石墨化陰極炭塊在鋁電解槽中的關(guān)鍵作用及應(yīng)用分析

  鋁電解槽的陰極炭塊，作為電解槽的內(nèi)襯與陰極導(dǎo)電的雙重角色，對(duì)電解槽的耐用性和生產(chǎn)效率產(chǎn)生直接影響。在電解鋁的生產(chǎn)流程中，它扮演著舉足輕重的角色。針對(duì)企業(yè)采用石墨化陰極后所面臨的一系列挑戰(zhàn)，如爐底保溫、筑爐質(zhì)量控制、技術(shù)參數(shù)調(diào)整以及電解槽的日常管理優(yōu)化等，本文將提出一系列的改進(jìn)措施，旨在為相關(guān)從業(yè)者提供有價(jià)值的參考。

01石墨化陰極的作用

△ 陰極炭塊的性質(zhì)

在電解鋁的生產(chǎn)過(guò)程中，陰極炭塊不僅作為電解槽的內(nèi)襯，還承擔(dān)著導(dǎo)電的重要任務(wù)。其性質(zhì)直接影響著電解槽的耐用性和生產(chǎn)效率。以下是幾種關(guān)鍵的陰極炭塊性質(zhì)：

物理性質(zhì)：包括密度、硬度、耐磨性等，這些性質(zhì)決定了炭塊在高溫、高壓環(huán)境下的穩(wěn)定性。

化學(xué)性質(zhì)：如抗腐蝕性、抗氧化性等，這些性質(zhì)關(guān)乎炭塊在電解過(guò)程中是否能夠抵御化學(xué)侵蝕，保持長(zhǎng)久耐用。

導(dǎo)電性能：陰極炭塊作為電解槽的導(dǎo)電部件，其導(dǎo)電性能的優(yōu)劣直接影響著電流的分布和效率。

熱穩(wěn)定性：在高溫電解環(huán)境下，炭塊需要具備良好的熱穩(wěn)定性，以防止因溫度變化而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞。

經(jīng)濟(jì)性：考慮到生產(chǎn)成本控制和長(zhǎng)期使用成本，陰極炭塊的價(jià)格、壽命以及維護(hù)成本也是評(píng)估其性質(zhì)時(shí)需要考慮的重要因素。

△ 保溫材料的提高

由于石墨化陰極炭塊的電阻率較低，導(dǎo)致電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱相對(duì)較小。同時(shí)，其熱導(dǎo)率又相對(duì)較大，這使得電解槽的散熱量增加。在生產(chǎn)過(guò)程中，這往往會(huì)導(dǎo)致槽底溫度偏低，進(jìn)而引發(fā)爐底沉淀的問(wèn)題。

為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，我們可以采取以下措施：首先，選擇保溫性能更為出色的保溫材料；其次，增加電解槽槽底保溫材料的厚度。通過(guò)這些措施，我們可以有效地減少電解槽底部的散熱量，從而確保電解槽在運(yùn)行過(guò)程中的熱量平衡。

△ 筑爐質(zhì)量和焙燒啟動(dòng)

電解槽能否平穩(wěn)運(yùn)行并保持長(zhǎng)壽，關(guān)鍵在于其筑爐材料和筑爐質(zhì)量。因此，我們必須嚴(yán)格把控筑爐材料的質(zhì)量，精心挑選配套的陰極糊材料，并遵循筑爐規(guī)程進(jìn)行精細(xì)砌筑。在鋁電解槽的焙燒啟動(dòng)階段，焦粒的厚度應(yīng)保持均勻，同時(shí)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。期間，應(yīng)嚴(yán)格依照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電流分布和爐底溫度的監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)調(diào)整炭陽(yáng)極電流分布，以確保焙燒過(guò)程中電解槽的電流分布均勻，陰極受熱也均勻。

△ 技術(shù)條件的適宜性

在鋁電解生產(chǎn)中，為了充分發(fā)揮石墨化陰極炭塊的優(yōu)勢(shì)，我們需要?jiǎng)?chuàng)造適宜的技術(shù)條件。這包括適當(dāng)降低鋁水平，以減少電解槽的散熱并保持熱量平衡；同時(shí)，降低分子比，以確保電解槽在合理的過(guò)熱度下平穩(wěn)運(yùn)行。此外，還應(yīng)適當(dāng)提高電解質(zhì)水平，以確保氧化鋁能夠充分溶解，從而維持電解槽的物料平衡。

△ 日常管理的精細(xì)

石墨化陰極炭塊作為先進(jìn)的陰極材料，需要更為精細(xì)的日常管理來(lái)匹配。這包括平穩(wěn)控制電解槽的熱量和物料，以減少對(duì)陰極炭塊的沖蝕；同時(shí)，應(yīng)避免人工處理爐底，充分發(fā)揮電解槽的自我調(diào)節(jié)能力，從而將石墨化陰極的性能優(yōu)勢(shì)最大化。

 經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)情況的分析，對(duì)石墨化陰極在鋁電解槽中的應(yīng)用進(jìn)行初步效益評(píng)估。若以平均值進(jìn)行計(jì)算，石墨化陰極能顯著提升電流效率，達(dá)到15%，同時(shí)降低爐底壓降85mV。若以91%的電流效率為基礎(chǔ)進(jìn)行估算，其效益將更為可觀。此外，石墨化陰極還能有效延長(zhǎng)電解槽的使用壽命，達(dá)到700天的延長(zhǎng)。

 00kA鋁電解槽在應(yīng)用石墨化陰極后，單槽日出鋁量可增加500×0.3356×24×15%，計(jì)算得出增加量為60.408千克。同時(shí)，噸鋁能耗可降低0.085×1000÷0.3356÷92.5%，計(jì)算得出降低量為273.8千瓦時(shí)/噸。

 石墨化陰極炭塊在提升鋁電解槽性能、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗以及延長(zhǎng)槽壽命方面均展現(xiàn)出顯著效果。為了充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，必須針對(duì)筑爐、焙燒、啟動(dòng)以及后期管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，制定出一套符合石墨化陰極理化特性的管理、技術(shù)及操作規(guī)范。?