促使铝电解槽阴极内衬破损的原因

发布日期: 2019-06-13 08:49:40    阅读量(128)    作者:张红

促使电解槽阴极内衬破损的原因,归结起来有以下几个方面:

(1)阴极材料的膨胀与收缩。

在阴极内衬中,各种材料的膨胀或收缩,都会影响电解槽内衬的寿命和槽壳的变形,尤其是上部的炭素材料及阴极钢棒影响最大。

(2)钠离子向阴极内衬的侵入。

在电解槽启动初期,由于电解质的摩尔比较高,槽温也较高,此间钠的析出较多,析出的钠一部分蒸发出来,另一部分侵入阴极炭块中与碳反应,生成嵌入式层状化合物。由此引起炭素内衬体积膨胀,强度降低,甚至由表向里逐渐疏松,引起炭块发生层状剥离,遇夹带氧化铝沉淀的铝水环流冲刷时,使底部形成冲蚀坑穴;炭块强度降低后,遇下部上抬力作用时便使阴极炭块断?#36873;?

(3)电解质和铝水向炉底渗透。

由于阴极材料都有16%-20%的孔隙度,通电后电解?#26102;?#27839;着孔隙向内衬中渗入。渗入炭块中的电解质,一部分沉积在炭块的孔洞中,一部分沉淀在炭块-钢棒交界面上,而且大部分会继续渗下去,浸入耐火砖和保温砖层中与其发生化学反应,成为灰白层。

这些物质的渗入导致炭块体积增大,产生膨胀。当阴极炭块被破坏不很严重时,保温层中产生的膨胀应力使炭块隆起,若炭块强度被破坏严重时,炭块便从中间断裂,形成大裂缝,从而电解质、铝液大量漏入,严重时造成炉底发红或从阴极钢棒窗口漏炉。

(4)电化学或化学腐蚀。

阴极炭素体在电流作用下,与液体电解质接触而发生电化学腐蚀或化学腐蚀,使阴极内衬遭破坏。由化学反应和电化学反应生成的碳化铝均可溶解于铝液之中,使阴极炭块遭受腐蚀,尤其当阴极炭块出?#20013;×盐?#26102;,在?#30416;?#22788;强烈腐蚀,使?#30416;?#21464;成宽、深的缝隙。

(5)空气氧化。

空气氧化主要发生在侧部炭块的背面和上部。上部氧化是由于受热炭块未被电解质结壳保护好,暴露于空气中而被氧化;背面氧化是由于阴极钢棒窗口未密封好,被进入的空气所氧化而造成的,此外,空气还沿钢棒进入槽底,与渗入的电解质、钠等反应,从而破坏阴极内衬。

(6)内衬材料的质量。

阴极炭块质量?#22303;櫻?#21253;括粒度配方不合理,引起热膨胀率高,原料挥发分含量高,使其高温焙烧后炭块孔隙度大,成型压力不足,使其结构松散等,耐火保温材料质量?#22303;櫻?#19981;能有效地抵御电解质等的腐蚀。

(7)内衬砌筑质量。

电解槽砌筑质量?#22303;櫻?#26159;引起电解槽破损的又一主要原因。若电解槽底部砖层砌筑不平,会使阴极炭块安放不平,中间悬空或翘起,当电解槽启动后受强烈热冲击和膨胀应力作用时,很容易出现劈断、开?#36873;?

各缝隙捣固扎固不均、不实,焙烧后不能焦化联成一体,受电解质等浸泡后,松散分离,脱落或起层,启动后不?#38209;?#20250;出现侧部严重破损。

阴极钢棒与炭块组装不好,会使钢棒变形加剧,使炭块隆起或断裂,加速内衬破损。

(8)预热焙烧和启动操作管理。

预热焙烧过程中炉底温度异常不均,出现局部温度过高或过低,都会使内衬受热膨胀且极不均匀,引起开?#36873;?#21128;断。

启动初期,技术条件不到位,使得槽内衬不能良好地融为一体,造成破损。

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