[发明专利]一种有效延长铝电解槽使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解方法，特别涉及一种能延长大型曲面阴极铝电解槽寿命的方法，属于电解技术领域。

背景技术

我国大型铝电解槽的平均使用寿命均较低，一般为1500天左右；国外先进国家同类型的电解槽的平均使用寿命可以达到2500天左右,国内铝电解槽使用寿命总体水平与国外相比差距较大。由于铝电解槽使用寿命直接影响电解铝的生产成本和生产效率，因此开展延长大型铝电解槽使用寿命的研究，对发展我国铝电解工业具有重要的意义。就目前铝电解生产现状而言，影响铝电解槽使用寿命的因素较多，其中，侧部漏槽和底部漏槽占到80%以上，侧部漏槽是因炭块破损或侧部人造伸腿结构发生断裂、电化学的腐蚀、剥落及氧化所导致；底部漏槽大部分是因阴极炭块发生断裂所导致，同时由于铝电解槽阴极炭块之间、阴极炭块与槽体周边之间的大小缝隙是用炭糊扎固而成，容易发生层状剥离、开裂及脱落，导致铝液及电解质液渗入缝隙而破损槽底，这也是底部漏槽的重要因素之一。而引起上述阴极炭块、扎糊及人造伸腿等内衬结构破损、剥离、剥落的根本原因是：金属钠膨胀并向内衬结构快速渗透，使炭素内衬结构发生剧烈膨胀而导致内衬结构破损、剥离、剥落；其次，大量的炉底沉淀物及不规程的炉膛结构导致水平电流增大，从而使电流局部集中，最终导致铝电解槽碳素内衬的膨胀、破损等，影响电解槽的正常使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种能有效抑制电解槽阴极炭块、扎糊及人造伸腿等内衬结构破损、剥离、剥落，延长电解槽使用寿命、降低生产成本的方法及装置。

本发明在阴极内衬表面设涂层，所说的涂层为硼化钛-碳胶涂层，并通过加热固化器对涂层进行固化、碳化。

本发明通过下列技术方案完成：一种有效延长铝电解槽使用寿命的方法,其特征在于经过下列步骤：

A、分别对安装在电解槽内的曲面阴极炭块表面及其沟槽表面、两两曲面阴极碳块之间的碳糊扎固成的炭帽表面、阴极伸腿表面，涂覆硼化钛-碳胶涂层，其涂层厚度为3～8mm；

B、将数个加热固化器依次置于电解槽内，升温加热至150～180℃，对步骤A的涂层进行加热固化12～18小时；

C、在阴极炭块上按常规铺设焦粒后，对电解槽进行焙烧，使涂层在焙烧过程中碳化，焙烧至电解槽启动温度后，按常规注入电解质后，即启动电解槽工作。

所述步骤A的硼化钛-碳胶涂层由下列质量百分比的组分组成：TiB₂ 20～22 %，环氧树脂15～20 %，二乙烯三胺24～27 %，碳纤维0.3～0.8 %，余量为石墨粉；并经过所述组分的充分混匀后，得硼化钛-碳胶涂层。

所述步骤B的加热固化器包括置于电解槽槽体的平板，间隔固定在平板下方的数块立板，每一立板下端间隔设数个通孔，形成数组通孔，每一组通孔内设置一根电加热棒，每一根电加热棒的两端分别设为螺杆，螺杆与螺母配接，以对电加热棒进行固定。

所述步骤B的加热固化器数量及长度、高度，视电解槽容积大小而具体确定。

本发明具有下列优点和有益效果：

（1）在阴极炭块表面涂覆硼化钛-炭胶涂层后，有效提高铝液与曲面阴极炭块的湿润性，减少槽底沉淀，大幅度降低槽底压降，减少水平电流，延长电解槽使用寿命；

（2）在曲面阴极伸腿上涂覆硼化钛-炭胶涂层后，有效保护了伸腿和立缝间的碳糊扎固体表面，降低了碳糊扎固体在焙烧启动过程中吸钠的几率，避免启动初期因大量吸钠而产生的膨胀应力和高温热膨胀应力，所导致的阴极内衬及槽壳产生形变，甚至破损、漏槽等；同时有效降低铝电解槽生产过程中的水平电流，减少电解质和金属钠对电解槽阴极伸腿的渗透和破坏，降低铝液从阴极伸腿渗漏的机率。

（3）在曲面阴极炭块沟槽内表面及两两曲面阴极碳块之间的碳糊扎固成的炭帽表面涂覆硼化钛-炭胶涂层后，由于涂层对铝液的湿润性良好，能降低铝液的波动，使铝液镜面平静，为降低槽电压生产提供可能，有利于节能减排，同时能排挤氧化铝沉淀物返回电解质重新参加反应，一方面能降低沟槽沉淀物的堆积，延长曲面阴极炭块抑制铝液波动的作用，另一方面，不会在炉底结壳，使炉膛长期保持规整稳定，保证电解槽高效平稳运行，使电解槽电流能均匀通过阴极表面，减小炉底压降，降低电解槽电耗，提高电流效率，降低铝液从阴极碳糊扎固体渗漏的机率。

（4）根据糊料及硼化钛-炭胶涂层特性，用加热固化器进行升温加热，不仅使涂覆的硼化钛-炭胶涂层充分固化，还能有效控制碳素与硼化钛的热应力，避免因热应力大而造成硼化钛-炭胶涂层的剥离或开裂。