延长大型预焙槽寿命的生产实践.doc

延长大型预焙槽寿命的生产实践 党建平1 胡金平2 景翠林2 孙建新2 中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙 410083 2.山西关铝股份有限公司，山西运城044001） 摘 要：本文分析某公司3台200kA级大型预焙槽侧部内衬早期破损的主要原因是：铝电解槽热损失分布不合理，局部熔体冲刷严重等原因，并采取“侧部重造”补救办法对 侧部内衬破损处进行修补。经实践证明，该办法技术上可行，经济上合理，具有一定推广价值。 关键词：铝电解槽 槽寿命 侧部重造 我国已跻身于全球产铝大国之列。据有关专家预测[1]，按照目前铝工业的发展速度（包括地方私营小企业），我国的原铝产量在2002年有可能居世界第一，然而我国电解槽槽寿命短（平均槽寿命不到国外的一半）却是摆在国内铝行业同仁面前亟待解决的严峻问题。槽寿命长短不仅关系到企业经济效益的好坏，而且随着国家对环境保护的日益重视，大修槽产生的有毒废炭衬如何处理或再生利用，也是一个亟待解决的世界性难题（废炭衬中有26种[2]有毒物质被列入美国有毒污染物清单K088）。因此，研究如何最大限度地延长槽寿命将具有极其重要的经济效益和社会效益。据国际国内有关报道与资料显示，大型预焙槽因侧部内衬原因造成大修的占相当大的比例，故研究侧部内衬早期破损对延长槽寿命具有重要意义。影响槽寿命长短的综合因素包括：设计、材质、砌筑、焙烧启动及操作管理等各方面。上世纪80年代末，有人对铝电解槽寿命的影响因素进行了系统统计和分析[3]，认为以上五个环节的相对重要性百分数分别为设计20%，材质10%，筑炉20%，焙烧启动25%，操作管理25%。近年来，随着大型预焙槽计算机控制技术的应用和操作水平提高，操作管理因素影响所占的百分比降低，而设计与材料的重要性则有所增加。当然，影响槽寿命的因素不是孤立的，而是相互关联的。本文在分析某公司3台200kA大型预焙槽侧部内衬早期破损原因的基础上，采取了相应的补救措施，从而有效的延长了槽寿命． 作者简介：党建平（1967—）,男,高级工程师 1、侧部内衬早期破损原因 众所周知，国内预焙槽普遍存在炉帮形成不好的通病，这一结果的产生与大型预焙槽整体设计不足有一定关系。现代大型预焙槽在设计上要求加强侧部散热和底部保温，在工艺上力求要有一个合理的操作规程与适宜的技术条件匹配。铝电解槽热损失分布数据可以作为评价铝电解槽设计和工艺合理性的一个主要参考依据。图1给出了预焙槽典型的热损失分布数据。 图1 铝电解槽典型的热损失分布 某公司2001年4月委托国内某研究院对其200kA电解槽热损失分布进行测 试[4]，具体测量数据（折合成电压）见表1： 表1 某公司200kA电解槽各部位热损失分布列表 508#槽 702#槽 折合电压 百分数 折合电压 百分数 电解烟气 0.515 26.71 0.523 26.07 槽罩板 0.168 8.71 0.207 10.32 槽沿板 0.052 2.7 0.053 2.64 槽壳侧部 0.806 41.8 0.9 44.87 阴极钢棒 0.187 9.7 0.092 4.59 槽 底 0.199 10.32 0.233 11.62 合 计 1.928 100 2.006 100 以电解槽槽沿板所在的平面为界限将电解槽分为上半部和下半部，各部位热损失实测值与典型值相比较，见表2： 表2 某公司200kA电解槽各部位热损失分布与典型值比较 项 目 电解槽热损失分布 典型值 百分数 百分数 槽上部 电解烟气 38.58 50 槽罩板 槽沿板 槽壳侧部 43.33 35 阴极钢棒 7.15 8 槽 底 10.97 7 合 计 100 100 从表2可以看出，某公司200kA代表槽各部位散热量与典型值比较存在一定差异，以槽沿板所在平面为界限将电解槽分为上半部和下半部，上半部散热量小于典型值，下半部散热量大于典型值，尤其是侧部。事实上，在运行1年以后出现了炉帮发红现象，根据现场对槽膛检查结果来看，发现侧部较空，甚至侧部炭块局部没有任何结壳。同时测量槽侧部散热孔温度较高，且高温区集中在大面的第7根阴极钢棒与第12根阴极钢棒之间所对应的侧部槽壳部 位，而且研究院对某公司铝电解槽熔体运动状态一项测量结果也证明了这一点，见图2、图3。 图2 508号槽流场分布图 图3 702号槽流场分布图 图2、图3显示出：电解槽熔体的流动呈不对称的漩涡运动。 上述说明在电解槽的漩涡分流处是铝液和电解质流动冲刷最强烈的地方，正好对应于电解槽两大面（即A侧大面与B侧大面）的第7根阴极钢棒与第12根阴极钢棒之间所对应的侧部槽壳部位，造成该处炉帮不易形成，侧部