[发明专利]铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺及装置

说明书

本发明涉及冶金电解技术领域，具体地说是一种铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺及装置。

现有技术中，目前的铝电解预焙槽的焙烧启动方法一般采用铝液焙烧法(如美国专利US4181583)和焦粉焙烧法(日本专利JP55006965)。这两种方法对铝电解槽的使用寿命来讲，都存在较为严重的缺陷。铝液焙烧法启动工艺虽然方便，但对铝电解槽的使用寿命来说却是非常不利的。因为，液体金属可通过炭块内衬的任何一个小裂缝进入阴极内部，并与耐火材料与保温材料发生反应，形成腐蚀空腔，并进而发生漏炉。此外，由于高温液体金属的直接加入，导致阴极表面和扎糊的温度迅速升至与液体金属相近的温度。铝电解槽在启动初期断面温度梯度较高，在热应力的作用下，很容易使阴极炭块产生裂纹，从而降低铝电解槽的使用寿命。焦粉焙烧是在阳极和阴极之间用一层焦炭作为“加热介质”，通过接触电阻产生热能，以达到焙烧铝电解槽的目的。而这种方法在焙烧初期的断面温度梯度不是很大，但随着焙烧的进行，炭块表面温度梯度逐渐加大，产生热应力不均匀，可导致变形和炭块破裂。据有关文献报导，焦粉焙烧还会使局部过热，焙烧终了时测得阴极表面过热和温度分布不均，局部温度高达1600℃，温差高达1100℃，因大温度梯度引起的底部炭块裂纹在焦粉焙烧中也是常见的。

本发明的目的是在于提供一种提高铝电解槽使用寿命、安全可靠、经济实用、生产效率高的气体焙烧启动工艺及装置。

本发明通过以下技术方案来加以实现：

铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺及装置由燃烧喷射装置(1)、阴极(3)、阳极(4)、空腔(5)、密封盖板(8)等组成，其中：燃烧喷射装置(1)由燃烧器(6)、燃烧室(7)、喷管(2)组合构成。燃烧喷射装置(1)按等流量方式配置至少两个以上的喷管(2)，喷管(2)为扁平形结构。气体或液体燃料由燃烧喷射装置(1)燃烧后产生的高温烟气由喷管(2)直接喷入铝电解预焙槽阴极(3)与阳极(4)之间的空腔(5)，焙烧铝电解预焙槽在72～96小时内达到启动所需的阴极(3)的表面温度为850℃～950℃，阴极(3)的底部温度为600℃以上。焙烧启动工艺及装置的燃料为气体或液体燃料。焙烧启动工艺按升温曲线给定燃料负荷供给，其供给方式为阴极(3)的表面温差为0℃～150℃，阴极(3)的底部温差为0℃～150℃，焙烧终结时阴极(3)的表面温度为850℃～950℃，阴极(3)的底部温度为600℃以上。密封盖板(8)在焙烧期间使整个铝电解预焙槽的内部形成一个烟气循环，并使通过顶部的散热量足够小，以减少铝电解槽上部热量的散失。

附图1为铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺示意图。图中1为燃烧喷射装置，2为喷管，3为铝电解预焙槽的阴极，4为铝电解预焙槽的阳极，5为阳极与阴极之间的空腔，8为密封盖板。

附图2为铝电解预焙槽气体启动工艺的燃烧喷射装置结构示意图。图中6为燃烧器，7为燃烧室，9为气体或液体燃料接管，10为空气接管。

附图3为喷管的结构示意图。

附图4为铝电解预焙槽焙烧升温曲线示意图。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详述。

燃烧喷射装置(1)中的燃烧器(6)与燃烧室(7)用螺栓固接，燃烧器(6)与燃烧室(7)之间衬垫石棉板或石棉绳，防止燃烧喷射装置(1)中的高温烟气外泄。喷管(2)经螺栓固接于燃烧室(7)上，喷管(2)与燃烧室(7)之间衬垫石棉板或石棉绳。燃烧器(6)的气体或液体燃料接管(9)、空气接管(10)经耐压软管连接到相应的流量控制系统，由燃料源供应燃料，空气源供应空气。阳极与阳极之间的间隙用密封盖板(8)覆盖，阳极与周围电极之间用密封盖板(8)覆盖，并用石棉纤维填充密封盖板(8)的周围。铝电解预焙槽焙烧启动按规定的焙烧升温曲线升温，焙烧时间72～96小时内阴极(3)的表面温度达到850℃～950℃，阴极(3)的底部温度达到600℃以上。其中，在350℃左右保温使扎糊内结晶水析出，避免阴极(3)的表面和内部产生裂纹；在600℃～650℃左右保温使扎糊充分焦化，避免后期开裂；在650℃以后快速升温可避免阴极(3)在高温下不烧损。当阴极(3)的表面升温至900℃左右时，开始准备铝电解槽启动所需的电解质，在升温的同时，快速灌入适量的电解质。电解质到位后，降阳极与电解质接触，关闭燃料供应源并准备拆除焙烧装置。通电至1/4倍全电流，维持10分钟左右，在确认没有异常情况下，通电至1/2倍全电流，维持10分钟。再确认无异常情况最后通入全电流，在通电的同时，拆除密封盖板(8)。

本发明的焙烧启动工艺具体实施步骤如下：

1)准备阶段