鋁電解陽極焙燒爐焙燒過程的基礎研究

電解槽的焙燒工藝可以確保電解槽穩(wěn)定的生產(chǎn)，對電解槽的壽命產(chǎn)生很大的影響，對電解鋁廠的經(jīng)濟效益產(chǎn)生的影響非常大。本文通過分析各類焙燒的工藝，分析其對電解過程產(chǎn)生的影響，并提出了相應的改進措施。

焙燒工藝是將鋁電解由低溫的狀態(tài)逐步向高溫的狀態(tài)轉換，這項工藝的主要內(nèi)容就是焙燒工藝的選擇，使內(nèi)襯中的水分可以及時的排出。

相關的研究分析可以看出在焙燒的各個階段，如果電流的差異很大，或者局部的溫度過高，就會導致應力過于集中的問題，由于各類操作問題會導致缺陷的進一步產(chǎn)生。

一

焙燒方法和各類的優(yōu)缺點

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焦粒焙燒法

焦粒焙燒法是在電解槽內(nèi)鋪設一層電阻層，其厚度為15毫米，在電力接通后，在陰極和陽極之間會產(chǎn)生熱量，形成電解槽的焙燒。如圖1所示。

焦粒焙燒法的熱量主要是由陰極的炭塊提供。在焙燒的過程中，不會出現(xiàn)溫度驟升的問題，溫度是在常溫的基礎上慢慢地提高，可以有效的防止槽因為溫度驟升而發(fā)生破裂的問題。

在加熱的過程中，不需要借助其他的設備，而且焙燒在短時間內(nèi)就能完成，焙燒的效率非常高。但是焦慮焙燒法也存在一定的局限性，其傳熱不具有均勻性，導致了局部的溫度過高，陽極的電流不能平均的分布，會導致局部過熱的問題。

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石墨粉焙燒法

這種方法的原理與焦粒焙燒法的原理具有相似性，應該先將不同粒徑的石墨劃分出來，然后將石墨粉放在爐底，鋪設的厚度在30毫米左右，通電后即可完成焙燒工藝。

石墨焙燒法中，石墨的質(zhì)地比較軟，而且鋪設的厚度較大，可以與陽極良好的接觸，在電流分布上非常的均勻。而且石墨粉具有較好的導電性。

但是這項工藝的各個流程要求非常高，在石墨粉進行鋪設的過程中，確保石墨粉必須均勻的分布，否則在導電的過程中會出現(xiàn)不均勻的問題，而且石墨粉的成本非常高。

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燃氣焙燒法

燃氣焙燒法主要運用天然氣的燃燒產(chǎn)生熱量，這種方法會產(chǎn)生大量的火焰，通過熱量的輻射作用起到良好的加溫效果。

燃氣焙燒法可以很好的控制加熱的速度，通過對加熱器的調(diào)節(jié)，可以確保表面的溫度比較均勻，而且不會產(chǎn)生較大的溫度梯度，防止在陰極的表面產(chǎn)生裂紋，而且在燃燒中不會產(chǎn)生污染。

但是燃氣被燒的方法在使用中需要采用保溫罩，還要借助專門的燃燒裝置，在操作上存在一定的難度，操作的復雜程度高，在燃燒的過程中會消耗大量的燃料。

燃氣焙燒法要求較高的密封性，煙氣容易被氧化，導致電解槽的損壞。燃氣焙燒法的示意圖如圖2所示。

二

焙燒方法與槽壽命的關系

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焦粒焙燒法與槽壽命的關系

陰極炭塊在焦粒焙燒的過程中，會出現(xiàn)電流分布不均勻的問題，而且在局部由于電流的分布集中，會導致局部的溫度過高，會產(chǎn)生較大的熱應力，在這種情況下，熱應力如果超過了材料的極限，就會導致裂紋的產(chǎn)生。

如果在焙燒的過程中不能合理的處理這些問題，陰極炭塊的局部溫度會達到一個臨界值，溫度過高直接導致炭塊的破損，對電解槽產(chǎn)生不良的影響。

在焦粒焙燒的過程中，在升溫的過程中，對溫度的控制能力比較弱，而且槽的周圍會產(chǎn)生預熱不良的問題。如果焙燒的溫度在1200攝氏度以下，在炭中還含有其他的物質(zhì)，如瀝青，這時瀝青就會在焦化反應中產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，陰極的炭塊在高溫下容易發(fā)生膨脹現(xiàn)象，炭的收縮可以防止炭過分的膨脹。

在焙燒工藝完成后，由于收縮和膨脹的效果會導致槽產(chǎn)生裂紋。如果在陰極電流的分布十分不均勻，而且溫度梯度比較大，當溫度超過1200攝氏度后，陰極的炭塊不會繼續(xù)膨脹，含有瀝青的炭中還會發(fā)生收縮現(xiàn)象，會導致電解槽的破損。

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燃氣焙燒法與槽壽命的關系

在運用燃氣焙燒法的過程中，如果在低溫階段，焙燒的時間不長，而且焙燒工藝完成的速度比較快，在陰極炭塊中會形成較大的溫度差，這時陰極炭塊內(nèi)的溫度不能及時的擴散，會產(chǎn)生較為集中的熱應力。

在膨脹反應后，會導致骨料和炭塊之間發(fā)生黏結的現(xiàn)象，導致陰極炭塊發(fā)生裂縫。而且在燃燒的過程中，如果不能準確的對燃空比進行配置，會導致氧氣的濃度過大，陰極炭塊會發(fā)生氧化現(xiàn)象。

在燃燒的過程中，電解質(zhì)中會存在大量的炭渣。由于陰極炭塊自身的結構存在不均勻的問題，而且在燃燒的過程中噴嘴的分布存在缺陷，就會導致陰極炭塊發(fā)生氧化現(xiàn)象，導致大量的電解質(zhì)的滲透，縮短了電解槽的使用年限。

結語

在焙燒的過程中，鋁電解是一個重要的環(huán)節(jié)，其在電解鋁生產(chǎn)中的地位很重要。焙燒的工藝對電解槽的壽命產(chǎn)生很大的影響，所以，應該通過對不同的焙燒方法的分析，完善方法，提高電解槽的使用年限。

作者：張坤