一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法
【專利摘要】本發明提供一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法,分別對安裝在電解槽內的曲面陰極炭塊表面及其溝槽表面、兩兩曲面陰極碳塊之間的碳糊扎固成的炭帽表面、陰極伸腿表面，涂覆硼化鈦-碳膠涂層，其涂層厚度為3～8mm：用加熱固化器對涂層進行加熱固化12～18小時；進行常規電解槽焙燒與啟動。有效提高鋁液與槽底的濕潤性，減少槽底沉淀，降低槽底壓降，減少水平電流，降低吸鈉幾率，避免陰極內襯及槽殼產生形變，甚至破損、漏槽等，延長電解槽使用壽命，具有操作簡單、方便、易于掌握等優點，適于大規模推廣應用。
【專利說明】—種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電解方法，特別涉及一種能延長大型曲面陰極鋁電解槽壽命的方法，屬于電解【技術領域】。
【背景技術】
[0002]我國大型鋁電解槽的平均使用壽命均較低，一般為1500天左右；國外先進國家同類型的電解槽的平均使用壽命可以達到2500天左右，國內鋁電解槽使用壽命總體水平與國外相比差距較大。由于鋁電解槽使用壽命直接影響電解鋁的生產成本和生產效率，因此開展延長大型鋁電解槽使用壽命的研究，對發展我國鋁電解工業具有重要的意義。就目前鋁電解生產現狀而言，影響鋁電解槽使用壽命的因素較多，其中，側部漏槽和底部漏槽占到80%以上，側部漏槽是因炭塊破損或側部人造伸腿結構發生斷裂、電化學的腐蝕、剝落及氧化所導致；底部漏槽大部分是因陰極炭塊發生斷裂所導致，同時由于鋁電解槽陰極炭塊之間、陰極炭塊與槽體周邊之間的大小縫隙是用炭糊扎固而成，容易發生層狀剝離、開裂及脫落，導致鋁液及電解質液滲入縫隙而破損槽底，這也是底部漏槽的重要因素之一。而引起上述陰極炭塊、扎糊及人造伸腿等內襯結構破損、剝離、剝落的根本原因是:金屬鈉膨脹并向內襯結構快速滲透，使炭素內襯結構發生劇烈膨脹而導致內襯結構破損、剝離、剝落；其次，大量的爐底沉淀物及不規程的爐膛結構導致水平電流增大，從而使電流局部集中，最終導致鋁電解槽碳素內襯的膨脹、破損等，影響電解槽的正常使用壽命。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種能有效抑制電解槽陰極炭塊、扎糊及人造伸腿等內襯結構破損、剝離、剝落，延長電解槽使用壽命、降低生產成本的方法及裝置。
[0004]本發明在陰極內襯·表面設涂層，所說的涂層為硼化鈦-碳膠涂層，并通過加熱固化器對涂層進行固化、碳化。
[0005]本發明通過下列技術方案完成:一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法，其特征在于經過下列步驟:
A、分別對安裝在電解槽內的曲面陰極炭塊表面及其溝槽表面、兩兩曲面陰極碳塊之間的碳糊扎固成的炭帽表面、陰極伸腿表面，涂覆硼化鈦-碳膠涂層，其涂層厚度為3~8mm ;
B、將數個加熱固化器依次置于電解槽內，升溫加熱至150~180°C，對步驟A的涂層進行加熱固化12~18小時；
C、在陰極炭塊上按常規鋪設焦粒后，對電解槽進行焙燒，使涂層在焙燒過程中碳化，焙燒至電解槽啟動溫度后，按常規注入電解質后，即啟動電解槽工作。
[0006]所述步驟A的硼化鈦-碳膠涂層由下列質量百分比的組分組成=TiB2 20~22 %，環氧樹脂15~20 %，二乙烯三胺24~27 %，碳纖維0.3~0.8 %，余量為石墨粉；并經過所述組分的充分混勻后，得硼化鈦-碳膠涂層。[0007]所述步驟B的加熱固化器包括置于電解槽槽體的平板，間隔固定在平板下方的數塊立板，每一立板下端間隔設數個通孔，形成數組通孔，每一組通孔內設置一根電加熱棒，每一根電加熱棒的兩端分別設為螺桿，螺桿與螺母配接，以對電加熱棒進行固定。
[0008]所述步驟B的加熱固化器數量及長度、高度，視電解槽容積大小而具體確定。
[0009]本發明具有下列優點和有益效果:
(1)在陰極炭塊表面涂覆硼化鈦-炭膠涂層后，有效提高鋁液與曲面陰極炭塊的濕潤性，減少槽底沉淀，大幅度降低槽底壓降，減少水平電流，延長電解槽使用壽命；
(2)在曲面陰極伸腿上涂覆硼化鈦-炭膠涂層后，有效保護了伸腿和立縫間的碳糊扎固體表面，降低了碳糊扎固體在焙燒啟動過程中吸鈉的幾率，避免啟動初期因大量吸鈉而產生的膨脹應力和高溫熱膨脹應力，所導致的陰極內襯及槽殼產生形變，甚至破損、漏槽等；同時有效降低鋁電解槽生產過程中的水平電流，減少電解質和金屬鈉對電解槽陰極伸腿的滲透和破壞，降低鋁液從陰極伸腿滲漏的機率。
[0010](3)在曲面陰極炭塊溝槽內表面及兩兩曲面陰極碳塊之間的碳糊扎固成的炭帽表面涂覆硼化鈦-炭膠涂層后，由于涂層對鋁液的濕潤性良好，能降低鋁液的波動，使鋁液鏡面平靜，為降低槽電壓生產提供可能，有利于節能減排，同時能排擠氧化鋁沉淀物返回電解質重新參加反應，一方面能降低溝槽沉淀物的堆積，延長曲面陰極炭塊抑制鋁液波動的作用，另一方面，不會在爐底結殼，使爐膛長期保持規整穩定，保證電解槽高效平穩運行，使電解槽電流能均勻通過陰極表面，減小爐底壓降，降低電解槽電耗，提高電流效率，降低鋁液從陰極碳糊扎固體滲漏的機率。
[0011](4)根據糊料及硼化鈦-炭膠涂層特性，用加熱固化器進行升溫加熱，不僅使涂覆的硼化鈦-炭膠涂層充分固化，還能有效控制碳素與硼化鈦的熱應力，避免因熱應力大而造成硼化鈦-炭膠涂層的剝離或開裂。
[0012](5)通過加熱固化器可方便地對涂覆的硼化鈦-炭膠涂層進行固化加熱，以利在后序的焙燒過程中使硼化鈦-炭膠涂層完成炭化，具有操作簡單、方便、易于掌握等優點，適于大規模推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是電解槽橫斷面結構示意圖；
圖2是電解槽縱斷面結構示意圖；
圖3是加熱固化器結構圖。
[0014]圖中，I為電解槽槽體，2為曲面陰極炭塊,3為伸腿,4為平板,5為立板,6為電加熱棒，7為螺母，8為設置在兩兩曲面陰極碳塊之間的碳糊扎固成的炭帽，9為溝槽。
[0015]如圖3，所述加熱固化器包括置于電解槽槽體I上的平板4，間隔固定在平板4下方的四塊立板5，每一立板5下端間隔設六個通孔，形成六組通孔，每一組通孔內設置一根電加熱棒6，共設置六根電加熱棒， 每一根電加熱棒6的兩端分別設為螺桿，螺桿與螺母7配接，以對電加熱棒6進行固定。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例并結合附圖對本發明作進一步說明。[0017]實施例1
一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法，其特征在于經過下列步驟:
A、分別對安裝在電解槽槽體I內的曲面陰極炭塊2表面及其溝槽9表面、設置在兩兩溝槽之間的碳糊扎固成的炭帽8表面、陰極伸腿3表面，均勻涂覆硼化鈦-碳膠涂層，該涂層厚度為3mm ;其中硼化鈦-碳膠涂層由下列質量百分比的組分組成=TiB2 20 %，環氧樹脂15 %，二乙烯三胺27 %，碳纖維0.8 %，余量為石墨粉；并經過所述組分的充分混勻后，得硼化鈦-碳膠涂層；
B、將數個加熱固化器依次置于電解槽槽體I內，升溫加熱至150°C，對步驟A的涂層進行加熱固化18小時；
C、在陰極炭塊2上按常規鋪設焦粒后，對電解槽進行焙燒，使涂層在焙燒過程中碳化，焙燒至電解槽啟動溫度后，按常規注入電解質后，即啟動電解槽工作。
[0018]實施例2
一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法，其特征在于經過下列步驟:
A、分別對安裝在電解槽槽體I內的曲面陰極炭塊2表面及其溝槽9表面、設置在兩兩溝槽之間的碳糊扎固成的炭帽8表面、陰極伸腿3表面，均勻涂覆硼化鈦-碳膠涂層，其涂層厚度為8mm ;其中硼化鈦-碳膠涂層由下列質量百分比的組分組成=TiB2 22 %，環氧樹脂20 %，二乙烯三胺24 %，碳纖維0.3 %，余量為石墨粉；并經過所述組分的充分混勻后，得硼化鈦-碳膠涂層；
B、將數個加熱固化器依次置于電解槽槽體I內，升溫加熱至180°C，對步驟A的涂層進行加熱固化12小時；
C、在陰極炭塊2上按常規鋪設焦粒后，對電解槽進行焙燒，使涂層在焙燒過程中碳化，焙燒至電解槽啟動溫度后，按常規注入電解質即啟動電解槽工作。
[0019]實施例3
一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法，其特征在于經過下列步驟:
A、分別對安裝在電解槽槽體I內的曲面陰極炭塊2表面及其溝槽9表面、設置在兩兩溝槽之間的碳糊扎固成的炭帽8表面、陰極伸腿3表面，均勻涂覆硼化鈦-碳膠涂層，其涂層厚度為5mm ;其中硼化鈦-碳膠涂層由下列質量百分比的組分組成=TiB2 21 %，環氧樹脂18 %，二乙烯三胺26 %，碳纖維0.6 %，余量為石墨粉；并經過所述組分的充分混勻后，得硼化鈦-碳膠涂層；` B、將數個加熱固化器依次置于電解槽槽體I內，升溫加熱至165°C，對步驟A的涂層進行加熱固化16小時；
C、在陰極炭塊2上按常規鋪設焦粒后，對電解槽進行焙燒，使涂層在焙燒過程中碳化，焙燒至電解槽啟動溫度后，按常規注入電解質即啟動電解槽工作。
【權利要求】
1.一種有效延長鋁電解槽使用壽命的方法，其特征在于經過下列步驟: A、分別對安裝在電解槽內的曲面陰極炭塊表面及其溝槽表面、兩兩曲面陰極碳塊之間的碳糊扎固成的炭帽表面、陰極伸腿表面，涂覆硼化鈦-碳膠涂層，其涂層厚度為3~8mm ; B、將數個加熱固化器依次置于電解槽內，升溫加熱至150~180°C，對步驟A的涂層進行加熱固化12~18小時； C、在陰極炭塊上按常規鋪設焦粒后，對電解槽進行焙燒，使涂層在焙燒過程中碳化，焙燒至電解槽啟動溫度后，按常規注入電解質后，即啟動電解槽工作。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟A的硼化鈦-碳膠涂層由下列質量百分比的組分組成=TiB2 20~22 %，環氧樹脂15~20 %，二乙烯三胺24~27 %，碳纖維0.3~0.8 %，余量為石墨粉；并經過所述組分的充分混勻后，得硼化鈦-碳膠涂層。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B的加熱固化器包括置于電解槽槽體的平板，間隔固定在平板下方的數塊立板，每一立板下端間隔設數個通孔，形成數組通孔，每一組通孔內設置一根電加熱棒，每一根電加熱棒的兩端分別設為螺桿，螺桿與螺母配接，以對電加熱棒進行 固定。
【文檔編號】C25C3/08GK103668331SQ201310620523
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】蘇其軍, 楊萬章, 楊金星 申請人:云南云鋁潤鑫鋁業有限公司