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铝电解槽内衬筑炉施工中的问题及改进策略发表时间：2019-05-09T09:14:54.357Z 来源：《新材料.新装饰》2018年9月上作者：张剑林鹏程刘栋博[导读] 在铝电解的生产中，电解槽寿命是制约电解生产发展的重要因素，虽然国内电解槽300KA以上的槽型发展比较快，设计院从设计方面做了很多的改进，生产企业从焙烧启动、后期的生产管理也在不断的提高，但电解槽的寿命问题是直接影响电解铝的生产成本和生产效率的核心，延长铝电解槽寿命是电解铝企业的一贯追求。
目前电解槽的寿命在不断提高，从（江西科技学院土木工程学院）摘要：在铝电解的生产中，电解槽寿命是制约电解生产发展的重要因素，虽然国内电解槽300KA以上的槽型发展比较快，设计院从设计方面做了很多的改进，生产企业从焙烧启动、后期的生产管理也在不断的提高，但电解槽的寿命问题是直接影响电解铝的生产成本和生产效率的核心，延长铝电解槽寿命是电解铝企业的一贯追求。
目前电解槽的寿命在不断提高，从2005年的1200-1500天的使用寿命提高到目前的2000天以上，电解槽槽寿命总体呈上升趋势，笔者从铝电解槽内衬筑炉施工质量进行分析探讨。
关键词：铝电解槽；破损原因；施工质量引言：文章主要对电解槽内衬质量的分析，找出了在内衬砌筑中的几个问题，并且按照找出问题采取了相应的措施，使电解槽的寿命有了明显的提高，有效遏制早期破损槽的发生，总之要提高铝电解槽的寿命，不仅从电解槽槽壳设计、碳素材料、施工质量等各环节做好，而且更重要的是从电解槽的焙烧启动及正常的生产管理进行严格控制。
1. 施工中容易出现的原因1.1阴极炭块的问题从早期破损的电解槽看，阴极炭块的质量是导致早期破损的直接原因，目前阴极炭块的生产厂家多，质量参差不齐。
其中有些生产厂家是振动成型，有些厂家是挤压成型，不管是挤压成型还是振动成型，关键在于阴极炭块在生产过程中的工艺控制，针对出现的几台早期破损槽的分析看，阴极炭块的横向断裂、起层、局部出现裂纹，说明生产厂家在产品出入库存在问题，没有严格检查，导致不合格的产品进入施工现场；原材料在使用前保管不好，掺入了杂质（煤矸石等），阴极炭块在生产过程中杂质挥发或高温爆裂，出现阴极炭块空洞，导致电解槽从空洞处漏炉，另外在配比过程中的计量不准也是造成上述现象的因素之一，如果阴极炭块破损或裂缝，导致铝液中的钠与炭块中的炭作用生成化合物，使炭晶格间的距离增大，使炭块的体积膨胀，很容易使铝液和电解质液沿炭块的裂纹渗透，至致接触到阴极钢棒生成合金铝，严重时导致漏炉。
铝电解专业岗位练兵复习题一、填空题1、影响铝电解槽寿命的主要因素有电解槽的设计、电解槽内衬质量、筑炉质量、电解槽的焙烧、启动和电解槽的工艺技术管理。
2、评价铝电解槽焙烧质量的指标有升温速度、最终焙烧温度、阴极底块中的温度梯度、焙烧过程中阴极表面的温度分布、阴极电流分布、阳极电流分布。
3、电解槽中的电解质有溶解氧化铝功能、导电的功能、使阳极与阴极、阳极反应与阴极反应分开，阳极及生成的CO2气体于阴极生成的金属铝分开。
4、在原电解槽结构的基础上强化电流（即电解槽阳极与阴极的结构不变），会使电解槽槽阳极电流密度、电解质熔体的电流密度、阴极电流密度和它们与金属导体接触的电流密度会由于电流的提高而提高。
5、在铝电解槽中，引起熔体（电解质和铝液）流动的主要因素电解质熔体中存在的温度梯度和浓度梯度、阳极产生的二氧化碳和一氧化碳气体对电解质熔体的作用、电磁力三个方面。
6、在铝电解生产中，降低电解槽CF4温室气体的排放量，一是减少阳极效应系数，二是要缩短阳极效应的持续时间。
7、降低阳极效应系数的主要方法和措施是改进和提高氧化铝下料的计算机控制技术；改进氧化铝在电解槽的分布；改进铝电解工艺技术，降低阳极效应发生的频率。
8、在铝电解槽生产周中，决定电解槽热状态的主要是电解槽的工作电压。
9、熔盐法炼铝，其电解反应是借助电流的作用而进行化学反应，在电解过程中阳极和阴极反应所获取产物的数量都遵循法拉利定律。
10、铝电解生产对阳极的质量要求有密度大、电阻小、机械强度大；抗热冲击性能强、导热性好；透气率低；抗CO2和空气的氧化性能好。
二、填空题（每空一分，共25分）1. 写出铝电解反应方程式2Al2O3＋3C=4Al＋3CO2。
2. 槽工作电压是由电解槽的阳极电压降、电解质压降、极化压降、阴极压降、槽间联接母线电压降分摊值组成。
3. 直流电单耗是由槽平均电压和电流效率决定的。
4. 电解槽启动后期管理的核心目标是快速建立规整稳固的槽膛内型，使电解槽尽快进入正常稳定的生产阶段。
【技术】这几种内衬材料是影响铝电解槽内衬寿命的重要因素电解铝生产的主体设备是电解槽，它的阴极部分是一个矩形的钢制槽壳，底部是导电的碳块，碳块下衬以耐火及保温材料，侧部是能抵抗氧化和电解质侵蚀的侧壁材料。
电解质是以冰晶石为主体的氟化物熔体，在电解生产过程中，槽内衬因电解质的冲刷和腐蚀以及化学反应而损坏，严重时必须停槽，拆除全部内衬重新筑炉，大量的筑炉材料消耗和停产损失，严重的影响生产成本，因而努力延长槽内衬的使用周期(称为槽衬寿命)是铝电解工业的一项重要使命。
影响铝电解槽槽衬寿命的几个关键因素是槽壳强度，内衬材料、筑炉工程和焙烧起动操作。
其中后两项可以依靠在施工及生产中执行行之有效的规程来解决，而前两项则必须在设计阶段做出合理的处理，包括槽壳在生产中承受应力及其强度的计算和内衬材料的选择。
槽壳必须设计成能支撑和约束其因受热和化学应力影响而产生的变形，内衬必须选择良好的抗电解质和金属浸透和腐蚀的材料，同时各种材料的传热和保温性能须与不同槽型的热平衡设计紧密联系。
本文仅涉及内衬材料的选择问题。
一、阴极炭块铝工业发展初期，电解槽容量较小，当时以底糊捣固的整体阴极被广泛应用。
其后捣固炉底的弱点逐步被人们所认识，诸如由底糊整体构成的大面积阴极，很难做到均质，因而温度分布及电流分布都难以均匀，在焙烧时容易构成裂纹，影响槽衬寿命和电解指标，特别当电解槽容量加大时，这些缺点更加突出。
随着碳素生产技术的发展，逐步采用预焙烧炭块作为铝电解槽阴极材料。
几十年生产实践中，常用的预焙烧阴极炭块有几种类型，即：以锻烧无烟煤为骨料的坯块，在1200℃温度下烧成，称为无烟煤底块;以煅烧无烟煤掺入一定数量的电极石墨碎为骨料，在1200X温度下焙烧成的炭块，称为半石墨质底块(掺入石墨量大约有10%、20%、30%等);用可以石墨化的碳索材料制成的碳块，加热到2500℃以上，称为石墨化底块。
1.1无烟煤底块无烟煤底块抗破碎强度大，有较好的抗磨损性能，制造成本较低，一直被广泛应用，但是，它的电阻率高，以致在电解过程中，炉底电压降大，抗钠渗透性能较差，随生产时间延长底块逐步膨胀，炉底电压降也逐步升髙，对内衬寿命产生不利影响。
2010年第12期轻 金 属 25作者简介:王永良(1984-),男,汉族,山东菏泽人,硕士研究生,主要从事铝电解工艺理论方面的研究。
收稿日期:2010-05-13铝冶炼铝电解槽内衬材料破损及数据挖掘诊断技术的探讨王永良1,铁军2,薛济来1(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;2.北方工业大学,北京100144)摘 要:介绍了铝电解槽内衬材料破损的相关情况和数据挖掘技术在铝电解过程中的应用研究,分析了铝电解槽内衬破损数据的特点,提出了利用数据挖掘技术对铝电解槽内衬材料破损研究的一般步骤,探讨了数据挖掘技术在槽内衬破损研究过程中的应用途径。
关键词:槽内衬破损;数据挖掘;诊断技术中图分类号:TF821 文献标识码:A 文章编号:10021752(2010)120525Fail ure of the pot li ni ng i n alu m i ni u m reducti on cells and discussi on on di agnostic techni que of data m i ni ngWANG Yong-liang 1,T I E Jun 2and XUE Ji-lai1(1.School of M et a llur g ical and E colog ical Eng ineering,Universit y of S cience and T echnology B eijing,B eijing 100083,China;2.N orth Industry Universit y ,Beijing 100144,China )A bs tract :The f ailure of the pot li n i ng and the app licati on of d i agnos tic techn iqu e of data m i n i ng m et hod i n al um i n i um redu cti on cells w ere i n trodu ced .The characteristi cs of t h e d ata fro m the brok en pot li n i ng w ere ana l yz ed.Th i s paper p roposed the gen era l steps of study i ng t he pot li n i ng m ateri al da m age by u si ng data m i n i ng m ethod .It also d i scussed them eans of t h e resu lti ng data obtai n ed fro m t he pot li n i ng da m age occurred i n t he real al um i n i um reduc ti on cells .K ey words :pot li n i ng f ailure ;data m ining ;d i agnostic techn i que铝电解槽是炼铝的主要设备,其寿命是铝电解技术经济水平的综合标志,直接影响到生产运营成本。
影响电解槽寿命因素研究影响电解槽寿命因素分析2008-10-05 10:34:16| 分类：筑炉工艺 | 标签： |字号大中小订阅1. 电解温度众所周知, 电解槽温度是电解槽重要的工艺参数, 对电解槽有重要影响。
但并非人们传统所认为的:温度越低,槽寿命越长, 温度越高,寿命越短.国际上电解铝厂电流效率最高的电解槽当属Pechiney在加拿大魁北克的325kA电解槽系列，该电解槽系列年平均电流效率为96.0％，电耗13.0kWh/kg?Al，炭阳极净耗0.397kg/kg?Al(理论值0.333kg/kg?Al)。
电解温度973℃,过热度6.8℃. 世界上最大的500kA电解槽AP50，长18米，宽5米，阳极电流密度0.8A/cm2，电流效率95.0％，2003年4月公布的电流效率为95.9％，也接近96％ , 过热度9.7 ℃, 而这两种电解槽的寿命都在2500天以上. 对铝电解槽而言,其寿命与其说与温度有关,倒不如说是与电解质的过热度和槽稳定性关系更密切.这是当今国外采取的高电解温度、较高电解质初晶温度、低过热度、高电解槽稳定性、低电解质电阻、低过电压、低效应系数、高电流效率的铝电解槽工艺操作技术路线在我国电解铝厂中，一直习惯于用传统的低温、低分子比来提高电流效率的方式组织生产。
这也不能说完全不对，实验研究表明，低温、低电解质分子比确实有降低铝在电解质熔体中的溶解度和溶解速度，减少铝的溶解损失，显著提高电流效率的作用。
但低温、低电解质分子比的负面作用是，电解质成份的稳定性、热稳定性大大降低，由于电解质成份不稳定性增加，容易产生沉淀，而沉淀又不容易溶解，槽帮不结壳，伸腿过长、过大，造成水平电流大，槽电压不稳，铝水摆动大，效应系数多，电解质电阻大，反电动势高等缺点。
而不容易使低温、低分子比操作达到理想的提高电流效率的目的。
此外，由于电解槽的热稳定性降低，电解槽阴极内的电流分布不均，槽内衬应力不均匀，也容易降低电解槽的寿命。
谈如何延长铝电解槽使用寿命摘要：本文从设计和生产工艺方面对造成电解槽破损的原因进行了分析，并在总结几年来提高槽寿命的措施和经验基础上，提出延长槽寿命的几点想法。
关键词：铝电解槽使用寿命延长据报道，国外200KA以上大型预焙铝电解槽的平均寿命在5年（1800天）以上，法国彼施涅公司的180KA电解槽寿命达6～8年(2190 ～2920天)，远远高于我国电解槽1500天的设计指标。
本文结合多年的生产实际对电解槽寿命问题进行探讨。
一、电解槽破损原因分析1.侧部破损电解槽侧部破损主要是由于侧部不易形成保护侧部炭块的炉帮，使熔融的电解质随着电解的进行渐渐地渗透于炭块中，而电解质中的钠离子又很容易与碳发生反应生产碳一钠中间化合物，引起侧部炭块疏松、分层，这就更加剧了侧部炭块被氧化和侵蚀的速度。
据资料报道，这种侵蚀速度使炭块每天约腐蚀掉1mm，使得侧部炭块容易受到侵蚀磨损，引起槽壳局部过热，严重时槽壳会被烧红，甚至发生漏槽事故，导致停槽，缩短电解槽寿命。
影响电解槽侧部炉帮不易形成的原因主要是：(l)电解槽槽壳及槽壳与地面酌空间设计不尽合理。
有关研究表明，电解槽侧部散热能力在槽壳温度基本恒定的情况下，决定于周围环境温度和空气流动情况。
虽然电解槽设计采用侧部散热型，即侧部只有一层碳化硅砖的结构，目的是保证在电解槽四周形成自然炉帮。
然而，我国绝大多数200KA、300KA电解槽槽壳仍采用了传统带二翼板的结构，并且槽壳与地面的距离较短，不利于散热通风，严重影响侧部炉帮的形成。
这样不仅缩短了电解槽的寿命，而且还增加了不必要的大修费用。
(2)使用的氧化铝原料质量不均匀及打料系统缺陷，造成效应受控率低。
各厂使用的氧化铝产地和体积密度均不同，导致电解槽实际接受的氧化铝料量不均匀，造成电解槽炉底沉淀多，或是电解槽打料系统故障等原因，阳极效应受控率较低，效应系数高，导致槽温在短时间内骤然上升30℃～40℃，实践表明，槽温升高越多，恢复到正常生产温度所需时间越长。
一，填空1、卡具压降指（阳极导杆）与（阳极大母线）的接触面电压降。
2、铝电解槽经过（焙烧）和（启动）两个阶段后，便投入生产。
3、目前炼铝的主要材料是（氧化铝），炼铝的方法有（电解法）（化学法）4、目前在铝工业生产中，电解槽按阳极结构形式可分为（预陪阳极电解槽）和（自陪阳极电解槽）5、铝电解槽的常规作业的内容包括（抬母线）（出铝）(更换阳极)（熄灭效应）等工作组成6、研究发现，铝的（二次反应也叫再溶解反应）随电解质的升高而增加,温度每升高10℃,电流的效率降低约为1-2%7、停电期间，严禁在槽控箱进行（升降电压）操作8、预焙阳极电解槽的构造为（阴极结构）、（母线结构）、（上部结构）、（电气绝缘）四部分。
9、炭阴极包括（阴极炭块）、（阴极钢棒）、（保温层）及（防渗层）。
侧壁材料包括（碳素侧壁材料）和（氮化硅结合碳化硅侧壁材料）10、新槽包括大修之后的电解槽，在投入正常生产之前，新槽首先要（预热），即(焙烧)。
其他目的在于(加热阳极)和（阴极）周围的固体电解质料，以及加热(阴极)，达到预定温度900℃11、(电解车间)是整个电解厂的核心车间,是全厂的生产中心,它通常由若干电解厂房,计算机部,空压站和(干法净化回收站)及供料库组成.12、焙烧启动有（干法启动）和（湿法启动）两种启动方式。
13、电解槽的日常管理包括（日常巡视检查）、（效应处理）两方面14、初晶温度是指液体开始形成（固体）的温度,初晶温度与熔点的物理意义不同,但（数值）相等。
15、铝工业生产，在电解槽内的两极进行电化学反应，（阴）极产物是铝液。
16 、冰晶石的摩尔比是冰晶石中的（NaF）摩尔数与冰晶石中（AIF3）的摩尔数之比。
17、组成电解质组份中，（氧化铝）是熔质（电解质）熔剂。
18、槽平均电压由（槽工作电压）、（效应分摊电压）、（外线路压降）组成。
19、效应可以促进炭渣同（电解质）分离。
20、在铝电解生产过程中（阳极）参与电化学反应而消耗需定期更换21、电解槽的物料平衡一般指的是（氧化铝）的供求关系。
铝电解槽焙烧影响槽寿命的探讨1预焙铝电解槽焙烧的目的和要求焙烧的目的：排除砌体水分，加热槽体；焦化炭块之间和阴极钢棒周围的糊料；使阴极接近或达到正常作业温度；焙烧期间熔化了的高分子比电解质渗入炉底，起到堵塞裂缝、修补缺陷的作用；加热阳极及装炉物料，使阳极温度达到生产温度，熔化物料，满足启动需要；满足电解槽内炭素材料对碱性物质的大量吸收。
焙烧的要求：均匀缓慢的加热电解槽阴极内衬、阳极以及装炉物料，使三者达到一定的温度条件，以利于下一步的启动操作。
2铝电解槽在焙烧期间产生破损的形式及原因分析2.1阴极炭块断裂或出现裂纹一般来说，阴极炭块断裂是与阴极炭块的长度方向相垂直的横向裂纹，裂纹的深浅不等，最深的地方可使阴极炭块横向断裂。
这种断裂的产生大都是电解槽在焙烧过程中阴极炭块局部电流密度过大、温度过高、热冲击过大所致。
2.2电解槽炉底中缝捣固糊与阴极炭块之间出现大的裂缝电解槽炉底阴极炭块之间主要使用捣固糊填充连接处缝隙。
在焙烧过程中，阴极炭块出现膨胀现象，而捣固糊出现收缩，正是这种收缩起到了吸收阴极炭块膨胀的作用，当焙烧温度不超过1200℃时，这种作用可以很好地体现出来，焙烧结束后，一般阴极炭块和烧成后的捣固糊之间有很小的缝隙或不出现缝隙。
当电流分布严重不均、局部温度超过1200℃时，阴极炭块不再膨胀，而是随着温度的升高而发生收缩，烧成后的捣固糊也是随着温度的升高而收缩，这样，阴极炭块之间的捣固糊不再起到吸收阴极炭块膨胀的作用，而使阴极炭块与捣固糊之间的缝隙越来越大。
2.3阴极炭块与边部捣固糊在焙烧过程中出现缝隙在新建的或大修后的电解槽焙烧过程中，若操作不当，在阴极炭块与边部捣固糊之间也会出现裂缝，其裂缝的生成机理与本文2.2节炉底中缝捣固糊与阴极炭块之间出现裂缝的机理是一样的。
2.4人造伸腿出现横向收缩裂纹与侧部炭块的早期破损槽底部阴极炭块与侧部炭块之间是由较宽较厚的捣固糊填充并捣实，而这捣实的炭素糊为无头无尾的封闭环型体构成的电解槽人造伸腿。
电解铝生产的主体设备是电解槽，它的阴极部分是一个矩形的钢制槽壳，底部是导电的碳块，碳块下衬以耐火及保温材料，侧部是能抵抗氧化和电解质侵蚀的侧壁材料。
电解质是以冰晶石为主体的氟化物熔体，在电解生产过程中，槽内衬因电解质的冲刷和腐蚀以及化学反应而损坏，严重时必须停槽，拆除全部内衬重新筑炉，大量的筑炉材料消耗和停产损失，严重的影响生产成本，因而努力延长槽内衬的使用周期(称为槽衬寿命)是铝电解工业的一项重要使命。
影响铝电解槽槽衬寿命的几个关键因素是槽壳强度，内衬材料、筑炉工程和焙烧起动操作。
其中后两项可以依靠在施工及生产中执行行之有效的规程来解决，而前两项则必须在设计阶段做出合理的处理，包括槽壳在生产中承受应力及其强度的计算和内衬材料的选择。
槽壳必须设计成能支撑和约束其因受热和化学应力影响而产生的变形，内衬必须选择良好的抗电解质和金属浸透和腐蚀的材料，同时各种材料的传热和保温性能须与不同槽型的热平衡设计紧密联系。
本文仅涉及内衬材料的选择问题。
一、阴极炭块铝工业发展初期，电解槽容量较小，当时以底糊捣固的整体阴极被广泛应用。
其后捣固炉底的弱点逐步被人们所认识，诸如由底糊整体构成的大面积阴极，很难做到均质，因而温度分布及电流分布都难以均匀，在焙烧时容易构成裂纹，影响槽衬寿命和电解指标，特别当电解槽容量加大时，这些缺点更加突出。
随着碳素生产技术的发展，逐步采用预焙烧炭块作为铝电解槽阴极材料。
几十年生产实践中，常用的预焙烧阴极炭块有几种类型，即：以锻烧无烟煤为骨料的坯块，在1200℃温度下烧成，称为无烟煤底块;以煅烧无烟煤掺入一定数量的电极石墨碎为骨料，在1200X 温度下焙烧成的炭块，称为半石墨质底块(掺入石墨量大约有10%、20%、30%等);用可以石墨化的碳索材料制成的碳块，加热到2500℃以上，称为石墨化底块。
1.1无烟煤底块无烟煤底块抗破碎强度大，有较好的抗磨损性能，制造成本较低，一直被广泛应用，但是，它的电阻率高，以致在电解过程中，炉底电压降大，抗钠渗透性能较差，随生产时间延长底块逐步膨胀，炉底电压降也逐步升髙，对内衬寿命产生不利影响。
对阴极炭块破损机理的研究表明，破损的主要原因是由于炭块被钠侵蚀引起。
在电解生产中，可能产生Na在阴极析出，随后渗透入碳素材料中，渗透深度随电解时间延长而加大，在碳晶格中生成碳钠化合物，晶格变得酥松，体积膨胀，导致阴极破损。
为延长底块的使用寿命，一般着眼于改进底块质量，当前的趋势有两条道路，其一是改无烟煤底块为半石墨质底块，即在无烟煤干料中混入一定百分量的石墨碎，制造阴极炭块。
其二是使用石墨化底块。
1.2半石墨质底块在无烟煤骨料中掺入石墨碎，可能改变碳块的物理性能，石墨含量不同，性能变化各异。
用这种办法对减少孔隙度防止电解质浸透是有效的，同时，对增加强度减少比电阻也有好处，具有一定的吸引力，但上述结果只是试验室数据，缺乏用于实际中的技术和经济数据，因而进一步研究批量生产时的浸渍条件、如浸渍次数和焙烧条件等对底块膨胀率的影响，以及相应的能量消耗和制造成本等的相对经济关系，可能是一项有意义的工作。
1.3石墨化底块石墨化底块有很好的抗钠侵蚀性能，有良好的导电和导热性，对于增加槽底寿命减少炉底压降利于炉底传热等都具有潜在的应用前景，由于石墨底块的抗钠性好，使炉底在生产期间保持长期稳定的电压降和电流分布，对生产非常有利，因而近年来使用石墨化炭块的趋势逐年上升，特别它有优异的导电和导热性，有利于强化电解槽容量时的能量平衡，未来新建铝厂规模日益加大，生产系列电流强度日益增加，石墨化底块的应用必将日益广泛。
生产石墨化底块的原料，一般是使用优质石油焦，它的石墨化性能优越，但它的原料价格高，耗电量大，使制造成本大幅度增加，对于大容量高电流密度电解槽，由于减少炉底电阻和热平衡需要，应用它实属必要，较高的制造成本可以因容量加大及电流密度提髙所获效益所补偿。
但在较低容量电解槽上, 因为制造成本高，限制了它的广泛应用，因而，有的工厂也在寻求生产价格较低的半石墨化底块的方法。
产品在电解槽上生产240天，炉底电压降与无烟煤底块比较由400mV减少到约300mV左右。
这实际上是探索通过半石墨化工序改善无烟煤底块性能并将其用于电解槽上的可能性。
这个工作很有实际意义，90年代初期，朱旺喜等发表了半石墨化底块测试结果，并提出它的良好特性及应用前景。
其后没有看到继续开发的有关报导，但是可以认为这可能是一种新的更经济的途径。
综上所述，开发一种新的底块产品克服其已存在的弱点，对于提髙槽衬寿命是重要一环。
无烟煤底块耐磨性好，但比电阻髙，抗钠性差，添加定量石墨，可能对其缺点有所改善。
为减少电解质通过底块的开孔渗透，增加浸渍和二次培烧工序，也可能改善底块质量，石墨化底块抗钠性能，导电性和导热性都明显优于无烟煤底块，但是耐磨性较差，制造成本高是影响它广泛使用的障碍，将无烟煤炭块进行半石墨化，可以降低其生产成本。
并部分保留其优点。
如何选择上述材料，有待于进一步深入的工作。
二、侧壁材料电解槽的侧壁材料特性与砌筑质景对槽寿命有很大影晌，一台300KA的电解槽,侧壁总长度约36m，任何薄弱部位都可能影响全槽，槽侧壁破损可能由于电解质流动引起的磨损和侵蚀，由于热梯度引起的破裂，由于Na吸收引起的膨胀，由于形成碳化铝引起的腐蚀以及材料的氧化。
Welch和May等列出了铝电解槽侧壁材料的选择准则：准则⊙高电阻率⊙高导热率⊙不与冰晶石反应⊙不溶于冰晶石头和铝液⊙不易渗透/低孔隙度⊙被铝和电解质湿润的性能差⊙不被空气氧化⊙易加工、易粘接2.1碳素材料最初，小容量电解槽采用碳糊捣固的侧壁，其主要作用是可以抵制电解质的侵蚀，保护侧部槽壳。
碳素材料有较好的导热性能，生产过程中靠近侧部的电解质温度降低到其凝固点以下时凝固成结壳，生产中称为炉帮，它可以保护侧壁不被进一步破坏。
用碳糊整体捣固的侧壁有它本质的弱点，主要是它在加热固化时，因体积收缩产生变形或裂缝，形成早期破损，另外，整体捣固过程也很难保证其均匀性，这肯定会影响其使用寿命，槽容量日渐增大，这一弱点更加突出。
实际上，当电解槽容量增加到4-50KA以上后，即已改用预焙烧的碳块作为侧壁材料。
预焙烧侧块与碳糊整体捣固的侧壁比较，材质的均匀性，导电性及抗腐蚀性等方面都明显优于后者，因而，它在较长时间内被广泛应用。
其生产工艺基本与无烟煤碳素底块相同。
2.2碳化硅侧块近代，电解槽容量迅速增大，300kA及以上的槽已被大面积推广应用，由于能量平衡的要求，倾向于增加电解槽侧部的热流量，要求侧壁材料除具有碳素侧块在高温下抗电解质腐蚀及高强度等性能外，还须有更好的导热性能。
适应上述要求的两种新侧壁材料是石墨块和碳化硅侧块，后者是一种用氮化硅结合的碳化硅块，它是由碳化硅干料和硅粉压成的坯块在高温绝氧条件下氮化而成的。
Kramss和Fickel等列出这种材料的特点如下：特点⊙高硬度⊙热强度高⊙高导热率⊙热膨胀率低⊙良好的化学阻力⊙良好的抗热冲击性材料的分子式为SiN4-SiC，由碳化硅骨料加硅粉在真空条件下氮化生成。
石墨材料尽管其导热性优越但作为侧壁材料，导电率高和抗氧化性能差，是其弱项。
与碳块比较，SiC侧块性能优越，但比重大，单位价格高，使电解槽造价增加影响其竞争力，之所以能被广泛应用，主要基于其良好的散热性能适合于大容量电解槽的特殊要求，同时，它也对提高电解槽的电流密度，增加电解槽的单位产能，以及延长槽衬寿命等都有潜在的长处，如果这些长处能够充分发挥，可以在经济上得到补偿。
其中的Si将被氧化成为SiO2，它不能抵抗电解质的腐蚀，因而也就失去结合剂的作用，甚至发生整体崩裂。
在生产中已经发现有的电解槽投产后不久，SiC侧块粉碎颓落，不得不进行局部补修。
在这种情况下，上述所谓长处已无从谈起，甚至对正常稳定生产都能产生负面影响。
应该说，如果买到的SiC 侧块是氮化不完全或有其他质量缺陷的产品，非但不能得到预期的效果，还可能影响生产指标和经济效益。
2.3 SiC-C复合材料由于SiC材料价格太高，有人提出采用SiC-C复合材料的侧块，做法是在电锻烧无烟煤(或石墨化) 侧块上粘贴氮化鞋结合的碳化硅片，B的是要比传统的碳砖侧壁延长寿命，要比全用碳化硅砖节省投资。
要求将复合块的厚度设计成冇合适的导电率，使其保持稳定的炉帮，并能用SiC层防止电解质侵蚀和氧化，碳块层易于加工，有改变规范的灵活性。
两种不同材料的粘结采用碳焦泥，制造时需要压紧，养护及焙烧，必需保证两种材料结合紧密，以保持其在生产中结合完整，使侧壁的传热顺畅。
并在生产温度下不分层，选择热膨胀率较高的碳和碳化硅材料。
组合材料的厚度可以有多种变化，电导率可按下式计算：位于加拿大的Bak Comeau铝厂曾在5台180KA槽内安装复合侧块，族化硅块厚25mm，碳块厚 122mm，复合块尺寸为300mmx 500mm,碳化硅面对电解质，生产2年后在每台槽的四个点测量其槽壳温度和炉帮形状，结果是槽壳平均温度较传统槽低17℃，沿板下38cm处最高温度低36℃。
炉帮形状的差异是上部的碳化硅没有腐蚀，槽沿板下40-50cm处的捣固碳糊被腐蚀2-3cm。
传统槽的上部无烟煤碳块有一处被腐蚀l-2cm,下部的捣固碳糊腐蚀严重(约5-6cm)。
说明两种不同型的侧块被腐蚀的程度差別很大，结论是采用复合块可能对延长槽衬寿命有好的作用。
三、防渗耐火材料如上所述，炉底内衬破损的一个重要原因是电解质擦体渗透，通过阴极炭块的开孔，电解质熔体渗入炭块，继续向下侵蚀耐火材料并发生化学反应，生成“灰白层”，使其体积膨胀，导致阴极隆起。
如果电解质继续渗透穿过耐火材料层，它会与保温材料反应，并严重破坏其保温性能，从而破坏电解槽的正常热制度。
电解槽的热平衡是根据新的内衬材料在预计的高温下导热性能算出的，如果因为化学反应使保温层的导热性能加大，直接的后果是通过炉底的热损失增加，在保持原有技术条件下，极易生成炉底沉淀和结壳，使炉底电压降升高，成为老龄槽指标降低的重要因素。
为阻挡电解质浸透耐火材料，以前曾尝试过不同的阻隔办法，一种是在保温层上边加一层钢板， (AP-18槽最初记录为钢板12.5mm)国内在较长时间内加一层50mm左右的氧化铝，以阻止或减缓电解质与保温材料的接触，但实践证明，这些措施的效果都不够明显。
90年代初，国外开始推行使用防渗耐火材料一种是防渗砖，另一种是防渗干料，现时国内使用的是一种硅铝质防渗干料，对其防渗性能的基本解释是当这种材料与电解质接触时，迅速反应生成一层霞石层，它能阻隔电解质的继续渗透。
于防渗料反应机理的解释是：(1) 电解质熔体通过炭块开孔，或通过扩散向下渗透，它就会与铺设的材料反应，形成一层均匀的反应产物。
如果铺设材料是氧化铝，因为它对电解质的湿润性良好，所以它会容易地扩大渗透。
