电解槽破损原因及破损槽运行措施

110管理及其他M anagement and other电解槽底部破损与应对郭福宝，贾晓刚（山西兆丰铝电有限责任公司，山西 阳泉 045200）摘 要：本文分析了电解槽底部破损的机理和原因，结合具体生产实践，详细的介绍了如何查找破损部位及相应的修补措施，并且给出了修补后的破损槽在日常生产中的管理措施。

关键词：电解槽；破损；修补；管理措施中图分类号：TF845 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）06-0110-2收稿日期：2019-06作者简介：郭福宝，男，生于1980年，辽宁建平人，本科，冶金工程师，研究方向：铝冶炼、碳素。

铝电解槽是在900℃以上高温的熔盐状态下工作的设备，它的阴极内衬长期受到铝液和电解质的侵蚀，由于侵蚀所产生的应力会使槽体变形和内衬破损，严重时导致电解槽停槽大修。

电解槽大修需要耗费大量的人工和费用，从降低成本和增加产量的角度出发，应当加强生产期间对电解槽的日常维护，减少电解槽的破损。

而当电解槽出现初期破损时，如何及早发现并进行成功修补，是电解生产中十分重要的一项工作。

1 电解槽破损的现象、原因及机理1.1 破损现象在电解槽停槽清理内衬时，可以看到底部破损的情况：阴极炭块发生变形，膨胀隆起、有冲蚀坑、横向或纵向断裂；炭块之间的扎固糊发生裂纹造成炭缝之间有碳化铝、电解质和铝等固体；炭块与钢棒的交界面上有凝固的铝和电解质，部分钢棒被铝液熔化，生成铁铝合金；炭块下面有凝固的电解质、铝、铝铁合金，严重时耐火砖、防渗料、炭块与沉积物熔铸在一起，形成较大的结块。

1.2 破损原因电解槽发生破损的根本原因是电解槽在高温铝液和电解质的侵蚀下，阴极炭块出现冲蚀坑或者裂缝，铝液从冲蚀坑或者裂缝中进入阴极炭块，造成炭块变形隆起上抬，严重时造成炭块断裂和阴极钢棒熔化[1]。

1.3 破损机理电解生产中阴极炭块是不消耗的，但它长期与高温电解质和铝液接触，不可避免的会受到侵蚀和渗透，并最终演变为破损，主要表现在以下三种情况。

浅谈电解槽槽壳破损原因分析及修复方式摘要：随着电解铝行业技术发展, 电解槽型越来越大、槽壳尺寸也随之增大, 致使大槽型电解槽壳的成本增加, 且维修难度加大、破损后造成损失也较大。

因此槽壳维护、后期电解槽大修对企业生产、经营至关重要。

关键词：大型铝电解槽;槽壳破损;修复方式1.槽壳结构目前大型电解槽主要结构——两个端头 (出铝端、烟道端) 、两个长侧 (进、出电端) 、一张底板及工字钢底梁, 组成直角船型的电解槽熔池。

在电解铝项目建设初期,槽底板、长侧在厂房内焊接制作，两个端头在外部（加工现场）制作好后, 在电解厂房组对成型。

2.破损原因及现象2.1 施工及焙烧过程(1) 内衬材料 (主要是侧部复合块、捣打料及内衬糊) 质量不合格。

(2) 施工过程质量未达标, 例如捣打料填塞不实、侧部复合块砌筑砖缝过大、内衬扎固不符合要求等。

(3) 在电解槽焙烧炉启动时, 焙烧温度、电压设置、焙烧时间及电解质高度等参数控制不当。

(4) 造成后果:高温电解质、铝水冲刷槽壳，造成电解槽漏炉。

2.2 原因分析(1) 生产过程维护管理不到位, 造成内衬材料局部破损, 形成槽壳局部过热发红、局部破损; 造成槽壳壁钢板长期受到高温影响，金属材料局部金相组织可能发生不可逆性状态改变，材料物理性能指标下降，导致金属材料脆断（裂）。

(2) 漏槽造成的后果:侧部、钢棒窗口或底部钢板被渗漏出来的高温铝液或电解质冲坏。

(3) 使用时间达到设计年限随着电解槽的运行槽龄不断增长, 液态电解质不断地向阴极碳块渗透, 由于熔盐渗透至熔体的凝固等温线时就生成凝固物, 或生成碳化铝促使碳块继续膨胀, 其过程是连续的、缓慢的,应力逐步向最弱的位置转移，导致槽壳变形和破损。

内衬受熔盐的侵蚀加重, 槽壳壁钢板也随之被腐蚀，在电解槽短侧最为常见，大概在电解槽沿板下方600mm—800mm左右。

(4)槽壳底板与斜侧壁之间焊缝开裂情况，可能是电解槽后续生产过程中内衬吸钠膨胀叠加在该处产生的应力集中导致。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟铝电解预焙槽侧部破损原因及对策一、电解槽侧部破损现象1、侧部破损的判定电解生产的特殊性使侧部炉帮形成不良初期破损较难判定，尤其是300kA 大型槽的生产实践在我国尚属初期，对该种情况下研究较少，大部分借鉴过去小槽型的经验管理，但是由于300kA 级以上槽均使用Si3N4-SiC 侧部碳块，为我们提供了新的科学判定依据。

在原铝品质化验中Si 含量的高低可直接作为判断尤其是早期判定的依据，一般原铝Si 含量在0.03％左右，如果超过0.05％我们就应该认为是该槽子炉帮形成不好，侧部碳块已经开始腐蚀，应尽快找准原因采取措施。

如果一个生产系列200 多台电解槽中，硅含量有5 台以下硅含量达到或者是超过0.05％，应从技术条件保持和操作质量中查找原因，采取措施控制，如果有10-20 台Si 含量超过0.05％，那么我们就应该从设计角度查找原因，炉帮局部发红也是电解槽侧部损坏的判定依据。

2、电解槽侧部破损宏观现象在进行电解槽大修过程中发现，电解槽侧部炉帮形成不良或受损坏严重，侧部碳块人造伸腿上沿铝液、电解质液界面处腐蚀尤其严重，形成长条断裂空洞带。

二、原因分析及对策“炉帮”形成不良或易遭破损的原因从对停槽大修的电解槽炉膛解剖，特别是正常生产中炉帮不良槽子看，侧部碳块直接和电解质溶液接触，有的地方还粘少许酥状的电解质固体，Si3N4-SiC 侧砖已经粉化，沿铝液面的炉膛明显有深的冲刷条沟。

有的侧部裸露部分已经形成粉末状物，对于炉帮形成不良或形成的炉帮易遭破损的原因主要为：1、电解槽预热启动影响电解槽预热启动期，升、降温曲线梯度时间控制得不好，分子比低或技术条件组合失误，导致电解槽初期没有形成良好的坚固的炉帮，因为早期坚实基础炉帮的建立对后期正常生产、炉帮的维护起到重要的保障作用。

2、生产技术条件对侧部炉帮的影响对炉帮损毁的因素很多，在生产中主要反映为电解质温度、溶液流速。

电解槽内衬早期破损原因及修理方法摘要：电解槽是化学工业中的核心设备，广泛应用于冶金、化工等领域。

其内部结构复杂，维护难度大，一旦出现破损，不仅会导致设备性能下降、生产效率降低，而且可能引发严重的安全事故。

对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行深入研究具有重要的实际意义和价值。

电解槽内衬的早期破损形式多样，原因复杂。

常见的破损形式有裂纹、剥落、溶蚀等。

这些破损可能是由于设计不当、材料缺陷、制造缺陷、安装不当、运行不当等引起的。

此外，环境因素如温度、压力、腐蚀介质等也对电解槽内衬的破损产生影响。

对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行研究具有重要的实际意义和价值。

通过深入研究和探索，可以进一步提高电解槽的性能和寿命，降低生产成本和安全风险，为冶金、化工等领域的可持续发展做出贡献。

关键词：电解槽；内衬；破损；维修方法引言随着工业的飞速发展，电解技术已经广泛应用于各种生产领域，为工业化进程提供了强有力的支持。

然而，电解槽内衬的早期破损问题却时常困扰着生产过程。

内衬的破损往往会导致设备的性能下降，甚至停机维修，从而增加企业的维护成本。

因此，解决电解槽内衬早期破损问题，对于提高设备运行效率、降低维护成本具有重要意义。

1.电解槽内衬破损问题概述电解槽内衬破损问题是一个复杂的问题，涉及到多个因素。

电解槽是化工生产中的重要设备之一，其内衬材料通常由耐腐蚀、耐高温的陶瓷或合金制成。

在生产过程中，由于受到高温、高压、腐蚀等因素的影响，电解槽内衬容易发生破损。

电解槽内衬破损会导致多种问题。

首先，它会降低设备的生产效率，因为破损会导致电解液泄漏，使得生产过程中断。

其次，内衬破损还会增加企业的维护成本，因为需要定期检查和修复设备。

此外，如果内衬破损严重，还可能导致安全事故，对员工和工厂安全构成威胁。

电解槽内衬破损问题的原因有很多。

其中，设备材料质量不好、设备安装不当、生产操作不当、设备长时间使用等是最常见的因素。

因此，为了解决这个问题，需要从多个方面入手，包括选用高质量的内衬材料、规范设备安装和生产操作、定期检查和维护设备等。

浅谈铝电解槽的破损及维修【摘要】在电解铝生产实践过程中由于电解槽侧部散热不良、槽炉帮形成不好等一系列问题，使得电解槽侧部破损，从而降低电解槽的使用寿命。

本文对电解槽的破损原因进行了归纳分析，并提出了电解槽破损的检查与维修方法。

【关键词】铝电解槽；阴极内衬；破损；维护1、铝电解槽常见破损形式及原因通常所说的电解槽的破损是指其阴极内衬的破损，铝电解槽的阴极内衬使用期不到1年，称为早期破损。

槽内铝液中的铁含量连续增加，一般情况下，是槽底部阴极钢棒受铝液侵蚀熔化所致，往往是阴极炭块破损的征兆。

当铝液中的铁含量连续超过1%时，表示阴极炭块已发生严重破损。

电解槽阴极内衬破损可归纳为如下几种形式：1.1阴极炭块及保温绝热结构的变异阴极内衬的变异主要有：阴极炭块发生变形—膨胀、隆起、裂开或有冲蚀坑穴；炭块之间的炭糊接缝发生裂纹，其中侵渍着碳化铝、电解质和铝；炭块中的钢棒弯曲变形，一部分被铝熔解侵蚀，形成亮晶晶的铝铁合金；炭块下而的耐火砖层局部变质，向上隆起，呈凸棱镜状；侧部炭块受到侵蚀，其中渗透着铝和电解质，体积膨胀；槽壳变形，侧壁向外鼓出，四角上抬，底部呈船形。

阴极内衬的变异，一般是从焙烧启动期开始。

由于水分和挥发成分自下而上冒出，并由于炭缝体积收缩，填充在炭块之间的“炭糊”便与炭块分离，形成裂纹。

加入电解质开始电解之后，组织也开始酥松，给电解质和铝液的侵入创造了条件。

侵入炭块和炭缝中的铝液，继续向下渗透，直到炭块下而并淤积在那里。

NaF成分是阴极界而上的表而活性物质，它首先入侵，故在炭块下而发现柱状结晶的氟化钠。

侵入炭块下的电解质和钠还同耐火砖层发生化学作用，使其变质而体积胀大。

一旦铝侵入阴极钢棒区，则铁被熔解。

由于钠、电解质和铝先后侵入阴极内衬中，引起炭块和耐火层体积膨胀，于是炭块向上隆起。

在电解槽启动后6个月内，隆起高度不超过2cm，以后则逐渐增大，在36个月内达到10cm，以后趋于稳定。

当炭块隆起增大时，会引起电流偏流和电压降增大，铝的纯度降低，槽膛有效深度减小，造成电解槽操作困难，甚至停槽。

300kA系列电解槽阴极破损的现象、原因及对策张洪涛1,温铁军1,齐宁2,张万福2(1.河南豫港龙泉铝业公司,河南洛阳450041;2.沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:介绍了河南豫港龙泉铝业公司300kA预焙阳极电解槽大修刨炉时电解槽阴极的破损情况,简要分析了形成原因并有针对性的提出了解决的对策。

关键词:电解槽;破损;电流效率;结壳中图分类号:TF80 文献标识码:B 文章编号:10021752(2006)05004103Phenomena and causes of300kAreductioncell s damaged cathode lining and its countermeasuresZHANG Hong-tao1,WEN Tie-jun1,QI Ning2and ZHANG Wan-fu2(1.H enan Yugang L ongquan Aluminum Co.,L uoyang,H enan450041;2.Sheny angA luminum and M agnesium Engineer ing and Research Institute,Shenyang,L iaoning110001) Abstract:It presents the damaged conditi ons of300kA pre-baked anode reduction cel l s cathode lining in Henan Yugang Longquan Aluminum Co., and briefly analyzes the causes and puts forward the countermeasures.Key words:reduction cell;damage;current efficien cy;crust阴极破损是影响铝电解槽寿命最重要的原因之一,槽寿命的长短是衡量铝电解技术优劣的主要指标。

浅析对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题分析摘要：我国大中型铝电解槽相对寿命低于国外先进国家同类型铝电解槽，其一般寿命比国外先进铝电解槽少近1000天。

因此，我国的整体水平与国外相比有较大差距。

随着电解铝工业的技术发展，电解槽槽型越来越大，槽壳的尺寸也随之增大，使得大型电解槽槽壳的成本增加，维护难度加大，破损后造成损失也较大。

因此，了解槽壳变形和损坏的原因，掌握维护方法，实施最佳维护方法，对电解铝企业的顺利生产和延长槽的使用寿命至关重要。

关键词：大型电解槽；造成损害的原因；延长；槽寿命；槽问题研究前言众所周知，槽寿命是现代铝电解生产技术水平高低的关键，对企业的经济效益和社会效益有着直接的影响。

国产电解槽的使用寿命多在1200天左右，而个别铝厂电解槽的使用寿命甚至不足1000天，这在一定程度上对企业的发展有明显的阻碍。

因此，有必要对大型电解槽进行细致的研究和分析，识别电解槽的类型和特性，从而进一步延长电解槽的使用寿命。

1电解槽破损原因及特点分析1.1电解槽损坏原因早期电解槽的损坏因素包括：设计因素，内衬材料质量因素，筑炉质量因素，焙烧启动与后期的管理质量因素。

根据电解槽破坏因素的实际比例，可以看出，设计因素占10%，内衬材料质量因素和炉质量因素各占20%，焙烧启动与后期的管理质量因素占50%。

为了确保槽的使用寿命得到改善，我们必须从源头开始，并严格控制每个节点。

1.1.1设计因素注重设计的科学合理性，弹性槽壳对内衬砌材料的膨胀具有应力缓冲作用，并有效地限制了膨胀。

该涂层材料能吸收烘烤时阴极膨胀产生的分压，防止阴极扎固的碳缝破损或分层等问题。

1.1.2内衬材料的质量因素阴极碳块的质量比较差，在启动焙烧时容易发生阴极碳块的隆起或折断。

如果质量达不到标准，则会导致剥落、起层情况出现，甚至会出现裂缝问题。

如果隔热砖的隔热性能不好，则炉底温度相对较高，其电解质等相应温凝固线会逐渐上移到碳块上，促使碳块被破坏。

电解槽破损形式及原因一、电解槽破损形式电解槽破损主要是由阴极内衬破损和侧部炭块破损组成，其破损形式有阴极炭块隆起断裂、阴极冲蚀坑和侧部氧化脱落。

1、阴极炭块隆起断裂阴极炭块在生产一段时间后，上抬隆起，整个阴极面呈中间高，四周低的情况，致使阴极钢棒弯曲变形，槽沿钢板向外伸展。

炉底隆起长时间会出现阴极炭块断裂，铝液顺裂缝渗入底部，熔化阴极钢棒，造成漏炉。

图5-19给岀了炉底隆起造成阴极断裂的示意图。

根据阴极钢棒的组装形式不同，炉底隆起程度不同，特别是通方钢组装（见图5-20），钢棒承担应力较大，炉底隆起后阴极钢棒顺势弯曲，造成阴极炭块和钢棒脱离，甚至阴极炭块内部层脱。

随着近年来的发展，阴极组装钢棒都改成了短钢棒组装，对阴极寿命会起到一定的作用。

炉底隆起断裂的原因主要是热膨胀和钠对碳阴极的渗透引起的体积膨胀，这种膨胀力远大于从室温至I000℃的膨胀力，钠直接在阴极内衬下产生反应的结晶张力将导致槽壳的变形及阴极炭块上移。

2、阴极冲蚀坑这是预焙槽上的一种特殊破损形式。

由于磁场推动铝液冲涮的作用，在槽底形成冲蚀坑穴，冲蚀坑穴大部分出现进电端，这是因为立柱母线和槽底母线磁场作用铝液流速增加，消磨阴极造成。

冲蚀坑表面磨得很光滑，覆盖有一层白色氧化铝固体。

当坑穴逐渐向下穿透炭块时，铝液熔化阴极钢棒，从而造成漏炉。

有两种形式的坑穴，一种是面积较大的，存在形式基本对应每个立柱母线都会有此现象，坑穴深度约为10cm以上。

随着坑穴深度的增加，铝液冲刷阴极炭块逐渐变薄，一旦突破阴极炭块，阴极钢棒熔化。

另一种是局部小冲蚀坑，或者称为冲蚀洞，呈不规则的圆形，是阴极炭块质量问题形成的铝液通道，这种冲蚀洞破坏性比较大，会造成多组阴极钢棒熔化，引发漏炉事故。

3、侧部破损侧部在以前是采用纯炭块砌筑的。

现在是碳氮化硅块或者碳-氮化硅组合块砌筑。

电解槽运行过程中，侧部因受空气氧化、化学腐蚀、边部开口捞渣作业的破坏，致使侧部物质氧化消耗或物理破坏脱落落入槽内，图5-23为侧部破损前后对比。

电解槽破损原因及破损槽运行措施引起电解槽早期破损的因素主要四方面，一是设计原因，二是内衬材料质量，三是筑炉质量，四是焙烧启动及后期管理质量。

按引起电解槽破损原因分，设计原因的占10%，材料质量占20%，筑炉质量占20%，焙烧启动及后期管理质量占50%，提高槽寿命，必须从这四方面入手，控制好每个环节。

一、设计对电解槽寿命的影响设计合理，弹性槽壳可缓冲内衬材料膨胀产生的应力，同时限制其自由膨胀。

内衬材料能吸收焙烧启动期间阴极膨胀产生的部分应力，避免阴极扎固碳缝起层、断裂。

二、内衬材料质量对电解槽寿命的影响阴极碳块质量差，焙烧启动期间阴极碳块容易折断或隆起。

糊料质量不合格，会出现起层，剥落，产生裂缝。

防渗料不合格，电解质或铝液向下渗透时形不成阻断层，造成早期破损。

保温砖保温性能不好，致使炉底温度高，电解质等温凝固线上移至碳块中，造成对碳块的破坏。

因此确保内衬材质量是提高槽寿命关键因素之一。

三、筑炉质量对电解槽寿命的影响碳块、糊料、钢棒等温度控制不好，没有严格按筑炉工艺施工，会使碳块压接压降差别很大，电流会向压降低的阴极集中，导致阴极钢棒温度高，膨胀加剧，很容易折断阴极碳块。

筑炉时带入水分过多，人造伸腿扎固质量差，都会在焙烧期间会形成很多的通道，电解质会沿通道向下渗透。

筑炉时内衬材料表面不水平，焙烧启动期间阴极各部分承受应力会不一样，很容易破坏阴极内衬，导致早期破损。

四、焙烧启动质量对槽寿命的影响焙烧期间，阳极电流分布不均会引起阴极表面温度有较大的差距，如果调整不及时，会形成恶性循环，导电多阳极导电越来越多，对应的阴极导电必然多，产生阴极局部温度过高，阴极碳块易产生裂缝，产生铝液通道。

启动期间，如果温度过高，渗透到阴极裂缝中的电解质不会凝固，利用电解质弥补阴极缺陷的可能性减小，导致阴极破损的可能性增加。

五、破损槽的维护措施1、确认破损的位置通过测量阴极电流分布，记录导电多的方钢位置，通过测量阴极钢棒温度，记录温度高于300度的方钢位置，通过测量炉底钢板温度，记录温度高于100度的区域，然后用铁钩检查阴极方钢温度高对应阴极区域、炉底温度高区域。