的量均高于槽齡長的槽，之所以出現這種結果，是因為采用了鋁液焙燒技術及鋁液焙燒本身存在的缺陷所致，因此可以說鋁液焙燒嚴重地影響了G公司160kA系列一代槽的壽命(見表1)。
2 生產技術治理對槽子壽命的影響
生產治理(主要是指技術條件的治理)是影響槽子壽命的另一重要因素。按電解槽的運行態勢，電解槽的生產治理一般可分為非正常期治理(即啟動和啟動初期)、正常期治理和破損期治理(即后期治理)。
2．1 非正常期治理
電解槽啟動初期，要視電解槽的實際運行情況即槽況，逐步地調整好技術條件(如CR、槽電壓、NB間隔，建立起較理想的能量平衡，形成規整的槽堂內形即爐幫)。但c公司160kA系列電解槽的第一代槽在啟動初期，由于供料系統不很正常，經常缺料，或冒、漏料。電解槽經常缺料，突發AE多，槽溫偏高，電解槽長期不能形成穩定的能量平衡，爐幫長期無法形成，側部碳塊長期受電解質的沖刷和腐蝕，并且陰極在高溫下吸鈉膨脹加劇；而電解槽冒料或漏料，則易在爐底形成沉淀，產生沉淀的部位，爐底壓降大，導致爐底電流分布不均，并且有沉淀處陰極過冷，無沉淀處過熱，產生熱應力導致陰極早期破損。這是影響G公司160kA系列一代槽壽命不可忽視的原因之一。另外一個原因是有二個區在電解槽啟動初期開展了快速降CR試驗，即槽子啟動后第16天就開始添加AlF3降CR，之后30天確保CR值降到1．2，同時槽溫度也由970℃降至950℃C左右。由于在快速降CR試驗中，CR和溫度降低頻度過快，同時其它相關的技術條件和操作又沒有匹配好，造成爐底趨冷，形成沉淀或結殼，從而加速了鈉離子的滲透速度，加劇了陰極的膨脹。這可從快速降CR的槽運行情況得以證實：有些快速降CR的槽運行不到90天就開始出現陰極破損(見表2)。
2．2 正常期治理
電解槽啟動后大約80天即可轉入正常期治理。正常期治理的重點是保證電解槽在合理的生產技術條件(主要指槽電壓、CR、電解溫度、兩水平、AE系數等)下平穩運行，形成規整的爐膛。假如技術條件控制不好，會引起槽溫波動，造成內襯各部位溫度的波動，不能形成穩定的爐幫，從而導致內襯孔隙沉積物和生成物的變化，這是加速陰極變形(如上抬、開裂)的主要原因(見表3)。
G公司160kA系列第一代電解槽在轉入正常期后，個別工區調整和穩定技術條件的工作沒有做好，表現在有些槽子鋁水平、溫度、CR波動大，爐子長期無法形成爐幫，爐底溫度忽高忽低，槽子運行總是不能脫離長沉淀、長伸腿或結殼←→化沉淀、伸腿或結殼的惡性循環，產生沉淀或結殼的部位，電阻大，電流不易流過，造成電解槽有沉淀處的陰極偏冷和無沉淀處的陰極偏熱，產生熱應力導致陰極發生早期破損，嚴重影響了槽子壽命；此外，G公司160kA系列一代槽生產中AE系數控制不好，也是影響其槽子壽命的一大因素。一代槽運行期間的平均AE系數高達1．5，頻繁的AE沖擊導致槽子運行過程中不能形成穩定的爐膛。
2．3 破損槽的治理
G公司在第一代電解槽的生產治理中，對最初出現的一批破損槽治理措施不當，表現在：不能準確判定出破損部位，沒有把握可行的修補方法，沒能制訂出合適的識別基準。結果導致這批槽突發漏爐率高，槽齡極短。一般來說，電解槽一旦出現破損，只要及時采取合適的修補方法，槽子還能運行一至二年，而G公司電解槽在發現破損后一般運行不到半年就停了，之所以這樣，一是因為經驗不足，二是因為電解槽的技術條件調整不當。
3 提高槽壽命實踐
3．1 采用焦粒焙燒啟動技術
自1998年開始，G公司大修槽重新啟動時均采取自主開發的焦粒焙燒啟動技術，由于該焦粒焙燒啟動技術焙燒期間陽極電流分布均勻，啟動時先灌電解質液，后灌鋁液，這樣就能使陰極在焙燒時形成的裂紋或孔洞被液體電解質有效填充，從而有效地避免了鋁液焙燒啟動時鋁液滲入給電解槽造成的損害，杜絕了電解槽在焙燒啟動初期就發生破損漏鋁現象，有利于延長槽壽命。自從采用了焦粒焙燒啟動以來，G公司還未曾有1臺電解槽出現早期破損漏鋁現象。
3．2 規范技術條件治理
在電解槽運行期的技術治理雖不能改變槽子本身的設計缺陷和焙燒啟動期間埋下的隱患，但它對提高技術經濟指標和延長槽壽命意義重大。電解槽的技術條件治理要力求實現：電解生產平穩，爐底干凈，爐膛規整。電解鋁生產主要技術條件有槽電壓、CR、電解溫度、兩水平、AE系數，槽電壓設定是否合理首先要視極距是否合理，其次是看電解溫度和CR等，電解溫度是否在合理范圍主要根據電解質的CR等判定，電解質溫度一般要比電解質的初晶點高10度至15度，鋁水平的高低則與電解槽的設計水平有關，假如電解槽的磁場和流場等設計合理則鋁水平可適當低點，這樣有利于降低能耗，至于AE系數不僅與電解槽計算機控制水平高低有關，而且也與槽況有關，因此在制訂電解槽生產技術條件時，一定要視槽子的實際運行情況，不可機械的照搬。
3.3 加強破損槽的修補維護工作
電解槽破損是電解鋁生產上司空見慣的事，碰到電解槽破損時也用不了驚慌，要分析電解槽破損部位和原因，是陰極碳塊開裂、剝層、腐蝕，還是扎固部位破損，根據槽子的破損情況，制定出合理的修補維護措施：采取用鎂磚碎塊、氟化鈣和爐底沉淀的混合物堵塞裂縫或孔洞，并制定出合理的技術條件(如適當提高鋁水平，適當降低AE系數和槽溫度等)，穩定槽況假如方法得當，可延長槽齡100～300天。
4 結束語
影響槽壽命的因素較多，但作為電解槽的治理者和操作者來說，主要靠選擇較好的焙燒啟動技術(如焦粒焙燒啟動)和制定出合理的技術條件等措施，確保槽子爐幫規整、爐底干凈、運行平穩，從而實現延長槽壽命。當然加強對破損槽的修補和維護也是延長槽壽命的有效手段。
參考文獻
[1] 邱竹賢。鋁電解原理與應用。徐州：中國礦業大學出版社，1998。
[2] 程祥等。平果鋁320kA電解槽啟動技術的開發和運用。輕金屬，2003(1)：16-18。
因工作之便，筆者曾對G公司第一代電解槽槽壽命進行了統計分析，鋁電解槽采用160kA電解槽生產技術，電解系列采用大面四點進電技術，設計槽壽命為1500天。第一代電解槽于1994年9月底開始相繼焙燒啟動，由于設計、材料、施工和生產治理等原因，其中第一代槽業已完成使命。據統計表明G公司160kA系列電解槽第一代槽的實際平均運行壽命只有1343天，與原設計要求的1500天槽壽命還有一定的差距。因此分析和研究電解槽早期破損原因，探討延長槽壽命的對策，對鋁工業未來的發展是非常必要的。筆者結合自己在G公司160kA系列電解槽的生產實踐和研究心得，僅對生產治理上影響槽壽命的一些因素進行分析和探討。
1 焙燒啟動對槽子壽命的影響
多年的生產實踐證實，槽子的運行壽命與焙燒啟動關系很大，好的焙燒啟動技術對延長槽壽命非常有益。C公司160kA系列電解槽第一代槽全部采用鋁液焙燒啟動技術，而鋁液焙燒有其致命的缺點：通電前把液體鋁添加到陰極上，會引起陰極塊和搗固糊表面快速升溫，使陰極遭受熱沖擊而產生缺陷，同時液體鋁粘度低，在其凝固前有可能滲入陰極中任何細小的裂紋和孔洞，熱脹冷縮，嚴重時會損傷陰極內襯層；焙燒后期，為了獲得將電解槽加熱到運行溫度所必須的鋁液層電壓降，必須調整陽極-鋁液的接觸，既抬陽極(1至2個回轉數 /h)，這樣就會造成電流分布不均，導致槽內升溫速度差別大，從而破壞陰極。G公司160kA系列第一代電解槽啟動初期有16臺槽發生滲鋁的事實，及對停爐大修的電解槽刨爐解剖時發現：槽齡短的槽槽底變形嚴重程度、陰極鋼棒腐蝕、彎曲厲害程度、陰極內襯縫隙充塞鋁和電解質及陰極鋼棒四周生成的鋁鐵合金的量均高于槽齡長的槽，之所以出現這種結果，是因為采用了鋁液焙燒技術及鋁液焙燒本身存在的缺陷所致，因此可以說鋁液焙燒嚴重地影響了G公司160kA系列一代槽的壽命(見表1)。
2 生產技術治理對槽子壽命的影響
生產治理(主要是指技術條件的治理)是影響槽子壽命的另一重要因素。按電解槽的運行態勢，電解槽的生產治理一般可分為非正常期治理(即啟動和啟動初期)、正常期治理和破損期治理(即后期治理)。
2．1 非正常期治理
電解槽啟動初期，要視電解槽的實際運行情況即槽況，逐步地調整好技術條件(如CR、槽電壓、NB間隔，建立起較理想的能量平衡，形成規整的槽堂內形即爐幫)。但c公司160kA系列電解槽的第一代槽在啟動初期，由于供料系統不很正常，經常缺料，或冒、漏料。電解槽經常缺料，突發AE多，槽溫偏高，電解槽長期不能形成穩定的能量平衡，爐幫長期無法形成，側部碳塊長期受電解質的沖刷和腐蝕，并且陰極在高溫下吸鈉膨脹加劇；而電解槽冒料或漏料，則易在爐底形成沉淀，產生沉淀的部位，爐底壓降大，導致爐底電流分布不均，并且有沉淀處陰極過冷，無沉淀處過熱，產生熱應力導致陰極早期破損。這是影響G公司160kA系列一代槽壽命不可忽視的原因之一。另外一個原因是有二個區在電解槽啟動初期開展了快速降CR試驗，即槽子啟動后第16天就開始添加AlF3降CR，之后30天確保CR值降到1．2，同時槽溫度也由970℃降至950℃C左右。由于在快速降CR試驗中，CR和溫度降低頻度過快，同時其它相關的技術條件和操作又沒有匹配好，造成爐底趨冷，形成沉淀或結殼，從而加速了鈉離子的滲透速度，加劇了陰極的膨脹。這可從快速降CR的槽運行情況得以證實：有些快速降CR的槽運行不到90天就開始出現陰極破損(見表2)。
2．2 正常期治理
電解槽啟動后大約80天即可轉入正常期治理。正常期治理的重點是保證電解槽在合理的生產技術條件(主要指槽電壓、CR、電解溫度、兩水平、AE系數等)下平穩運行，形成規整的爐膛。假如技術條件控制不好，會引起槽溫波動，造成內襯各部位溫度的波動，不能形成穩定的爐幫，從而導致內襯孔隙沉積物和生成物的變化，這是加速陰極變形(如上抬、開裂)的主要原因(見表3)。
G公司160kA系列第一代電解槽在轉入正常期后，個別工區調整和穩定技術條件的工作沒有做好，表現在有些槽子鋁水平、溫度、CR波動大，爐子長期無法形成爐幫，爐底溫度忽高忽低，槽子運行總是不能脫離長沉淀、長伸腿或結殼←→化沉淀、伸腿或結殼的惡性循環，產生沉淀或結殼的部位，電阻大，電流不易流過，造成電解槽有沉淀處的陰極偏冷和無沉淀處的陰極偏熱，產生熱應力導致陰極發生早期破損，嚴重影響了槽子壽命；此外，G公司160kA系列一代槽生產中AE系數控制不好，也是影響其槽子壽命的一大因素。一代槽運行期間的平均AE系數高達1．5，頻繁的AE沖擊導致槽子運行過程中不能形成穩定的爐膛。
2．3 破損槽的治理
G公司在第一代電解槽的生產治理中，對最初出現的一批破損槽治理措施不當，表現在：不能準確判定出破損部位，沒有把握可行的修補方法，沒能制訂出合適的識別基準。結果導致這批槽突發漏爐率高，槽齡極短。一般來說，電解槽一旦出現破損，只要及時采取合適的修補方法，槽子還能運行一至二年，而G公司電解槽在發現破損后一般運行不到半年就停了，之所以這樣，一是因為經驗不足，二是因為電解槽的技術條件調整不當。
3 提高槽壽命實踐
3．1 采用焦粒焙燒啟動技術
自1998年開始，G公司大修槽重新啟動時均采取自主開發的焦粒焙燒啟動技術，由于該焦粒焙燒啟動技術焙燒期間陽極電流分布均勻，啟動時先灌電解質液，后灌鋁液，這樣就能使陰極在焙燒時形成的裂紋或孔洞被液體電解質有效填充，從而有效地避免了鋁液焙燒啟動時鋁液滲入給電解槽造成的損害，杜絕了電解槽在焙燒啟動初期就發生破損漏鋁現象，有利于延長槽壽命。自從采用了焦粒焙燒啟動以來，G公司還未曾有1臺電解槽出現早期破損漏鋁現象。
3．2 規范技術條件治理
在電解槽運行期的技術治理雖不能改變槽子本身的設計缺陷和焙燒啟動期間埋下的隱患，但它對提高技術經濟指標和延長槽壽命意義重大。電解槽的技術條件治理要力求實現：電解生產平穩，爐底干凈，爐膛規整。電解鋁生產主要技術條件有槽電壓、CR、電解溫度、兩水平、AE系數，槽電壓設定是否合理首先要視極距是否合理，其次是看電解溫度和CR等，電解溫度是否在合理范圍主要根據電解質的CR等判定，電解質溫度一般要比電解質的初晶點高10度至15度，鋁水平的高低則與電解槽的設計水平有關，假如電解槽的磁場和流場等設計合理則鋁水平可適當低點，這樣有利于降低能耗，至于AE系數不僅與電解槽計算機控制水平高低有關，而且也與槽況有關，因此在制訂電解槽生產技術條件時，一定要視槽子的實際運行情況，不可機械的照搬。
3.3 加強破損槽的修補維護工作
電解槽破損是電解鋁生產上司空見慣的事，碰到電解槽破損時也用不了驚慌，要分析電解槽破損部位和原因，是陰極碳塊開裂、剝層、腐蝕，還是扎固部位破損，根據槽子的破損情況，制定出合理的修補維護措施：采取用鎂磚碎塊、氟化鈣和爐底沉淀的混合物堵塞裂縫或孔洞，并制定出合理的技術條件(如適當提高鋁水平，適當降低AE系數和槽溫度等)，穩定槽況假如方法得當，可延長槽齡100～300天。
4 結束語
影響槽壽命的因素較多，但作為電解槽的治理者和操作者來說，主要靠選擇較好的焙燒啟動技術(如焦粒焙燒啟動)和制定出合理的技術條件等措施，確保槽子爐幫規整、爐底干凈、運行平穩，從而實現延長槽壽命。當然加強對破損槽的修補和維護也是延長槽壽命的有效手段。
參考文獻
[1] 邱竹賢。鋁電解原理與應用。徐州：中國礦業大學出版社，1998。
[2] 程祥等。平果鋁320kA電解槽啟動技術的開發和運用。輕金屬，2003(1)：16-18。
