关于从优化设计方面提高铝电解槽寿命的探讨
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重要 凶素 之 一 。本 文 着重 量 从 电解槽 的优 化 设
计 方面 对 提 高 铝 电解 槽 寿 命进 行 一 些探 讨 。
上 统一优 化 的物 理 场体 系 ，热 场优 化 研 究直 接
关 系 到炉膛 的平 稳形 成 和最 佳 的节 能效 果 ，使 电解槽 在最 佳 的热平 衡 状态 下 达 到炉 膛 的 自然
一
系列 的物 理 、化 学变 化 ，特 别是 以无烟 煤 为
炉膛 无法 形 成 自然 最平 衡 的最 佳状 态 ，槽 结构 受 力不 平衡 ，这 都是 影响 电解 槽 节能 降耗 和槽 寿命 等 经济 指 标 的重 要 因素 。经 东 北在大 学研 究 ，我厂 原 ７ Ｋ 边 部加 工 预焙槽 磁场 板就 很 不 ５Ａ
１ 前 言
铝 电解 槽 是铝 电解生 产 的主 要 设备 、铝 电
希Ｉ 选材 使 电解槽 自身拥 有 一个 良好 的先 天条 件
去抵 御 生产 中来 自各 主 面 的侵 损 。
解生 产过 程 中 的重 要 问题 之一 就 是 电解槽 的 寿 命 问题 。质 量 好 的 电解槽 可 以减少 大 修 费用 和
２ 铝 电解槽 生产 工 艺及 其性 参
的分 析
铝 电解 槽 是特 殊 的铝 冶金 设 备 、： 作 在 大 ［ 电流 、 高温 和 强腐 蚀性 熔 体 的环境 下 ， 同时 由 于 电磁 力 、气 体 的作用 ，使槽 内熔 体 的运 动 变 得 非 常复 杂 ， 随着 电流 强度 和 增大 、影响 屯加 剧 ，因此 在 铝 电解 槽 的设 计过 程 中兴 量要 掌握 熔 体 的运 动规 律 ，而且 要 建立 适宜 的热 平 衡 、 保证 足 够 的槽 壳 结构 强 度 ，选择 抗 电解 质 腐蚀 Ｉ 透 能 力 强 的 内衬 ，通过 一 系列 的优 化 设计 渗
形 成且 稳 定保 持最佳 状 态 。流 体 场优 化研 究是
在 综 合 有 关 场 的 基 础 上 ， 研 究 最 佳 的 流 体 运 动
状 态 ，直接 关系 到减 少 铝 的二 次 反应 损 失和 电 能损 失 ，也 关系 到热 场 的优 化 。力场 的优 化 研
究 关系 到槽 子各 部分 的最 佳 平 衡 ， 防止 受 力欠
于贵 铝 、平 铝及 沁 阳 ２ ０ Ａ 人 型 的 物理 场 优 ８Ｋ 等 化研 究 设计上 ，并 大胆 引进 、吸 收美 国先进 的
设计 和 生产 操 作 、维 护 的影 响而 变化 。寿 命 长
的 电解槽 要 求 槽壳 强度 适 中 ，炉膛 热 力设 计 更 合理 ，高质 量 的砌 筑 材料 和施 工 技术 。以及 Ｅ 确 的焙烧 启 动 方法 和 完善 的后 期 管理 ： ，其 Ｉ 作
物 理场 优化 研 究 设计系 统 、使 我 国的物 理场 优
化 研 究 设计 向更 高 的 国际 水准 发 展 。 电解 槽 现 代 化 物 理 场 是 包 括 电磁 场 、 热 场 、流 体场 、力场在 内的在 各 物 理场 优化 基 础
中 电解 槽 的 设计 问题 就是 影 响铝 电解 槽寿 命 的
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２０ 年 №３ ０２
铝 镁 通 讯
・Ｉ Ｌ Ｊ・
关于从优 化设计方面提 高铝 电解槽寿 命的探讨
陈人 鑫 汪洪杰 王醒钟 尚建 军 邵 郑
【中 国 铝 业 河 南 分 公 司 河 南 郑 州 ４ ０ １） ０ ４ ５
解 槽 最基 本 也 是首 先要 做 好 的工 作 ，是后 继工
作 的 前 提 和 基 础 ， 贯 穿 于 整 个 铝 电解 过 程 ，有
其 内、外 侧 的温 度 差 （ 近 ２ ０ ）将 使槽 壳 接 ０℃
向 内 侧 弯 曲 、 同 时 产 生 ２ ０ ２ ０ ｇ ｃ ２ 热 ３ ～ ５Ｋ ／ｍ 的
吨铝 成 本 、提 高铝 厂 的经 济 效益 。 电解 槽 寿命 的长 短是 相对 的，它 受 阴极 的
３ 电解槽 物理场 的优 化设计
我 国 自从 七十 年代 末 引进 口本铝 电解技 术 后 就对 其物 理场 优化 系 统进 行 了研 究和 改进 ，
行 成 了更 加完 善 的物理 场优 化 体 系 ，成 功地 用
一
些 分析 探 讨 ， 以期 在 槽 子建 成 之前 就 有
优 化 设计
‘ 良好 的 先天 条件 戈抵 御 生产 ｜ 来 自 个 Ｉ Ｉ
各 方 面 的侵 损 ，从 根 本 上消 除 隐 患 ，提 高 铝 电解 槽 的使 用寿 限 。 关 键 词 铝 电 解 槽 物 理 场 槽 壳 内 衬 材 料
摘 要 如何 延 长 电解 槽 的使 用 寿 命铝 直
电解 生产 者研 究 、探索 的一个 课 题 。结 合 长铝 公 司 的 ７Ｋ 预 焙 电解 槽 技术 发 行扩 ５Ａ
建 生产 实践 ， 笔 者着 重 从铝 电解 槽 的物 理场 ，槽 壳和 槽 内衬 的优 化 设计 方 面进 行
衡后 造成 内衬寿 命减 少 。它 们 之 问 既相互 独 立 又 相 互 影 响 ， 从 而 形 成 一 个 辩 证 统 一 的 物 理
场 ，物理 场优 化研 究 工作 是 十分 必 要 的 ，是 电
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・
２ ０・
铝 镁
通
讯
２ ０ 年 Ｎ ０ ２ Ｑ ３
合 理 。 在 Ｘ 向 （ 列 电流 方 向 ） ，Ｙ 向 的场 方 系 方
利 于铝 电解 的 稳 定生 产 的槽 寿命 的提 高 。 传 统 的 电解 槽 没有 物 理扬 优 化设 计 ，导致
电磁 场 无 序 分 布 ， 铝 液 流 通 ， 隆 起 和 波 动 大 ，
应 力 、槽 子 内衬 由炭 素材 料 和耐 热 保温 材 料 组 成 。这些 材 料在 遇 到高温 和 电解 质 时 都要 产生
计 方面 对 提 高 铝 电解 槽 寿 命进 行 一 些探 讨 。
上 统一优 化 的物 理 场体 系 ，热 场优 化 研 究直 接
关 系 到炉膛 的平 稳形 成 和最 佳 的节 能效 果 ，使 电解槽 在最 佳 的热平 衡 状态 下 达 到炉 膛 的 自然
一
系列 的物 理 、化 学变 化 ，特 别是 以无烟 煤 为
炉膛 无法 形 成 自然 最平 衡 的最 佳状 态 ，槽 结构 受 力不 平衡 ，这 都是 影响 电解 槽 节能 降耗 和槽 寿命 等 经济 指 标 的重 要 因素 。经 东 北在大 学研 究 ，我厂 原 ７ Ｋ 边 部加 工 预焙槽 磁场 板就 很 不 ５Ａ
１ 前 言
铝 电解 槽 是铝 电解生 产 的主 要 设备 、铝 电
希Ｉ 选材 使 电解槽 自身拥 有 一个 良好 的先 天条 件
去抵 御 生产 中来 自各 主 面 的侵 损 。
解生 产过 程 中 的重 要 问题 之一 就 是 电解槽 的 寿 命 问题 。质 量 好 的 电解槽 可 以减少 大 修 费用 和
２ 铝 电解槽 生产 工 艺及 其性 参
的分 析
铝 电解 槽 是特 殊 的铝 冶金 设 备 、： 作 在 大 ［ 电流 、 高温 和 强腐 蚀性 熔 体 的环境 下 ， 同时 由 于 电磁 力 、气 体 的作用 ，使槽 内熔 体 的运 动 变 得 非 常复 杂 ， 随着 电流 强度 和 增大 、影响 屯加 剧 ，因此 在 铝 电解 槽 的设 计过 程 中兴 量要 掌握 熔 体 的运 动规 律 ，而且 要 建立 适宜 的热 平 衡 、 保证 足 够 的槽 壳 结构 强 度 ，选择 抗 电解 质 腐蚀 Ｉ 透 能 力 强 的 内衬 ，通过 一 系列 的优 化 设计 渗
形 成且 稳 定保 持最佳 状 态 。流 体 场优 化研 究是
在 综 合 有 关 场 的 基 础 上 ， 研 究 最 佳 的 流 体 运 动
状 态 ，直接 关系 到减 少 铝 的二 次 反应 损 失和 电 能损 失 ，也 关系 到热 场 的优 化 。力场 的优 化 研
究 关系 到槽 子各 部分 的最 佳 平 衡 ， 防止 受 力欠
于贵 铝 、平 铝及 沁 阳 ２ ０ Ａ 人 型 的 物理 场 优 ８Ｋ 等 化研 究 设计上 ，并 大胆 引进 、吸 收美 国先进 的
设计 和 生产 操 作 、维 护 的影 响而 变化 。寿 命 长
的 电解槽 要 求 槽壳 强度 适 中 ，炉膛 热 力设 计 更 合理 ，高质 量 的砌 筑 材料 和施 工 技术 。以及 Ｅ 确 的焙烧 启 动 方法 和 完善 的后 期 管理 ： ，其 Ｉ 作
物 理场 优化 研 究 设计系 统 、使 我 国的物 理场 优
化 研 究 设计 向更 高 的 国际 水准 发 展 。 电解 槽 现 代 化 物 理 场 是 包 括 电磁 场 、 热 场 、流 体场 、力场在 内的在 各 物 理场 优化 基 础
中 电解 槽 的 设计 问题 就是 影 响铝 电解 槽寿 命 的
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２０ 年 №３ ０２
铝 镁 通 讯
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关于从优 化设计方面提 高铝 电解槽寿 命的探讨
陈人 鑫 汪洪杰 王醒钟 尚建 军 邵 郑
【中 国 铝 业 河 南 分 公 司 河 南 郑 州 ４ ０ １） ０ ４ ５
解 槽 最基 本 也 是首 先要 做 好 的工 作 ，是后 继工
作 的 前 提 和 基 础 ， 贯 穿 于 整 个 铝 电解 过 程 ，有
其 内、外 侧 的温 度 差 （ 近 ２ ０ ）将 使槽 壳 接 ０℃
向 内 侧 弯 曲 、 同 时 产 生 ２ ０ ２ ０ ｇ ｃ ２ 热 ３ ～ ５Ｋ ／ｍ 的
吨铝 成 本 、提 高铝 厂 的经 济 效益 。 电解 槽 寿命 的长 短是 相对 的，它 受 阴极 的
３ 电解槽 物理场 的优 化设计
我 国 自从 七十 年代 末 引进 口本铝 电解技 术 后 就对 其物 理场 优化 系 统进 行 了研 究和 改进 ，
行 成 了更 加完 善 的物理 场优 化 体 系 ，成 功地 用
一
些 分析 探 讨 ， 以期 在 槽 子建 成 之前 就 有
优 化 设计
‘ 良好 的 先天 条件 戈抵 御 生产 ｜ 来 自 个 Ｉ Ｉ
各 方 面 的侵 损 ，从 根 本 上消 除 隐 患 ，提 高 铝 电解 槽 的使 用寿 限 。 关 键 词 铝 电 解 槽 物 理 场 槽 壳 内 衬 材 料
摘 要 如何 延 长 电解 槽 的使 用 寿 命铝 直
电解 生产 者研 究 、探索 的一个 课 题 。结 合 长铝 公 司 的 ７Ｋ 预 焙 电解 槽 技术 发 行扩 ５Ａ
建 生产 实践 ， 笔 者着 重 从铝 电解 槽 的物 理场 ，槽 壳和 槽 内衬 的优 化 设计 方 面进 行
衡后 造成 内衬寿 命减 少 。它 们 之 问 既相互 独 立 又 相 互 影 响 ， 从 而 形 成 一 个 辩 证 统 一 的 物 理
场 ，物理 场优 化研 究 工作 是 十分 必 要 的 ，是 电
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２ ０ 年 Ｎ ０ ２ Ｑ ３
合 理 。 在 Ｘ 向 （ 列 电流 方 向 ） ，Ｙ 向 的场 方 系 方
利 于铝 电解 的 稳 定生 产 的槽 寿命 的提 高 。 传 统 的 电解 槽 没有 物 理扬 优 化设 计 ，导致
电磁 场 无 序 分 布 ， 铝 液 流 通 ， 隆 起 和 波 动 大 ，
应 力 、槽 子 内衬 由炭 素材 料 和耐 热 保温 材 料 组 成 。这些 材 料在 遇 到高温 和 电解 质 时 都要 产生
