本發(fā)明涉及電解槽焙燒，具體而言，涉及一種500ka全石墨化電解槽均勻焙燒方法。

背景技術(shù)：

1、電解槽焙燒是電解槽進(jìn)入啟動(dòng)前的關(guān)鍵管理期?？茖W(xué)合理地進(jìn)行鋁電解槽的焙燒，可以使電解槽順利進(jìn)入正常穩(wěn)定的生產(chǎn)階段，避免出現(xiàn)早期破損，有利于延長(zhǎng)電解槽壽命。預(yù)焙陽(yáng)極電解槽在焙燒過程中主要是燒成陰極，其目的為：對(duì)陰極炭塊、側(cè)部碳?jí)K、碳間糊、周圍糊等進(jìn)行燒結(jié)焦化，使陰極底部炭塊和側(cè)部炭塊燒成一個(gè)整體，排除內(nèi)襯中的水分和揮發(fā)分，均勻升高內(nèi)襯溫度。

2、專利號(hào)為cn111020636a公開了一種500ka鋁電解槽焙燒啟動(dòng)裝爐方法，通過對(duì)裝爐所用物料進(jìn)行量化，其中，爐底采用由鍛后焦粒和石墨按兩種不同配比的混合物料進(jìn)行裝爐，采用電解質(zhì)碎塊料和高分子比冰晶石全腔裝爐方法，使得焙燒過程中焙燒溫度變化均勻、平穩(wěn)，提高焙燒效果。不足之處在于：石墨和焦粒在上述配比下，角部極焙燒不充分，陰極內(nèi)襯整體升溫不均勻。

3、專利號(hào)為cn103046078a公開了一種柱形凸起陰極鋁電解槽焙燒啟動(dòng)方法，(1)將焦粒鋪設(shè)框放置在凸臺(tái)周圍，然后在凸臺(tái)上表面及周圍鋪設(shè)一層焦粒，此層焦粒在焦粒鋪設(shè)框內(nèi)并與焦粒鋪設(shè)框齊平；(2)在焦粒鋪設(shè)框周圍鋪設(shè)一層電解質(zhì)層，再在電解質(zhì)層上鋪設(shè)一層焦粒層，同時(shí)，在陰極上表面未填滿鋪平的空間用焦粒壓實(shí)鋪平；(3)鋪設(shè)完畢后，將陽(yáng)極平放在凸臺(tái)上的焦粒層上表面；(4)安裝好陽(yáng)極，在陽(yáng)極間縫中設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)，然后在陽(yáng)極中縫處用冰晶石粉填充11～20cm，再用電解質(zhì)塊填充滿陽(yáng)極中縫；陽(yáng)極周圍用電解質(zhì)塊覆蓋，并在中間極鋼爪上焊取雙層分流片；(5)焙燒啟動(dòng)。本發(fā)明具有安全系數(shù)高、焙燒質(zhì)量好、勞動(dòng)強(qiáng)度小、減小焦粒用量等優(yōu)點(diǎn)。不足之處在于：僅采用焦粒鋪設(shè)時(shí)角部極導(dǎo)電不良，溫度過低，焙燒不充分。

4、專利號(hào)為cn101956216a公開了一種異型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽焙燒方法，采用石墨粒和焦?；旌献鳛楸簾橘|(zhì)，焙燒前陰極表面及凸臺(tái)表面分別充填比例各異的石墨粒和焦?；旌隙傻谋簾橘|(zhì)找平，通電焙燒。本發(fā)明使得焙燒溫度分布均勻，溫度階梯小。不足之處在于：焦粒易于粘沾在陽(yáng)極上，造成陽(yáng)極電流分布不均。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種500ka全石墨化電解槽均勻焙燒方法，其能夠提高角部極的導(dǎo)電性，使電流分布均勻，讓角部極和陰極內(nèi)襯得到充分焙燒，增強(qiáng)電解槽的穩(wěn)定性和槽壽命。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種500ka全石墨化電解槽均勻焙燒方法，包括以下步驟：

4、將陰極炭塊間溝槽用塑料薄膜包裹好的冰晶石填平，在陰極凸臺(tái)表面鋪設(shè)介質(zhì)，其中，角部極鋪設(shè)質(zhì)量比為1:6的石墨碎與焦粉的混合物，中間極鋪設(shè)純焦粉，鋪設(shè)厚度為20mm；

5、采用氟化鈣、冰晶石、純堿和電解質(zhì)粉裝槽；

6、通電焙燒：焙燒時(shí)間為5天，第1天電壓為2.8-3.6v，溫度為150-400℃；第2天電壓為2.6-3.2v，溫度為400-600℃；第3天電壓為2.4-3.0v，溫度為600-800℃；第4天電壓為2.0-2.6v，溫度為800-900℃；第5天電壓為1.8-2.4v，溫度為900-960℃。

7、在現(xiàn)有電解槽的焙燒期間，角部四塊陽(yáng)極電流分布普遍≤1ma，角極物料基本沒有熔化，使得角極普遍導(dǎo)電不良，角極溫度過低，角極焙燒不充分。此外，還存在陰極內(nèi)襯整體升溫不均勻，炭渣打撈難度大?；诖?，發(fā)明人根據(jù)焦耳定律可知：q＝i2rt，要增大熱收入可以通過增大電流這一思路，通過不斷優(yōu)化角極部位的石墨碎與焦粉的配比，找到最優(yōu)的配比量，石墨碎：焦粉＝1:6，可以增強(qiáng)焙燒過程中角極的導(dǎo)電性同時(shí)確保電流不會(huì)過大，使物料充分熔化，陰極內(nèi)襯整體升溫均勻，充分焙燒。

8、角部極鋪設(shè)1:6的石墨碎與焦粉的混合物，中間極鋪設(shè)純焦粉，可以保證電解槽升溫均勻性，同時(shí)，又可減小采用石墨碎裝爐成本的增加，還可保證電解槽焙燒的過程有足夠的電阻率來增加熱收入。其具有焙燒溫度分布均勻，特別是電解槽焙燒端部溫度與邊部溫度差明顯縮小，與電解槽焙燒裝爐全部采用焦粉裝爐相比較，電解槽各處溫度上升均勻、平穩(wěn)，使用材料成本低、啟動(dòng)時(shí)石墨粉飛灰少、電解槽極間料電阻率適宜，保證了焙燒效果等優(yōu)點(diǎn)。且由于焙燒角部與邊部溫差小，縮免了電解槽熱應(yīng)力不均引起的早期破損，有效延長(zhǎng)了槽壽命。

9、焙燒期是指從通電開始至焙燒結(jié)束的區(qū)間(約120h)。焙燒期間管理的關(guān)鍵是溫度，要求升溫梯度均勻，陽(yáng)極電流分布均勻。因此，發(fā)明人通過對(duì)焙燒期間的電壓和溫度進(jìn)行控制，讓電壓和溫度漸進(jìn)式變化，從而讓升溫梯度維持均勻，陽(yáng)極電流分布均勻，讓電解槽充分焙燒。

10、用塑料薄膜包裹好的冰晶石填平陰極炭塊間溝槽，冰晶石容易溶化成液體，填充陰極間的裂縫，起到鋁液滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。通過塑料薄膜包裹冰晶石有助于形成粘稠的冰晶石熔體與氧化鋁的混合物或沉淀物，這些混合物或沉淀物在陰極底部凸起的墻體之間形成，有助于阻止陰極鋁液通過槽底裂紋和縫隙流入槽底，起到延長(zhǎng)電解槽壽命的目的。同時(shí)，還可以防止冰晶石潑灑在陰極表面，影響電解槽焙燒效果。

11、進(jìn)一步的，在陰極凸臺(tái)表面鋪設(shè)介質(zhì)時(shí)，先將框架放置于陰極凸臺(tái)上，然后將介質(zhì)倒入框架內(nèi)，刮平，鋪設(shè)后整體呈倒三角形，焦粉與石墨碎的粒度為3-6mm。刮平過程中不能按壓，從靠近電解槽伸腿位置往中縫方向刮平，嚴(yán)禁來回刮動(dòng)，刮平后將潑灑的混合物清理干凈。鋪設(shè)自a28、b28開始連續(xù)鋪設(shè)至a1、b1結(jié)束。呈倒三角形鋪設(shè)，可以節(jié)約焦粉用量，焦粉產(chǎn)生炭渣，間接減少炭渣產(chǎn)生，降低打撈炭渣的勞動(dòng)強(qiáng)度。

12、進(jìn)一步的，裝槽步驟為：(a)沿電解槽側(cè)部四周均勻撒上氟化鈣；(b)在電解槽側(cè)部四周、極縫和中縫鋪設(shè)冰晶石或電解質(zhì)粉，其中，側(cè)部四周剛好蓋住，極縫裝滿，中縫裝至一半；(c)沿電解槽側(cè)部四周和中縫裝入混合料，其中，混合料包括質(zhì)量比為1:2的純堿和冰晶石/電解質(zhì)粉；(d)將電解質(zhì)粉添加至槽沿極，極上電解質(zhì)粉裝至距離鋼梁下沿2cm處。其中，氟化鈣用量為1-1.5t，步驟(b)中冰晶石或電解質(zhì)粉用量為6t，步驟(c)中混合料用量為10-15t，步驟(d)中電解質(zhì)粉用量為15-20t。步驟(d)鋪設(shè)電解質(zhì)粉末層，一則可防止空氣氧化陰極內(nèi)襯及陽(yáng)極，二則通過預(yù)熱電解質(zhì)粉末可節(jié)約能源，可以顯著減少冰晶石的使用量，大幅度降低焙燒成本。通過多物料以及多層鋪設(shè)，可以防止固體導(dǎo)電物料與陽(yáng)極燒結(jié)在一起，避免陽(yáng)極電流分不均，利用純堿和氟化鈣非導(dǎo)電物料還可以避免陰極電流過于集中造成凸起脫落而影響陰極內(nèi)襯整體焙燒效果。

13、進(jìn)一步的，在裝冰晶石的同時(shí)在電解槽內(nèi)預(yù)埋8根熱電偶套管，所述熱電偶套管距離陰極炭塊表面5cm。其中，熱電偶套管長(zhǎng)度約70cm,一端管口封好，一端管口砸扁成鴨嘴，在出鋁口和煙道端渣口各安裝1根，其余6根裝在a7、a14、a21和b7、b14、b21對(duì)應(yīng)位置，且不與陽(yáng)極、陰極以及槽體任何部位接觸。熱電偶套管便于加強(qiáng)焙燒期間溫度的測(cè)量跟蹤和處理，防止陰極局部過燒，造成電解槽早期破損，確保電解槽焙燒效果。

14、進(jìn)一步的，通電焙燒之前，還包括安裝陽(yáng)極，并保持陽(yáng)極與角部極的混合物層的接觸面積達(dá)到80％以上，陽(yáng)極放穩(wěn)后陽(yáng)極導(dǎo)桿和水平母線的間隙保持在1-3mm。掛極時(shí)，將鋁導(dǎo)桿傾斜面對(duì)著橫梁母線，使導(dǎo)桿與橫梁母線表面接觸通過滑移方式垂直放到位，使陽(yáng)極底掌平穩(wěn)的坐落在焦粒和石墨碎混合物上，且陽(yáng)極完全落在混合物層(必須保證陽(yáng)極底掌放置平整)。確保陽(yáng)極與焦粒的接觸面積達(dá)到80％以上。陽(yáng)極放穩(wěn)后陽(yáng)極導(dǎo)桿和水平母線的間隙保持在1-3mm，陽(yáng)極導(dǎo)桿與掛鉤不接觸，且位于掛鉤的正中間。

15、進(jìn)一步的，通電焙燒之前，還包括安裝分流片，將分流片的一端用u型卡具與電解槽的橫梁母線壓接，另一端用u型卡具與下一臺(tái)槽的立柱母線壓接。由于焦粉之間存在很多縫隙，而且電解槽處于冷狀態(tài)，因此焦粉層的總電阻較大，如果此時(shí)給予電解槽全電流，會(huì)造成較高的槽電壓，對(duì)電解槽內(nèi)襯產(chǎn)生很大的熱沖擊，容易導(dǎo)致電解槽早起破損。分流片主要用在開始通電一段時(shí)間內(nèi)分走部分電流，避免強(qiáng)電流對(duì)冷態(tài)槽內(nèi)襯的不良沖擊，保證焙燒平穩(wěn)進(jìn)行。舊式分流采用兩頭焊接的辦法，安裝和拆卸極不方便，而且分級(jí)控制極不容易實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明中分流片的兩頭采用弓形卡具固定，安裝和拆卸都極為方便，并且易于實(shí)現(xiàn)分級(jí)。橫梁母線與立柱母線壓接，壓接面的橫截面大，分流效果更好。

16、進(jìn)一步的，通電焙燒之前，還包括安裝軟連接，將軟連接的一端利用弓形夾具固定在橫梁母線上，另一端利用螺栓和螺母固定在陽(yáng)極導(dǎo)桿上，使軟連接與導(dǎo)桿和母線的接觸面緊貼且無縫隙。利用軟連接使電流通過，讓陽(yáng)極炭塊依靠自重與焦粒層保持良好接觸，防止陽(yáng)極電流分布不均；焙燒時(shí)，由于熱膨脹會(huì)使陽(yáng)極上抬，軟連接可以拉伸，有效避免母線上抬造成母線不平的情況。現(xiàn)有的焦粒焙燒是以小盒卡具將鋁導(dǎo)桿和陽(yáng)極大母線固定在一起，這樣容易產(chǎn)生陽(yáng)極底面與焦層的接觸部分偏離，造成電阻過大，產(chǎn)生偏流，耗電大，焙燒溫度不均勻。而采用軟連接技術(shù)，由于其軟帶的可伸縮性，連接方式靈活，可以保持陽(yáng)極碳?jí)K對(duì)焦粒壓強(qiáng)相等和吸收熱變形，使陽(yáng)極底面和焦層充分接觸，使之導(dǎo)電均勻，焙燒溫度均勻。

17、進(jìn)一步的，軟連接呈弧形，8cm≤軟連接的伸縮空間≤20cm。在該伸縮空間內(nèi)可以確保陽(yáng)極加熱膨脹后軟連接不與橫梁母線拉脫或帶動(dòng)水平母線向上移動(dòng)，避免造成啟動(dòng)前母線不平、啟動(dòng)后陽(yáng)極電流分布不均的情況。

18、進(jìn)一步的，通電焙燒12h后，槽電壓低于2.8v時(shí)，拆除第一組分流片；拆除第1組后，每間隔4h拆除下1組，直至全部拆除。由于u＝i?r，拆除分流片，電壓會(huì)升高，在低于2.8v時(shí)拆除分流片所產(chǎn)生的沖擊電壓不會(huì)太高，在確保電流的同時(shí)可以避免沖擊電壓太高損傷陰極，確保電解槽焙燒效果。

19、本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

20、本發(fā)明中，采用石墨碎與焦粉的特定比例，可以提高角極的導(dǎo)電性，讓角極物料充分熔化，角極充分焙燒，提高陰極內(nèi)襯焙燒的均勻性和充分性，提高電解槽在正常生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性和電流效率；避免配比過高使得電流分布較大，角部未到啟動(dòng)時(shí)間空燒嚴(yán)重；避免配比過低使得角極導(dǎo)電不良，溫度過低，物料未充分熔化。

21、角部極和中間極鋪設(shè)不同介質(zhì)，可以保證電解槽升溫均勻性，同時(shí)，又可減小采用石墨碎裝爐成本的增加，還可保證電解槽焙燒的過程有足夠的電阻率來增加熱收入。在槽中采用多物料以及多層鋪設(shè)，可以防止固體導(dǎo)電物料與陽(yáng)極燒結(jié)在一起，避免陽(yáng)極電流分不均，利用純堿和氟化鈣非導(dǎo)電物料還可以避免陰極電流過于集中造成凸起脫落而影響陰極內(nèi)襯整體焙燒效果。

22、控制焙燒期間電壓和溫度漸進(jìn)式變化，讓升溫梯度維持均勻，陽(yáng)極電流分布均勻，電解槽充分焙燒。電解槽兩端口暢通，灌入電解質(zhì)通暢，安全性高，避免正常生產(chǎn)角部伸腿肥大，啟動(dòng)后期電壓曲線運(yùn)行良好，噪聲合適，槽溫可控。