第一种是焦粒焙烧法;第二种是类似于焦粒焙烧的
石墨粉焙烧法;第三种是燃气焙烧法.在我国大型
预焙槽焙烧方法有四种:第一种是铝液焙烧法;第二
种是最近两年逐步开始实施的焦粉焙烧法;第三种
是石墨粉焙烧法;第四种是平果铝目前试验成功的
燃气焙烧法.
我厂160kA系列自1994年9月25日投产开始
至1999年3月31日止,全部采用铝液焙烧法.
1999年2月～3月底,新型焦粒焙烧法在160kA系
列上试验成功后,自1999年4月1日起,在我厂的
160kA系列,320kA系列全部推广使用,同时中止采
用铝液焙烧法.1999年9月底～11月初,新式燃气
焙烧法在我厂160kA系殒3台槽,320kA系列1台
槽试验获得成功.
至此,我厂自投产以来,共采用了常规铝液焙烧
法,新型焦粒焙烧法,新式燃气焙烧法等三种焙烧方
法.以下就目前国内使用的四种焙烧法,结合我厂
三种焙烧方法使用特点作一比较,分析.
1 四种焙烧方法简介
1.1 常规铝液焙烧启动法
该方法是采用铝液作为电阻体的电焙烧启动
法,这是贵州铝厂1979年引进日轻160kA槽型时
所采用的方法.以后新建的同类型预焙槽也沿袭了
这种方法,因此这种方法是中国目前大型预焙槽采
用最多的一种焙烧启动方法.
其基本方法是:先砌好炉帮,然后灌入215～3t
铝液后通电,四周,中缝及阳极上加满Na3Al F6,焙
烧96h后开始逐步抬阳极,第八天灌电解质液,6～
8h灌铝启动完毕.1
1.2 焦粒焙烧启动法
即采用焦碳颗粒作电阻体的电焙烧启动法,以
此方法目前有硬连接(用卡具把导杆坚固在母线上)
且焊接钢片分流的老方法(见图1)和采用分流器,
软连接技术的新方法(见图2)技术.
1.2.1 不用软连接的方法:该方法是先在炉底部铺
上一定厚度的焦粒,用卡具直接把阳极固定在阳极
母线上,分流片一端焊接在钢爪上,另一端焊接在阴
极钢棒上.通电前四周,中缝及阳极上加满
Na3Al F6和Na2CO3.通电后6～8h分三次拆完(割
断)分流片,72h便可灌电解质启动,24h后灌铝转
入非正常生产期.
1.2.2 采用分流器,软连接技术的新型焦粒焙烧
法:该方法选用1～6mm粒度的焦粒按一定比例混
合后按一定的厚度均匀铺在阳极底掌下,四周及阳
极上加满Na3Al F6和Na2CO3,中缝加入少许.阳极
和阳极大母线采用软连接方式,通电后6h内分三次
拆去分流器(不用割断),72h后炉底温度达900℃以
上时,扭紧卡具,拆下软连接器,灌入一定量的电解
质,将阳极抬到一定的高度.8～10h后再灌入电解
质启动,24h后灌铝转入非正常期生产.这种方法
是目前国际上和平果铝业公司采用的主要方法.
图1 焦粒焙烧分流片安装方式
收稿日期:2000 - 02 - 14
23 轻 金 属 2000年第4期
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图2 焦粒焙烧软连接方式示意图
1.3 石墨粉焙烧法
此法类似焦粒焙烧法.先将石墨粉铺设于炉底
作电阻体,厚度是焦粒焙烧法的115～2倍,放入阳
极.阳极与阳极大母线采用软连接方式,通电焙烧
72h后,温度达780～800℃即可灌电解质启动.启
动24h后灌铝即转入非正常期生产.
1.4 燃气焙烧法
即采用天然气或煤气(液化石油气)等燃料进行
预热的焙烧启动法(见图3).该法为目前美铝参股
的电解铝厂采用的主要方法之一.其基本原理是以
高温烟气加热焙烧的一种方法,即采用燃气(天然
气,液化石油气或雾化柴油)混合空气燃烧后,在空
气过剩系数很低的条件下,高温烟气从燃烧器出来
喷入炉膛,大小操作面及所有缝隙均加盖保温.65
～72h后,阴极表面温度达920℃时灌入电解质启
动,24h后灌铝转入非正常期生产.目前平果铝采
用液化石油气已成功焙烧启动了四台槽.
2 四种焙烧启动方法的利弊
2.1 铝液焙烧启动法的优缺点
图3 燃气焙烧示意图
2. 1. 1 优点
⑴方法简便,易于操作,不需增加任何其他临时
设施.
⑵槽内温度分布不均匀,但不会出现严重的局
部过热现象.
⑶阴极碳块不受氧化.
⑷可使用部分高残极焙烧,有利降低生产成本.
⑸启动后电解质洁净,省工省料.
2. 1. 2 缺点
⑴灌入高温铝液(800～900℃)的瞬间,会使阴
极碳块受到强烈的热冲击,影响阴极内衬的寿命.
⑵如果阴极内衬有缝隙及其它缺陷,注入其中
的是铝液而不是电解质,启动后易成为铝液渗透通
道.
⑶由于电阻小,焙烧温度上升较慢,故焙烧时间
较长.
⑷随着温度的上升,碳缝和边部扎糊因收缩而
产生裂纹,铝液渗入后形成通道,造成早期破损和漏
炉隐患,几乎每个厂都出现过多台槽启动时钢棒渗
铝现象.铝液焙烧法的上述弱点是被淘汰的主要原
因.
2.2 焦焙焙烧启动法优缺点
2. 2. 1 优点
⑴阴阳极可从常温下逐渐升温预热,避免铝液
焙烧法中,开始灌入高温铝液时的瞬间强烈热冲击.
⑵用Na3Al F6覆盖,避免了阴极,阳极的氧化.
⑶使用分流器,不仅可以控制预热速度,而且可
以更有效地利用系列电能预热焙烧,提高焙烧效果,
降低焙烧能耗.
⑷使用软连接技术,可以保证阳极与焦垫始终
良好的接触,避免电流分布不均所造成的局部过热
现象.
⑸部分热量产生在阴极碳块中,可使阴极内衬
得以从内部烘干.
⑹若焙烧过程中,阴极表面有裂纹或其它缺陷,
则填充入其中的是高分子比电解质,而不是铝液,有
利于预防槽早期破损,这也是该方法的最大优点.
⑺焦粒电阻比铝液的大得多,因而发热多,升温
速度快,焙烧时间短(比铝液焙烧法少4天).
2. 2. 2 缺点
⑴需要安装和拆卸分流器及软连接器,操作过
程工作量稍多.
⑵启动后电解质碳渣多,需要清除碳渣.
⑶若采用焊钢带分流,则使操作更为复杂化,也
损失钢带;若采用硬连接则弊端更多,容易造成阳极
脱落,阳极与焦粒接触不良的地方阴极焙烧不够彻
底,有的地方出现局部过热,严重时阴极钢棒熔化,
启动时导致漏炉,但我厂开发的新型焦粒焙烧法很
好地克服了这些缺点.
33 2000年第4期 刘永刚,唐骞,梁韬:铝电解大型预焙槽四种焙烧方法的比较
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2.3 燃气焙烧启动法优缺点
2. 3. 1 优点
⑴燃气焙烧容易控制加热速度,可以做到使阴
极表面温度缓慢均匀上升,阴极表面温度均匀.
⑵升温速度快,焙烧时间短,可节省能源.
⑶可以直观目测各部位的焙烧情况,若局部温
度低,可调节燃气流量,使之达到温度均匀.
⑷对扎缝和边部扎糊的焙烧能达到焙烧方法无
法达到的效果,这是推广燃气焙烧法的关键所在.
⑸启动时,首先灌入的电解质液能填充阴极内
衬以及人造伸腿因焙烧出现的裂纹,有利于延长槽
寿命.
⑹启动后电解质洁净,也不需捞碳渣.
2. 3. 2 缺点
⑴操作比较复杂,为了放入燃烧器,不得不在阴
阳极间留出较大的空间,若保温做不好,则多耗燃
料.
⑵燃烧时所用的过量空气会使阴极和阳极表面
轻微氧化.
2.4 石墨粉焙烧启动优缺点
2. 4. 1 优点
⑴因石墨粉的电阻率低于焦粒,因此不用加分
流器,冲击电压也只有415V左右.⑵因铺石墨粉
较厚,相对焦粒质软,因此阳极底部接触较好,使阳
极电流分布更均匀,温度均匀.⑶其它与焦粒法的
优点类似.
2. 4. 2 缺点
焙烧终了时,温度不能再提高,灌入电解质后,
效应启动会不会使炉底升温过快还有待于进一步的
研究.
3 四种焙烧方法的经济核算
四种焙烧方法的经济核算结果如表1所列.
表1 四种焙烧方法焙烧费用汇总表单位:元
项
目
焙烧法
电耗费用燃气(油)费用
焦粒(石墨粉)
费 用
化电解质液费用总费用备 注
铝液焙烧法22880//384026360/
焦粒焙烧法14127/400384018367/
石墨粉焙烧法9000～10000/1000603617000～18000/
燃气焙烧法
88985992/603620926外购田东石油公司液化气
88984280/603619214平果铝燃气站液化气
88982645/603617579平果铝煤气厂生产的水煤气
88985205"603620139采用广西石化公司轻柴油
注:⑴表1数据均以平果铝160kA预焙槽为例计算得出,均以灌铝后定为启动终了计算.
⑵根据有关文献及平果铝实践,化1t电解质液电费为(160kA×012V×24h×0126元/ kWh)768元/吨电解质.
⑶燃气(油)费用计算依据:a.平果铝160kA预焙槽燃气焙烧单槽热能;b.液化石油气热值;916×104kJ / m3价格:2800
元/ t(田化石油公司),2000元/ t(平果铝液化气站);c.水煤气热值:519×103kJ / m3,价格175元/ km3(平果铝煤气厂);
d.轻柴油热值:413×104kJ / kg ,价格:2500元/ t(广西石化公司).
⑷电耗费用分别根据各焙烧法焙烧期间(通电至启动灌入在产铝期间)的平均电压,电流,焙烧时间计算.
⑸石墨粉焙烧法费用为测算数据.
4 结论
4.1 从经济性分析,焦粒焙烧与燃气焙烧成本费用
相近,而铝液焙烧的成本费用几乎高出"..
4.2 焦粒焙烧,石墨焙烧,燃气焙烧均在72h左右
完成,94h灌完铝,第5天开始出铝,比铝液焙烧(第
9天开始出铝)多4个槽昼夜的经济效益.
4.3 在槽寿命方面,国外多年的实践证明,采用焦
粉和气体焙烧可使槽寿命比铝液焙烧法延长一年.
4.4 铝液焙烧容易使铝液进入缝隙形成漏炉隐患,
使槽寿命缩短,各厂的实践足以证明,这种焙烧方法
应逐步淘汰.
4.5 焦粒焙烧必须使用分流器和软连接器,否则效
果很差.
4.6 石墨粉焙烧不用分流片,电解得以充分利用,
若石墨粉价格类似焦粒的价格,则石墨粉焙烧优于
焦粒焙烧.
4.7 燃气焙烧不但能方便地按要求焙烧好炉底,而
且能使侧部扎糊(人造伸腿)取得很好的焙烧效果,
弥补了焦粒焙烧不能很好地焙烧边部的缺陷.因
此,普及燃气焙烧法是必然的趋势.
参考文献:
〔1〕邱竹贤.铝电解〔M〕.冶金工业出版社,1988 .
〔2〕平果铝业公司技术处.平果铝业公司原(燃)料产品标准汇编(内
部资料). 1994 .
〔3〕平果铝电解厂.生产技术月报(内部资料). 1999 ,1～10 .
(责任编辑 何允平)
43 轻 金 属 2000年第4期
1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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