[发明专利]一种人造炉膛铝电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽，特别是涉及一种人造炉膛铝电解槽。

背景技术

工业铝电解生产因采用冰晶石、氟化铝等氟化物作为铝电解质主要组分，且电解温度维持在910～960℃之间，因此，铝电解槽内衬或筑炉材料需要经受高温强腐蚀熔体的侵蚀。为了较好地保护铝电解槽内衬，主要是侧部和人工伸腿处，在传统铝电解生产方法中，即在启动后较长一段时间内（一般3个月左右）让电解槽四周自生成一层固体结壳，也就是自生成炉膛，较好地保护了槽侧部和人工伸腿处，以防止电解槽漏炉而早期破损。这种自生成炉膛的好坏不仅影响着铝电解槽的寿命，而且更重要的是直接影响着铝电解槽的技术经济指标。总之，规整的炉膛内型是大型预焙铝电解槽实现低电压、高效、稳定运行以及长寿命的必备条件之一，对现代铝电解生产而言尤为重要。

对于传统的新建或大修后铝电解槽而言，在进入生产前，在经过焙烧与启动过程后，转入非正常生产期。

非正常期的目的主要是建立规整高稳定性的炉膛。为此，在这一时期，电解槽须保持高槽温、高槽电压、高电解质水平、高分子比的工艺技术条件，并在槽四周逐渐形成由α-Al₂O₃与冰晶石组成的固态结壳，以建立规整、稳定的炉膛内型。因此，对于传统铝电解槽而言，非正常期的管理尤为重要，其直接决定着铝电解槽炉膛形成的好坏。

对于传统铝电解槽及其非正常期运行管理而言，仍存在诸多不足：

1）根据不同的槽型、运行条件与技术方案，非正常期一般需要3个月之左右。该时期由于电解槽处于高槽温、高槽电压和高分子比的运行状态，电流效率偏低，使得电解槽运行能耗大幅度提升。

2）非正常期的高温高分子比工艺条件加剧了电解质中钠向阴极的渗透，导致阴极膨胀，严重威胁着阴极内衬的寿命，甚至导致早期破损而停槽，同时，启动后期的高温对铝电解槽的内衬材料也带来严重的考验，增大了内衬材料的热应力集中，也给槽寿命带来不利的影响。

3）传统铝电解槽因依靠非正常期的炉膛自生长，一旦铝电解槽保温结构设计、槽温、铝电解体系间不匹配或工艺条件控制不合理，容易形成畸形的炉膛，因此，这种自生成炉膛的形状可控性差。

4）正因为非正常期形成的炉膛较稳定，这也给后期想要对非正常期形成的畸形炉膛进行调控增加难度，比如，当在非正常期内形成的炉膛伸腿过长，导致后期生产中铝电解槽水平电流增加，槽稳定性显著降低，效率下降。而理想的伸腿长度为至阳极的正投影处，想要对过长的伸腿进行规整难度较大，因为正常生产期低分子比铝电解质的初晶温度比非正常期高分子比的要低20～40℃，如一味通过阳极效应来增加槽温，使过长伸腿熔化，但这同样增大了其他位置炉膛熔化的风险，处理不当甚至可能导致漏炉；如用人工或多功能天车处理，增大了劳动强度和槽散热量，效果也不理想。还有如在铝液-电解质界面处炉膛厚度较薄，容易导致铝的溶解损失加大，电流效率下降，即便后期有意识地对炉膛较薄部位进行规整，但新增形成的炉膛稳定性显著下降，在电解过程容易因生产（工艺条件、操作管理质量等）的波动而消耗。

由此可见，传统铝电解槽自生成的炉膛仍存在很多不足，且容易导致能耗高、效率低、生产不稳定且增加槽破损风险，给后期生产管理增大难度。为此，本发明提出了一种人造炉膛铝电解槽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有利于低极距下提高电流效率，可实现铝电解槽低耗高效高稳定运行，同时有利于延长槽寿命的人造炉膛铝电解槽。

为了解决上述技术问题，本发明提供的人造炉膛铝电解槽，包括槽壳、电解槽底部内衬、阴极炭块、阳极炭块和浇注料，在所述的沿槽壳的内侧四周内侧砌筑有由耐电解质熔体腐蚀绝缘材料构成的人造炉膛伸腿和人造炉膛炉帮，所述的耐电解质熔体腐蚀绝缘材料是由Na₃AlF₆、K₃AlF₆、Li₃AlF₆、NaF、KF、LiF、AlF₃、CaF₂、MgF₂、Al₂O₃、MgO、MgAl₂O₄中的一种或多种组成。

所述的人造炉膛伸腿的伸腿长度至所述的阳极炭块的正投影阴极表面处。

所述的人造炉膛炉帮至所述的阳极炭块的大面距离为5cm～20cm，与所述的人造炉膛炉帮至所述的阳极炭块的小面距离为5cm～25cm。