CN103981539B - 铝电解槽停槽后阴极保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有色冶金技术领域，特别涉及铝电解槽停槽后阴极保护方法，包括以下步骤：在铝电解槽的阴极炭块组、人造伸腿和侧部炭块的表面均喷覆煤焦油层；在干燥后的煤焦油层的表面再覆盖一层防透气薄膜；在防透气薄膜上覆盖防止防透气薄膜移动的压层。未经过本发明所提供的保护方法保护修复后的铝电解槽的阴极，因为使用时长时间暴露在空气中，阴极被空气中的水分和氧气侵蚀，在高温以及外界较强的压力作用下，铝电解槽的阴极会明显出现阴极脱层，表面开裂现象；经过保护后的铝电解槽的阴极的脱层的概率为零，表面开裂现象在半年时间内减少70%，铝电解槽的修补次数明显减少，停槽频率由之前的10%降低至2%，大大节约了补炉成本和休槽成本。
Description
技术领域
本发明属于有色冶金技术领域，具体而言，涉及铝电解槽停槽后阴极保护方法。
背景技术
目前铝工业均采用炭阳极和炭阴极，电解过程总的反应方程式为：(如果阳极气体组成是70％CO2+30％CO时)
这种电解质熔液在950℃左右密度大约为2.1g/cm3,比同一温度下铝液2.3g/cm3小10％左右，因而能够保证电解过程中铝液与电解质熔液分层。在这种熔液里基本上不含有比铝更正电性的元素，从而能够保证电解产物铝的质量。此外，冰晶石一氧化铝熔液基本上不吸水，在电解温度下它的蒸气压不高，具有较大的稳定性。
当电流通过电解质时，使这些物质组成在电极上分离出来的现象叫做电解，盛电解质的装置就叫做铝电解槽。
在正常生产时，铝电解槽的槽底积存一定数量的金属铝，这个金属层的表面就是阴极表面，它与电解质直接接触，因而必然有部分金属溶解到电解质中去，阴极金属铝溶解到电解质中是降低电流效率的主要原因。影响铝在电解质中的溶解度的最大因素是温度，温度愈高，铝的溶解损失愈大。根据对铝电解槽的多次测量表明，温度每升高10℃，电流效率大约降低1％-2％。因此，铝电解槽力求保持低温操作，对于提高电流效率是有好处的。
铝电解生产过程：主要是以冰晶石一氧化铝熔液做电解质，碳素材料为阴极和阳极，直流电从阳极导入，经过电解液和铝液层后从阴极棒导出，直流电的作用是以热能形式保持冰晶石、氧化铝等原料呈熔融状态和实现电化学反应，反应结果在阳极上生成二氧化碳和一氧化碳气体，在阴极上析出液态金属铝。随着电解过程的进行，析出的铝被蓄积起来，周期地从铝电解槽中取出来，取出的铝从电解厂房送往铸造部门，经过相应的处理后浇铸成各种规格的坯锭。
电解铝生产的主要设备—铝电解槽在安装完毕后，要经过焙烧和开动阶段后才能转入正常生产，一般能持续进行生产3-5年，有时由于槽内衬早期发生破损，严重影响铝的产量、质量或发生漏槽危险时，便将铝电解槽停槽检修，检修好以后经过焙烧开炉再恢复生产。
通常，铝电解槽在停槽后需要进行小修和大修，以便在合适的时候投入运行。如果修完后不及时投入生产，其阴极便裸露在空气中，空气的水分和氧气会渗入阴极表面，造成阴极的受潮和风化。
而小修后铝电解槽由于其阴极表面和缝隙中会残留炭化铝等物质，这些物质会与水发生化学反应，而且长期裸露在空气中，在焙烧过程中受到热应力的作用极易脱层，这些都会造成阴极的早期破损，从而降低铝电解槽的寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝电解槽停槽后阴极保护方法，以实现铝电解槽停槽检修后对于铝电解槽阴极的保护，进而延长铝电解槽的使用寿命。
在本发明实施例提供了一种铝电解槽停槽后阴极保护方法，包括以下步骤：
在铝电解槽的阴极炭块组、人造伸腿和侧部炭块的表面均喷覆煤焦油层；
在干燥后的所述煤焦油层的表面再覆盖一层防透气薄膜；
在所述防透气薄膜上覆盖防止所述防透气薄膜移动的压层。
进一步地，煤焦油层的厚度为2-5mm。
进一步地，每1cm2喷覆的所述煤焦油的量为3mg/cm2-5mg/cm2。
进一步地，还包括抗氧化薄膜；
所述抗氧化薄膜覆盖在所述煤焦油层上，所述防透气薄膜覆盖在所述抗氧化薄膜上。
进一步地，所述防透气薄膜为塑料膜。
进一步地，所述压层为氧化铝粉末层、或者高炉煤渣层。
通过本发明实施例提供的铝电解槽停槽后阴极保护方法，能够延长铝电解槽的使用寿命。煤焦油为炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一，在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状，通常的用途中也将其作为燃料使用。在本发明中，将煤焦油喷覆在修复好的铝电解槽的阴极表面，使其将铝电解槽的阴极、人造伸腿和侧部炭块的表面完全保护起来，初步隔绝了氧气和水分对铝电解槽的阴极的侵蚀。同时，为了在煤焦油层的表面覆盖一层防透气薄膜，进一步阻止了氧气对铝电解槽的阴极炭块组、人造伸腿和侧部炭块的侵蚀。之后，为了防止防透气薄膜滑落，可以在其表面压附压层。
通过这三层保护之后，修护后的铝电解槽的阴极炭块组、人造伸腿以及侧部炭块在停滞期间，其完全与氧气和水分隔绝，能够防止氧气和水分对于阴极表面的侵蚀。
铝电解槽启动使用时，将表面的压层移开，将防透气薄膜去掉，之后，使用中，因为铝电解槽的阴极会在高温下使用，并且能够加热至700-800℃，最高温度可达到900℃，在高温下，喷覆在阴极表面的煤焦油会完全燃烧并挥发掉。通过使用实例证明，未经过本发明所提供的保护方法保护修复后的铝电解槽的阴极，其在后续使用中，因为长时间暴露在空气中，阴极被空气中的水分和氧气侵蚀，在后续半年的使用过程中，在高温以及外界较强的压力作用下，铝电解槽的阴极会明显出现阴极脱层，表面开裂现象，而且阴极脱层的概率达到50％-55％，表面开裂现象达到72％-75％。而经过保护后的铝电解槽的阴极的脱层的概率为零，表面开裂现象在半年时间内减少70％，而且，铝电解槽的修补次数明显减少，停槽频率由之前的10％降低至2％，大大节约了补炉成本和休槽成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的铝电解槽的结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的铝电解槽的阴极的截面图；
图3为本发明一个实施例提供的铝电解槽中，其上依次设有煤焦油层、塑料膜和氧化铝粉末之后的阴极炭块组的剖面图；
1.阴极炭块组，2.人造伸腿，3.侧部炭块，4.煤焦油层，5.塑料膜，6.氧化铝粉末层。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1至图3所示，本发明提供了一个实施例，详细介绍一种铝电解槽停槽后阴极保护方法，包括以下步骤：
在铝电解槽的阴极炭块组1、人造伸腿2和侧部炭块3的表面均喷覆煤焦油层4；
在所述煤焦油层4的表面再覆盖一层防透气薄膜；
在所述防透气薄膜上覆盖防止所述防透气薄膜移动的压层。
通过本发明实施例提供的铝电解槽停槽后阴极保护方法，能够延长铝电解槽的使用寿命。煤焦油为炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一，在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状，通常的用途中也将其作为燃料使用。在本发明中，将煤焦油喷覆在修复好的铝电解槽的阴极表面，使其将铝电解槽的阴极炭块组1、人造伸腿2和侧部炭块3的表面完全保护起来，初步隔绝了氧气和水分对铝电解槽的阴极的侵蚀。同时，为了在煤焦油层4的表面覆盖一层防透气薄膜，进一步阻止了氧气对铝电解槽阴极的侵蚀。之后，为了防止防透气薄膜滑落，可以在其表面压附一层方便移动的重物。通过这三层保护之后，修护后的铝电解槽的阴极在停滞期间，其完全与氧气和水分隔绝，能够防止氧气和水分对于阴极表面的侵蚀。
铝电解槽启动使用时，将压在表面的压层移开，将防透气薄膜去掉，之后，使用中，因为铝电解槽的阴极会在高温下使用，并且能够加热至700-800℃，最高温度可达到900℃，在高温下，喷覆在阴极表面的煤焦油会完全燃烧并挥发掉，之后可正常使用。
通过使用实例证明，未经过本发明所提供的保护方法保护修复后的铝电解槽的阴极，其在后续使用中，因为长时间暴露在空气中，阴极被空气中的水分和氧气侵蚀，在后续半年的使用过程中，在高温以及外界较强的压力作用下，铝电解槽的阴极会明显出现阴极脱层，表面开裂现象，而且阴极脱层的概率达到50％-55％，表面开裂现象达到72％-75％。而经过保护后的铝电解槽的阴极的脱层的概率为零，表面开裂现象在半年时间内减少70％，而且，铝电解槽的修补次数明显减少，停槽频率由之前的10％降低至2％，大大节约了补炉成本和休槽成本。
为了在能够达到保护铝电解槽的阴极的同时，在后续使用时，不会因为喷覆的煤焦油过多而影响铝电解槽的使用，可以使得喷覆的煤焦油层4的厚度为2-5mm，优选为3mm。
为了减少最终燃烧完全之后，挥发的气体对环境的污染，可以控制每1cm2喷覆的煤焦油的量为3mg/cm2-5mg/cm2。
为了进一步提高保护层的抗氧化效果，可以在煤焦油层4上覆盖一层抗氧化薄膜，抗氧化薄膜覆盖在所述煤焦油层4上，所述防透气薄膜覆盖在所述抗氧化薄膜上。
还可以在煤焦油层4上设置一层低辐射抗氧化金属层，该低辐射抗氧化金属层能够阻止太阳光对于煤焦油层4的辐射，进而起到保护煤焦油层4的目的。
为了不仅能够达到保护电解槽的阴极的目的，同时能节省成本，优选地，所述防透气保护膜为塑料膜5。
为了能够使得压在防透气薄膜上的压层能够起到压重的作用的同时，还能容易挪动，并且成本低，为易得产品，所述压层可以选择为氧化铝粉末层6或者高铝煤渣层，优选为氧化铝粉末层6，因为其还可以回收再利用。
实施例1：
在所述铝电解槽的阴极的表面、人造伸腿2和侧部炭块3上均喷覆2mm的煤焦油层4，其中，每1cm2喷覆的所述煤焦油的量为5mg/cm2。待煤焦油层4干燥后，在煤焦油层4的表面再覆盖一层塑料膜，之后在塑料膜上覆盖氧化铝粉末压层压好。
使用时，回收氧化铝粉末压层，去掉塑料膜，直接将氧化铝电解槽应用于电解工业中。
实施例2：
在所述铝电解槽的阴极表面、人造伸腿2和侧部炭块3上均喷覆5mm的煤焦油层4，其中，每1cm2喷覆的所述煤焦油的量为3mg/cm2。待煤焦油层4干燥后，在煤焦油层4的表面再覆盖一层抗氧化薄膜，再在抗氧化薄膜上覆盖塑料膜，之后在塑料膜上覆盖氧化铝粉末压层压好。
使用时，回收氧化铝粉末压层，去掉塑料膜和抗氧化薄膜，直接将氧化铝电解槽应用于电解工业中。
具体实施例：
广西铝业公司168台240KA铝电解槽。
在停槽修理完毕后，将槽膛清理干净，在电解槽的阴极炭块组1的表面、人造伸腿2和侧部炭块3上喷覆一层煤焦油；喷完煤焦油后，再在阴极炭块组1的表面、人造伸腿2和侧部炭块3上铺设一层塑料膜5；最后在塑料膜5上洒一层氧化铝粉末6覆盖，等待电解槽投入运行。
以上电解槽投入运行的半年时间里，阴极脱层事故由之前的98台减少至无一台铝电解槽的阴极发生脱层事故；
表面开裂现象由之前的128台减少至12台，比之前减少70％。
其中轻度开裂的铝电解槽为10台，开裂的裂缝深度为0.01mm-0.03mm；严重开裂的铝电解槽为2台，开裂的裂缝深度为1-2mm。
电解槽的修补次数明显减少，停槽频率大幅度降低，168台铝电解槽近半年期间只停槽2台，极大地节约了补炉成本和槽修成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.铝电解槽停槽后阴极保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
在铝电解槽的阴极炭块组、人造伸腿和侧部炭块的表面均喷覆煤焦油层；
在干燥后的所述煤焦油层的表面再覆盖一层防透气薄膜；
在所述防透气薄膜上覆盖防止所述防透气薄膜移动的压层。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽停槽后阴极保护方法，其特征在于，
所述煤焦油层的厚度为2-5mm。
3.根据权利要求1所述的铝电解槽停槽后阴极保护方法，其特征在于，
还包括抗氧化薄膜；
所述抗氧化薄膜覆盖在所述煤焦油层上，所述防透气薄膜覆盖在所述抗氧化薄膜上。
4.根据权利要求1所述的铝电解槽停槽后阴极保护方法，其特征在于，
所述防透气薄膜为塑料膜。
5.根据权利要求1所述的铝电解槽停槽后阴极保护方法，其特征在于，
所述压层为氧化铝粉末层或者高炉煤渣层。
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