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摘要:因工作之便，笔者对该公司第一期电解槽槽寿命进行了统计分析，铝电解槽采用160kA电解槽生产技术，电解系列采用大面四点进电技术，设计槽寿命为1500天。第一期电解槽于2002年5月初开始相继焙烧启动，由于设计、材料、施工和生产管理等原因，其中第一期槽有部分槽已完成使命。据统计表明我公司160kA系列电解槽第一期槽截至目前的平均运行寿命为2100天，与原设计要求的1500天槽寿命超出了600天。因此分析和研究电解槽早期破损原因，探讨延长槽寿命的对策，对铝工业未来的发展是非常必要的。笔者结合自己在该公司160kA系列电解槽的生产实践和研究心得，仅对生产管理上影响槽寿命的一些因素进行分析和探讨。
关键词:预焙 电解槽 寿命 探析
一、焙烧启动对槽子寿命的影响
多年的生产实践证明，槽子的运行寿命与焙烧启动关系很大，好的焙烧启动技术对延长槽寿命非常有益。该公司160kA系列电解槽第一代槽部分采用铝液焙烧启动技术，而铝液焙烧有其致命的缺点：通电前把液体铝添加到阴极上，会引起阴极块和捣固糊表面快速升温，使阴极遭受热冲击而产生缺陷，同时液体铝粘度低，在其凝固前有可能渗入阴极中任何细小的裂纹和孔洞，热胀冷缩，严重时会损伤阴极内衬层；焙烧后期，为了获得将电解槽加热到运行温度所必须的铝液层电压降，必须调整阳极-铝液的接触，既抬阳极(1至2个回转数 /h)，这样就会造成电流分布不均，导致槽内升温速度差别大，从而破坏阴极。该公司160kA系列第一代电解槽启动初期有6台槽发生渗铝的事实，及对停炉大修的电解槽刨炉解剖时发现：槽龄短的槽槽底变形严重程度、阴极钢棒腐蚀、弯曲厉害程度、阴极内衬缝隙充塞铝和电解质及阴极钢棒周围生成的铝铁合金的量均高于槽龄长的槽，之所以出现这种结果，是因为采用了铝液焙烧技术及铝液焙烧本身存在的缺陷所致，因此可以说铝液焙烧严重地影响了该公司160kA系列一代槽的寿命
二、 生产技术管理对槽子寿命的影响
生产管理(主要是指技术条件的管理)是影响槽子寿命的另一重要因素。按电解槽的运行态势，电解槽的生产管理一般可分为非正常期管理(即启动和启动初期)、正常期管理和破损期管理(即后期管理)。
2.1 非正常期管理:电解槽启动初期，要视电解槽的实际运行情况即槽况，逐步地调整好技术条件(如分子比、槽电压、下料间隔，建立起较理想的能量平衡，形成规整的槽堂内形即炉帮)。但该公司160kA系列电解槽的第一代槽在启动初期，由于供料系统不很正常，经常缺料，堵料或漏料。电解槽经常缺料，突发效应多，槽温偏高，电解槽长期不能形成稳定的能量平衡，炉帮长期无法形成，侧部碳块长期受电解质的冲刷和腐蚀，并且阴极在高温下吸钠膨胀加剧；而电解槽堵料或漏料，则易在炉底形成沉淀，产生沉淀的部位，炉底压降大，导致炉底电流分布不均，并且有沉淀处阴极过冷，无沉淀处过热，产生热应力导致阴极早期破损。这是影响该公司160kA系列一代槽寿命不可忽视的原因之一。另外一个原因是有二个区在电解槽启动初期开展了快速降分子比试验，即槽子启动后第16天就开始添加AlF3降分子比，之后30天确保分子比值降到2.4，同时槽温度也由970℃降至950℃C左右。由于在快速降分子比试验中，分子比和温度降低频度过快，同时其它相关的技术条件和操作又没有匹配好，造成炉底趋冷，形成沉淀或结壳，从而加速了钠离子的渗透速度，加剧了阴极的膨胀。这可从快速降分子比的槽运行情况得以证明：有些快速降分子比的槽运行不到90天就开始出现阴极破损。
2.2 正常期管理:电解槽启动后大约80天即可转入正常期管理。正常期管理的重点是保证电解槽在合理的生产技术条件(主要指槽电压、分子比、电解温度、两水平、效应系数等)下平稳运行，形成规整的炉膛。如果技术条件控制不好，会引起槽温波动，造成内衬各部位温度的波动，不能形成稳定的炉帮，从而导致内衬孔隙沉积物和生成物的变化，这是加速阴极变形(如上抬、开裂)的主要原因。该公司160kA系列第一代电解槽在转入正常期后，个别工区调整和稳定技术条件的工作没有做好，表现在有些槽子铝水平、温度、分子比波动大，炉子长期无法形成炉帮，炉底温度忽高忽低，槽子运行总是不能脱离"长沉淀、长伸腿或结壳←→化沉淀、伸腿或结壳"的恶性循环，产生沉淀或结壳的部位，电阻大，电流不易流过，造成电解槽有沉淀处的阴极偏冷和无沉淀处的阴极偏热，产生热应力导致阴极发生早期破损，严重影响了槽子寿命；此外，该公司160kA系列一代槽生产中效应系数控制不好，也是影响其槽子寿命的一大因素。一代槽运行期间的平均效应系数高达1.5，频繁的效应冲击导致槽子运行过程中不能形成稳定的炉膛。
2.3 破损槽的管理:该公司在第一代电解槽的生产管理中，对最初出现的一批破损槽管理措施不当，表现在：不能准确判断出破损部位，没有掌握可行的修补方法，没能制订出合适的识别基准。结果导致这批槽突发漏炉率高，槽龄极短。一般来说，电解槽一旦出现破损，只要及时采取合适的修补方法，槽子还能运行一至二年，而该公司电解槽在发现破损后一般运行不到半年就停了，之所以这样，一是因为经验不足，二是因为电解槽的技术条件调
整不当。
三、提高槽寿命实践
3.1 采用焦粒焙烧启动技术:对比该公司采取焦粒焙烧启动技术的电解槽，由于该焦粒焙烧启动技术焙烧期间阳极电流分布均匀，启动时先灌电解质液，后灌铝液，这样就能使阴极在焙烧时形成的裂纹或孔洞被液体电解质有效填充，从而有效地避免了铝液焙烧启动时铝液渗入给电解槽造成的损害，杜绝了电解槽在焙烧启动初期就发生破损漏铝现象，有利于延长槽寿命。自从采用了焦粒焙烧启动以来，该公司还未曾有1台电解槽出现早期破损漏铝现象。
3.2 规范技术条件管理:在电解槽运行期的技术管理虽不能改变槽子本身的设计缺陷和焙烧启动期间埋下的隐患，但它对提高技术经济指标和延长槽寿命意义重大。电解槽的技术条件管理要力求实现：电解生产平稳，炉底干净，炉膛规整。电解铝生产主要技术条件有槽电压、分子比、电解温度、两水平、效应系数，槽电压设定是否合理首先要视极距是否合理，其次是看电解温度和分子比等，电解温度是否在合理范围主要根据电解质的分子比等判断，电解质温度一般要比电解质的初晶点高10度至15度，铝水平的高低则与电解槽的设计水平有关，如果电解槽的磁场和流场等设计合理则铝水平可适当低点，这样有利于降低能耗，至于效应系数不仅与电解槽计算机控制水平高低有关，而且也与槽况有关，因此在制订电解槽生产技术条件时，一定要视槽子的实际运行情况，不可机械的照搬。
结语:影响槽寿命的因素较多，但作为电解槽的管理者和操作者来说，主要靠选择较好的焙烧启动技术(如焦粒焙烧启动)和制定出合理的技术条件等措施，确保槽子炉帮规整、炉底干净、运行平稳，从而实现延长槽寿命。当然加强对破损槽的修补和维护也是延长槽寿命的有效手段。
关键词:预焙 电解槽 寿命 探析
一、焙烧启动对槽子寿命的影响
多年的生产实践证明，槽子的运行寿命与焙烧启动关系很大，好的焙烧启动技术对延长槽寿命非常有益。该公司160kA系列电解槽第一代槽部分采用铝液焙烧启动技术，而铝液焙烧有其致命的缺点：通电前把液体铝添加到阴极上，会引起阴极块和捣固糊表面快速升温，使阴极遭受热冲击而产生缺陷，同时液体铝粘度低，在其凝固前有可能渗入阴极中任何细小的裂纹和孔洞，热胀冷缩，严重时会损伤阴极内衬层；焙烧后期，为了获得将电解槽加热到运行温度所必须的铝液层电压降，必须调整阳极-铝液的接触，既抬阳极(1至2个回转数 /h)，这样就会造成电流分布不均，导致槽内升温速度差别大，从而破坏阴极。该公司160kA系列第一代电解槽启动初期有6台槽发生渗铝的事实，及对停炉大修的电解槽刨炉解剖时发现：槽龄短的槽槽底变形严重程度、阴极钢棒腐蚀、弯曲厉害程度、阴极内衬缝隙充塞铝和电解质及阴极钢棒周围生成的铝铁合金的量均高于槽龄长的槽，之所以出现这种结果，是因为采用了铝液焙烧技术及铝液焙烧本身存在的缺陷所致，因此可以说铝液焙烧严重地影响了该公司160kA系列一代槽的寿命
二、 生产技术管理对槽子寿命的影响
生产管理(主要是指技术条件的管理)是影响槽子寿命的另一重要因素。按电解槽的运行态势，电解槽的生产管理一般可分为非正常期管理(即启动和启动初期)、正常期管理和破损期管理(即后期管理)。
2.1 非正常期管理:电解槽启动初期，要视电解槽的实际运行情况即槽况，逐步地调整好技术条件(如分子比、槽电压、下料间隔，建立起较理想的能量平衡，形成规整的槽堂内形即炉帮)。但该公司160kA系列电解槽的第一代槽在启动初期，由于供料系统不很正常，经常缺料，堵料或漏料。电解槽经常缺料，突发效应多，槽温偏高，电解槽长期不能形成稳定的能量平衡，炉帮长期无法形成，侧部碳块长期受电解质的冲刷和腐蚀，并且阴极在高温下吸钠膨胀加剧；而电解槽堵料或漏料，则易在炉底形成沉淀，产生沉淀的部位，炉底压降大，导致炉底电流分布不均，并且有沉淀处阴极过冷，无沉淀处过热，产生热应力导致阴极早期破损。这是影响该公司160kA系列一代槽寿命不可忽视的原因之一。另外一个原因是有二个区在电解槽启动初期开展了快速降分子比试验，即槽子启动后第16天就开始添加AlF3降分子比，之后30天确保分子比值降到2.4，同时槽温度也由970℃降至950℃C左右。由于在快速降分子比试验中，分子比和温度降低频度过快，同时其它相关的技术条件和操作又没有匹配好，造成炉底趋冷，形成沉淀或结壳，从而加速了钠离子的渗透速度，加剧了阴极的膨胀。这可从快速降分子比的槽运行情况得以证明：有些快速降分子比的槽运行不到90天就开始出现阴极破损。
2.2 正常期管理:电解槽启动后大约80天即可转入正常期管理。正常期管理的重点是保证电解槽在合理的生产技术条件(主要指槽电压、分子比、电解温度、两水平、效应系数等)下平稳运行，形成规整的炉膛。如果技术条件控制不好，会引起槽温波动，造成内衬各部位温度的波动，不能形成稳定的炉帮，从而导致内衬孔隙沉积物和生成物的变化，这是加速阴极变形(如上抬、开裂)的主要原因。该公司160kA系列第一代电解槽在转入正常期后，个别工区调整和稳定技术条件的工作没有做好，表现在有些槽子铝水平、温度、分子比波动大，炉子长期无法形成炉帮，炉底温度忽高忽低，槽子运行总是不能脱离"长沉淀、长伸腿或结壳←→化沉淀、伸腿或结壳"的恶性循环，产生沉淀或结壳的部位，电阻大，电流不易流过，造成电解槽有沉淀处的阴极偏冷和无沉淀处的阴极偏热，产生热应力导致阴极发生早期破损，严重影响了槽子寿命；此外，该公司160kA系列一代槽生产中效应系数控制不好，也是影响其槽子寿命的一大因素。一代槽运行期间的平均效应系数高达1.5，频繁的效应冲击导致槽子运行过程中不能形成稳定的炉膛。
2.3 破损槽的管理:该公司在第一代电解槽的生产管理中，对最初出现的一批破损槽管理措施不当，表现在：不能准确判断出破损部位，没有掌握可行的修补方法，没能制订出合适的识别基准。结果导致这批槽突发漏炉率高，槽龄极短。一般来说，电解槽一旦出现破损，只要及时采取合适的修补方法，槽子还能运行一至二年，而该公司电解槽在发现破损后一般运行不到半年就停了，之所以这样，一是因为经验不足，二是因为电解槽的技术条件调
整不当。
三、提高槽寿命实践
3.1 采用焦粒焙烧启动技术:对比该公司采取焦粒焙烧启动技术的电解槽，由于该焦粒焙烧启动技术焙烧期间阳极电流分布均匀，启动时先灌电解质液，后灌铝液，这样就能使阴极在焙烧时形成的裂纹或孔洞被液体电解质有效填充，从而有效地避免了铝液焙烧启动时铝液渗入给电解槽造成的损害，杜绝了电解槽在焙烧启动初期就发生破损漏铝现象，有利于延长槽寿命。自从采用了焦粒焙烧启动以来，该公司还未曾有1台电解槽出现早期破损漏铝现象。
3.2 规范技术条件管理:在电解槽运行期的技术管理虽不能改变槽子本身的设计缺陷和焙烧启动期间埋下的隐患，但它对提高技术经济指标和延长槽寿命意义重大。电解槽的技术条件管理要力求实现：电解生产平稳，炉底干净，炉膛规整。电解铝生产主要技术条件有槽电压、分子比、电解温度、两水平、效应系数，槽电压设定是否合理首先要视极距是否合理，其次是看电解温度和分子比等，电解温度是否在合理范围主要根据电解质的分子比等判断，电解质温度一般要比电解质的初晶点高10度至15度，铝水平的高低则与电解槽的设计水平有关，如果电解槽的磁场和流场等设计合理则铝水平可适当低点，这样有利于降低能耗，至于效应系数不仅与电解槽计算机控制水平高低有关，而且也与槽况有关，因此在制订电解槽生产技术条件时，一定要视槽子的实际运行情况，不可机械的照搬。
结语:影响槽寿命的因素较多，但作为电解槽的管理者和操作者来说，主要靠选择较好的焙烧启动技术(如焦粒焙烧启动)和制定出合理的技术条件等措施，确保槽子炉帮规整、炉底干净、运行平稳，从而实现延长槽寿命。当然加强对破损槽的修补和维护也是延长槽寿命的有效手段。