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
• 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
3.延长槽寿命措施及有效性分析
根据仿生学原理，确定影响电解槽寿命的五个环节 ➢ 电解槽结构设计 ➢ 材料选择 ➢ 筑炉工艺 ➢ 焙烧启动技术 ➢ 生产操作
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。
石墨粉焙
温度梯度小，可弥补
石墨价格高，操作复杂，石墨电阻较
烧
内衬缺陷，电解质洁净 低，升温缓慢，焙烧时间较长。
燃料焙烧
可达到很均匀的温度
分布，加热速度可控，不 需电能，无阳极氧化问 题，能耗低，外能源预 热。
1860.4 1882 1524 1629
2006.7 1879.5 1749 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
3.2.3 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
启动 方法
干法启动
特点
优缺 点
靠弧光放电， 熔化冰晶石造 液
电压波动大， 在10-30V之间
湿法启动
无效应启动
有效应启动 低AE启动 高AE启动
控制电压在10V以 AE电压在 AE电压在 内，慢慢熔化固体 12V以下 12V以上 料造液
优点
缺点
铝液焙烧 焦粒焙烧
过程简单、平稳，最
终温度分布较匀、碳块氧 化少、电解质洁净
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。
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
阳极电流分布控制较难，易出现局部温
阴极和捣固糊表面氧化破坏，易出现阴
极裂缝、上抬和削落，启动困难，启动效应 时间长，设备复杂，操作难度大，需要维 修，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
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。
延长铝电解槽寿命 技术和方法
中铝贵州分公司 龚春雷
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
启动时炉底温度 高，并且电解质中 碳渣不易分离
碳渣易从电解质中分 离出来
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
内容
铝液焙烧 混合料焙烧
启动槽数量（台）
96
138
阴极破损或剥层数量
19
4
（台）
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。
➢ 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。
• 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 • 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）
➢ 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； ➢ 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。
➢ 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
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。
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 ➢ 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
3.4.2 新工艺概念的提出和应用
新工艺的特点是有效控制针振、冷热
好的工艺更需好的执行!
➢ 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。
3.4 正常期电解槽管理
3.4.1 装备技术的创新 ➢ 自适应技术及点式下料系统的开发应用 ➢ 分布式技术的开发应用 ➢ 电解计算机管理程序的开发应用 ➢ 模糊控制技术的开发应用
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
➢ 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