异形阴极结构铝电解槽阴极表面凸台寿命研究

摘要

近年来，中国电解铝综合能耗取得了大幅度的降低，吨铝节电量达到900kWh左右，电解铝能耗水平迈入世界先进行列。节能成果的取得，从根本上是因为铝电解槽阴极技术取得了革命性的发展，涌现了异形阴极、双钢棒阴极、泄流式阴极电解槽等一批先进的节能阴极结构，这些阴极结构结合先进的自动化控制水平，使中国铝电解铝生产工艺达到国际先进水平。 本论文主要研究240kA异形阴极结构铝电解槽在某厂的大规模工业化应用过程中出现的节能寿命较短、平稳高效控制困难等方面的问题，为延长异形阴极铝电解槽的节能寿命提供科学的方法。在长期的工业实践中，论文从异形阴极结构铝电解槽阴极表面不同部位凸台结构的消耗情况、不同密度的凸台结构的消耗情况、不同尺寸凸台结构寿命的情况、焙烧启动方法对阴极表面凸台寿命的影响、不同生产阶段技术条件的保持对凸台寿命的影响、凸台寿命的延长措施等主要方面进行了较为系统的研究。在研究过程中笔者实地跟踪了大量不同种类、不同管理方式的异形阴极电解槽的节能变化情况，有针对性的做了不同类型的异形阴极电解槽的节能试验，对异形阴极电解槽不断进行技术、类型、管理优化以期形成合理的设计、控制模式，另外，停槽后笔者对大量的异形阴电解槽表面磨损情况进行了实地测量，得到了翔实的基础数据，同时借助东北大学冶金学院先进的设备对异形阴极结构铝电解槽阴极成份的变化进行了分析，争取从各个角度保障和延长阴极表面凸台的寿命。 通过一系列的理论分析和在240kA铝电解槽上的长期工业实践，笔者认为合适的焙烧方法、科学的凸台尺寸和密度、科学的控制思路及正确的操作方法共同对异形阴极结构电解槽节能寿命产生有益影响。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1铝电解工业发展历史

1．1．2铝电解工业发展简介

1．1．2铝电解槽结构发展历程

1．2中国铝电解工业现状

1．3铝电解节能原理

1．4铝电解槽阴极节能技术发展情况

1．4．1泄流式阴极铝电解槽

1．4．2双钢棒节能电解槽

1．4．3异形阴极新技术电解槽

1．5异形阴极结构铝电解槽技术应用

1．5．1异形阴极结构铝电解槽技术原理

1．5．2异形阴极结构铝电解槽应用过程中出现的问题

1．6主要研究内容

第2章240kA异形阴极结构铝电解槽凸台消耗情况测量及分析

2．1 240kA异形阴极结构铝电解槽凸台的消耗情况测量

2．1．1测量方法

2．1．2结果分析

2．2凸台消耗机理分析

2．2．1凸台损耗机理分析

2．2．2凸台脱落机理分析

2．3小结

第3章异形阴极结构铝电解槽凸台结构变革对寿命的影响研究

3．1交叉配置阴极结构凸台寿命研究

3．1．1交叉配置阴极结构铝电解槽原理及应用效果

3．1．2交叉配置阴极结构铝电解槽凸台寿命情况

3．1．3提高交叉配置阴极结构铝电解槽凸台寿命的方法

3．2镶嵌阻流块阴极结构凸台寿命研究

3．2．1阻流块阴极结构铝电解槽原理及应用效果

3．2．2阻流块阴极结构铝电解槽凸台寿命情况

3．2．3提高阻流块阴极结构铝电解槽凸台寿命的方法

3．3柱形凸起阴极结构凸台寿命研究

3．3．1柱形凸起阴极结构铝电解槽原理

3．3．2提高柱形凸起阴极结构铝电解槽凸台寿命方法

3．4小结

第4章焙烧方式对凸台的寿命影响研究

4．1．1焙烧原理

4．1．2火焰-铝液二段焙烧法特点

4．2全焦粒焙烧法

4．2．1全焦粒焙烧原理

4．2．2全焦粒焙烧方法的特点

4．3．2电解质-焦粒双层介质焙烧法特点

4．4全焦粒焙烧技术与双层介质焙烧技术的比较

4．4．1挂极和装炉比较

4．4．2焙烧数据比较

4．4．3经济效益分析

4．5小结

第5章特殊异形阴极结构的焙烧技术研究

5．1基于保护阻流块、交叉配置阴极槽凸台的焙烧技术研究

5．1．1异形阳极焦粒焙烧技术的原理和应用

5．1．2效益分析

5．2基于保护柱形凸起阴极结构电解槽的焙烧技术研究

5．3小结

第6章技术条件对凸台寿命的影响研究

6．1异形阴极结构铝电解槽主要技术条件控制研究

6．1．1非正常期主要技术条件控制

6．1．2正常期分子比控制

6．1．3铝电解槽的趋势控制研究

6．1．4异形阴极结构铝电解槽主要生产问题解决方法研究

6．2异形阴极结构铝电解槽低电压稳定生产的保温方式研究

6．2．1内保温方式研究

6．2．2外保温方式研究

6．3操作方式改进研究

6．4小结

第7章结论与展望

7．1结论

7．2展望与建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文、专利及参与的科技项目