[发明专利]一种监测和准确判断在线电解槽阴极内衬破损的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解铝冶炼行业，具体地说是涉及一种监测和准确判断在线电解槽阴极内衬破损的方法。

背景技术

国内外电解铝企业都有对电解槽的阴极破损判断方法，主要有以下2种：

1）铁、硅含量监测法

国内电解铝企业通用的方法都是采取监测铁、硅含量变化的办法来判断阴极内衬或阴极碳块是否破损。通过定期对原铝液取样化验，当电解槽铝液中的铁含量持续升高时，加大取样化验频次，短时间内铁含量快速升高时，则判断该槽的阴极钢棒可能熔化（而不是肯定），同时通过排除阳极钢爪熔化、打壳锤头熔化、硅含量是否持续上升的方式来判断阴极内衬是否破损。这种方式存在以下几个方面的弊端和不足：

⑴ 由于该方法判断的工作程序较多，人为因素增多，人员素质参差不齐，大大降低了对阴极内衬在线破损判断的准确性，判断失误现象较多。由于造成电解槽铁含量升高的因素较多，如：阴极内衬破损造成钢棒融化，阳极钢爪融化、打壳锤头融化、电解槽操作维护检修的铁质工器具融化，这些因素都可能造成电解槽铁含量升高，所以要确定是否内衬破损，还需用排除法检查其它情况是否存在。所以，某电解槽发现铁含量升高后，还需通过检测阳极钢爪近期是否熔化、检测打壳锤头近期是否熔化，排除后，根据硅含量的变化进行佐证，来提高判断准确性。

（2）该方法判断阴极破损需要的工作量较多，判断人员的技术能力要求较高。原方法判断时，需要收集该电解槽内衬施工过程的资料、焙烧启动及正常生产过程的所有相关资料，如：内衬施工检查各项记录、相关内衬供货材料的各项证明文件、检查记录，启动和生产过程中许多工艺参数的（温度、电流大小、电压、铁硅化验分析等）变化过程记录，然后对可能引起内衬破损的各种情况进行分析和判断，决定是否属于内衬破损。

（3）该方法造成的辅助检查、监测的工作量加大。例如：当电解槽铁含量较正常较大后，由于电解铝企业担心该电解槽漏炉，通常将该槽列为异常槽对待，需长时间对该电解槽许多部位的温度、外观细节进行检查和监测、防止随时漏炉。

（4）该方法拖延了判定该槽破损的准确时间，错过能够对电解槽进行小修处理的有利时机，甚至造成漏炉事故的发生。由于担心电解铝企业在电解槽寿命、产量、以及操作管理行为上进行考核，具体判断和操作的人员往往会采取一些保守方法（切割钢棒、摸底补扎镁砂、调整电解槽工艺技术条件等）来对待已经破损而未能确定破损的电解槽，使得电解槽暂时渡过危险期（铁硅含量暂时降低并趋于稳定），实际上给该槽留下了更大的隐患，造成铝业渗入阴极内衬量更多，炉底隆起并扩大等情况，此后，一旦该槽停止生产，基本上只能大修处理，不具备小修处理的条件（小修成本比大修成本小的多，一般只有1/5以下）；而且由于判断的准确性不高，最终造成电解槽漏炉现象也很多，漏炉的结果是损失较大，甚至会造成整个系列电解槽彻底停产的重大事故。

（5）明显缩短系列电解槽平均槽龄，增加铝产品生产成本，给企业带来较大的经济损失。

当电解槽铁、硅含量短时间内持续升高，通常采取a.加大对原铝液取样化验频次，b.加强对电解槽槽壳、钢棒温度的监测，c.检查并排除阳极钢爪熔化、打壳锤头熔化、铁质工器具掉入槽内，d.用工具对疑似破损部位进行摸底。

目前国内对电解槽的内衬破损的监测手段基本上相同，都是采用铁硅检测判断法。其他方法仅处于试验和论证阶段，如：阴极钢棒在线电流、温度监测等方法，这些方法存在投资较大、投入人工较多、人员素质要求高、维护费用较高等缺点，管理繁琐、实用性较差，不适合早国内电解铝企业普及。国内部分技术能力较差的铝电解企业为规避是漏炉事故频发，通过加大计划停槽力度、牺牲电解槽寿命的办法来解决，使得企业电解槽的平均寿命较低、降低经济效益、增加废旧内衬的排放。电解槽漏槽通道根据现场清刨观察与资料查阅总结有有三种，（1）阴极破损产生裂纹铝液从阴极处渗入阴极内，熔化阴极钢棒造成通道从阴极钢窗口流出、（2）阴极之间扎固缝破损，铝液顺阴极侧面向下渗透，到阴极下表面熔化阴极钢棒造成通道从阴极钢窗口流出、（3）人造伸腿与阴极结合处破损产生裂缝铝液渗入，熔化阴极钢棒造成通道从阴极钢窗口流出。这三种漏槽都是铝液通过熔化阴极钢棒产生通道后在从阴极钢窗口处漏出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种能够快速、准确地判断在线生产的电解槽阴极内衬是否已经破损，而且成本较低，容易操作的监测和准确判断在线电解槽阴极内衬破损的方法。