1. 前 言

延长铝电解槽寿命是降低电解铝生产成本的需要。
延长铝电解槽寿命是环境保护需要。
延长铝电解槽寿命是追赶国外先进技术的需要。 国内出现 3000天以上的电解槽是延长电解槽寿命 技术成功的标志。
2. 影响铝电解槽寿命的主要因素

2.1 铝电解槽内衬破损直接影响槽寿命 铝电解槽内衬破损的成因
1879.5 1598.5
3.1.2 筑炉工艺和施工质量的把关

阴极碳块组装质量
扎固糊温度及扎固压力控制
针对薄弱部位，强化扎固质量 根据筑炉材料的性质，制订技术措施和施工方案 完善电解槽内衬砌筑检查规程，保证施工工程质量
3.1.3 新型内衬材料的开发应用

30%石墨阴极碳块的工业应用，提高抗钠侵蚀和 膨胀能力
缩短非正常期
快速降低分子比和电解温度，提高铝水平。
延长非正常期
增加电解槽的过渡期，缓慢降低电解温度、分子比，
铝水平相对较低。
3.3.2 非正常期管理分析与评价

电解槽采用碱性电解质启动之后，缓慢提高酸度 有利于降低阴极压降。
缩短非正常期能获得短期高电流效率。
缩短非正常期，电解槽产生热震，阴极破损机率 增加。 增加过渡期，符合“不至在内衬中形成非正常期 的温度梯度以及减少由此造成的内衬材料损坏” 的工艺要求。
2.3 铝电解槽停槽的条件 槽壳温度、槽壳变形程度 原铝质量 电流效率
3.延长槽寿命措施及有效性分析

根据仿生学原理，料选择 筑炉工艺 焙烧启动技术 生产操作
3.1 电解槽结构设计、筑炉工艺操作 以及筑炉材料选择

3.1.1电解槽结构设计
3.4 正常期电解槽管理
• 阴极碳块局部破损 • 捣固糊局部破损 • 侧部碳块局部破损
铝电解槽内衬破损的机理
• 热冲击产生的热应力不均 • 阴极内衬吸钠产生应力不均 • 机械磨损以及阴极表面的副反应
2. 影响铝电解槽寿命的主要因素

2.2 铝电解槽运行状况间接影响槽寿命 铝电解槽经济槽寿命
• 维护成本低 • 潜在危害小 • 技术指标好
内容 启动槽数量（台） 阴极破损或剥层数量（台） 铝液焙烧 96 19 混合料焙烧 138 4
所占比率
19.5%
2.9%
中铝贵州分公司推广应用混合料焙烧启动技术后，
平均停槽槽龄增加305.5天。
3.3 非正常期管理技术的评价

3.3.1 三种非正常期技术管理的特点 三个月非正常期
严格执行原日方基准。
• 窄炉面
3.1.1 电解槽结构设计

电解槽结构设计对槽寿命的影响实例
贵州分公司186KA电解槽与160KA电解槽停槽槽龄统计 槽型 2004年 2005年 2006年 2007年 平均
186KA槽 1709 （天） 160KA槽 1492 （天）
1860.4 1882 1524 1629
2006.7 1749
阴极碳块、耐火材料及绝热材料的垂直温度梯度； 预热焙烧期间阳极（阴极）电流分布； 最终阴极表面平均温度； 最终阴极表面温度分布。
3.2.3 混合料、铝液启动阶段对比分析
3.2.3.1 干法、湿法启动的特点分析 湿法、干法启动特点及优缺点分析对比表
湿法启动
启动 方法
干法启动
靠弧光放电， 熔化冰晶石造 液
混合料焙烧电流分布均匀较好。
焙烧过程温度场分布
混合料焙烧能有效控制 850℃等温线，横向温度分布 均匀。
焙烧过程电压变化曲线
混合料焙烧冲击电压低，焙烧过程电压下降平缓；铝 液焙烧冲击电压高，焙烧过程电压波动大。
3.2.2.2 焙烧环节的对比分析

评判焙烧效果的数据资料
预热焙烧期间加热速率，即升温过程；
铝电解槽较佳设计效果
• 侧部散热，底部保温； • 钢壳强度高，变形小； • 下料器布局利于氧化铝溶解扩散，浓差变化小； • 母线配置均衡槽内磁场分布，铝液流速适当。
3.1.1 电解槽结构设计

高效大容量电解槽结构设计特点
• 四端、五端、六端进电 • 单围带摇篮架式 • 四点交替下料 • 模糊控制技术

3.2.2.1 预热方式的对比分析 铝液焙烧预热
铝液高温热冲击是造成电解槽产生早期破损的主要原因。
混合料焙烧预热
符合“缓慢加热，均匀升温” 原则 ，为延长槽寿命创造 条件。
3.2.2.2 焙烧环节的对比分析
焙烧过程升温曲线

混合料焙烧更接近于理想的升温曲线。
焙烧过程阴、阳极电流分布
无效应启动
有效应启动 低AE启动 高AE启动 AE电压在 12V以上
特点 优缺 点
控制电压在10V以 AE电压在 内，慢慢熔化固体 12V以下 料造液
电压波动大， 在10-30V之间
启动时炉底温度高， 碳渣易从电解质中分 并且电解质中碳渣 离出来 不易分离
3.2.3.2 启动效果对比

贵州分公司不同焙烧技术阴极破损或剥层统计
上下复合侧部炭 - 氮化硅的工业应用，提高电解 槽侧部散热能力
异型阴极碳块的工业应用，提高铝电解技术经济 指标
3.2 大型预焙槽预热焙烧启动技术分析评价
3.2.1 铝电解槽常用焙烧方法及优缺点比较
焙烧方法 优点 过程简单、平稳，最 终温度分布较匀、碳块氧 化少、电解质洁净 容易控制，焙烧时间 较短，48-72小时，启动 效应电压低，可弥补内衬 缺陷 温度梯度小，可弥补 内衬缺陷，电解质洁净 缺点 灌铝时对冷的阴极、捣固糊表面产生热 冲击。铝液渗透到阴极裂缝中，影响寿命。 焙烧时间长。初期升温过快，温度梯度大， 能耗高。 阳极电流分布控制较难，易出现局部温 度过高及局部欠烧情况。温度梯度较大，阴 极电流分布不均，电解质含碳高，能耗略高， 操作复杂。 石墨价格高，操作复杂，石墨电阻较低， 升温缓慢，焙烧时间较长。
铝液焙烧
焦粒焙烧
石墨粉焙 烧
燃料焙烧
可达到很均匀的温度 阴极和捣固糊表面氧化破坏，易出现阴 分布，加热速度可控，不 极裂缝、上抬和削落，启动困难，启动效应 需电能，无阳极氧化问题，时间长，设备复杂，操作难度大，需要维修， 能耗低，外能源预热。 安全措施、有害气体防护等要求较高。
3.2.2 混合料焙烧与铝液焙烧应用情况 对比