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促使鋁電解槽陰極內襯破損的原因

發布日期: 2019-06-13 08:49:40    閱讀量(153)    作者:張紅

促使電解槽陰極內襯破損的原因,歸結起來有以下幾個方面:

(1)陰極材料的膨脹與收縮。

在陰極內襯中,各種材料的膨脹或收縮,都會影響電解槽內襯的壽命和槽殼的變形,尤其是上部的炭素材料及陰極鋼棒影響最大。

(2)鈉離子向陰極內襯的侵入。

在電解槽啟動初期,由于電解質的摩爾比較高,槽溫也較高,此間鈉的析出較多,析出的鈉一部分蒸發出來,另一部分侵入陰極炭塊中與碳反應,生成嵌入式層狀化合物。由此引起炭素內襯體積膨脹,強度降低,甚至由表向里逐漸疏松,引起炭塊發生層狀剝離,遇夾帶氧化鋁沉淀的鋁水環流沖刷時,使底部形成沖蝕坑穴;炭塊強度降低后,遇下部上抬力作用時便使陰極炭塊斷裂。

(3)電解質和鋁水向爐底滲透。

由于陰極材料都有16%-20%的孔隙度,通電后電解質便沿著孔隙向內襯中滲入。滲入炭塊中的電解質,一部分沉積在炭塊的孔洞中,一部分沉淀在炭塊-鋼棒交界面上,而且大部分會繼續滲下去,浸入耐火磚和保溫磚層中與其發生化學反應,成為灰白層。

這些物質的滲入導致炭塊體積增大,產生膨脹。當陰極炭塊被破壞不很嚴重時,保溫層中產生的膨脹應力使炭塊隆起,若炭塊強度被破壞嚴重時,炭塊便從中間斷裂,形成大裂縫,從而電解質、鋁液大量漏入,嚴重時造成爐底發紅或從陰極鋼棒窗口漏爐。

(4)電化學或化學腐蝕。

陰極炭素體在電流作用下,與液體電解質接觸而發生電化學腐蝕或化學腐蝕,使陰極內襯遭破壞。由化學反應和電化學反應生成的碳化鋁均可溶解于鋁液之中,使陰極炭塊遭受腐蝕,尤其當陰極炭塊出現小裂紋時,在裂紋處強烈腐蝕,使裂紋變成寬、深的縫隙。

(5)空氣氧化。

空氣氧化主要發生在側部炭塊的背面和上部。上部氧化是由于受熱炭塊未被電解質結殼保護好,暴露于空氣中而被氧化;背面氧化是由于陰極鋼棒窗口未密封好,被進入的空氣所氧化而造成的,此外,空氣還沿鋼棒進入槽底,與滲入的電解質、鈉等反應,從而破壞陰極內襯。

(6)內襯材料的質量。

陰極炭塊質量低劣,包括粒度配方不合理,引起熱膨脹率高,原料揮發分含量高,使其高溫焙燒后炭塊孔隙度大,成型壓力不足,使其結構松散等,耐火保溫材料質量低劣,不能有效地抵御電解質等的腐蝕。

(7)內襯砌筑質量。

電解槽砌筑質量低劣,是引起電解槽破損的又一主要原因。若電解槽底部磚層砌筑不平,會使陰極炭塊安放不平,中間懸空或翹起,當電解槽啟動后受強烈熱沖擊和膨脹應力作用時,很容易出現劈斷、開裂。

各縫隙搗固扎固不均、不實,焙燒后不能焦化聯成一體,受電解質等浸泡后,松散分離,脫落或起層,啟動后不久就會出現側部嚴重破損。

陰極鋼棒與炭塊組裝不好,會使鋼棒變形加劇,使炭塊隆起或斷裂,加速內襯破損。

(8)預熱焙燒和啟動操作管理。

預熱焙燒過程中爐底溫度異常不均,出現局部溫度過高或過低,都會使內襯受熱膨脹且極不均勻,引起開裂、劈斷。

啟動初期,技術條件不到位,使得槽內襯不能良好地融為一體,造成破損。

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