一种铝电解槽阴极槽底部防渗保温层构造方法

摘要

本发明一种铝电解槽阴极槽底部防渗保温层构造方法，主要用于铝电解槽结构的设计、技术装备的制造以及铝电解槽的生产。其特征是：在进行铝电解槽停槽大修时，将铝电解槽阴极炭块底部槽壳体内，清理出来的防渗材料和隔热保温耐火材料等固废渣料，经过破碎筛分、均质处理，制成颗粒粉料或定型砌筑块后，再用这些颗粒粉料或定型砌筑块作为铝电解槽阴极防渗保温隔热层的构建材料。以期在进行铝电解槽槽大修时，所形成产生的固废渣料，可不经过无害化工艺处理，就能直接应用于电解铝的结构建设，以便从源头上解决产生铝电解槽大修固废渣料的问题，减少铝电解槽危险固废排放量，降低企业固废处置成本、保护生态环境的目的。

说明书

技术领域：本发明所述的一种铝电解槽阴极槽底部防渗保温层构造方法，主要用于铝电解槽结构的设计、技术装备的制造以及铝电解槽的生产。

背景技术：现有通用的铝电解槽炉体结构，由侧部炉墙砌筑块，阴极炭块钢棒组，干式渗漏料层，保温隔热耐火砖层等其他定型耐火砌筑材料，在铝电解槽钢壳体内部砌筑构造而成，从而形成铝电解槽的阴极防渗保温隔热层结构。

这些由无机耐火材料定型砌筑块和颗粒料为主体建材所分层构筑的铝电解槽防渗保温隔热层，在铝电解槽生产过程中，由于长期的遭受承重载荷和热载荷的冲击，以及氟化物、钠离子、金属铝液的侵蚀，其结构的物理化学性能受到破坏，使其丧失或降低防渗保温隔热性能。因此，在进行铝电解槽槽大修时，需要将这些失效的防渗保温隔热耐火材料，从电解槽内清理出来，而更换新的防渗保温隔热构筑材料，重新砌筑，才能保障铝电解槽的持续稳定的生产，而这些从大修槽内清理出来的失效的铝电解槽大修固废渣料中，含有大量的氟化物和金属离子，会对生态环境产生污染破坏，会对地表水和空气环境产生严重的污染，因此，已被国家列为禁止排放的危险固废材料。铝电解企业只有进行无害化处理后，才能进行固废处置排放或二次利用。

但对这些铝电解槽大修固废渣料的无害化处理工艺方式，至今为止一直没有一套成熟、可靠、完美的技术工艺。

我国是一个电解铝生产大国，每年都要产生大量的铝电解槽大修固废渣料，目前，我国对于其无害化处理的技术，还不能满足铝电解企业的生产需要，以及国家环保政策规定的标准要求，已经成为铝电解企业的严重负担，该问题已成为制约我国铝电解产业发展的痛点和短板。如果不彻底解决，势必将影响我国电解铝行业的健康发展。

发明内容：为了彻底解决铝电解槽阴极炉膛底部，槽壳体内防渗保温隔热层构筑材料，在电解槽停槽大修时所产生的固废渣料污染环境的问题，减少铝电解企业槽大修固废渣料处置的费用，降低铝电解槽的大修成本，本发明提出了一种铝电解槽阴极防渗保温隔热层结构设计施工技术方案。

该技术方案的理论基础：铝电解槽阴极底部防渗保温隔热层结构，在电解槽停槽大修时已经失效，失效的主要原因是物理组织结构受到破坏，导致防渗保温隔热性能的丧失。只要采用可行技术工艺，使得这些构造防渗保温隔热的无机耐火材料总体上恢复其防渗保温隔热层的物理性能，即从阴极炭块底部到槽壳体底部水平底板的距离高度之间的热导率(热阻值)满足其保温隔热功能就可。

铝电解槽停槽大修时所产生的这些固废渣料之所以不能直接的再用于铝电解槽底部阴极炭块防渗保温隔热，其主要原因有三个，一是在铝电解槽生产使用期间，其物料砌块的物理组织结构受到破坏，使其丧失或减弱防渗保温隔热功效；二是在电解槽停槽大修时，其各种无机耐火材料混杂在一起，无法进行按质分类分检；三是在电解槽停槽大修时，由于这些原本规整的砌筑块，在清理出槽过程中，已经成为混合渣块料，从结构形状上不能满足砌筑构造需求。

要想将铝电解槽阴极大修过程中所产生的，这些形体物理结构受到破坏的，材料成分混合的无机耐火材料大修固废渣料，在构造铝电解槽阴极保温层时，重新循环利用，恢复其防渗保温隔热功能，满足电解槽炉体砌筑构造需求。其唯一的办法就是将这些无机耐火材料大修固废渣料，进行破碎制粉，使其成为均质粉状颗粒物料，在保证其物理防渗保温隔热效果的基础上，恢复其砌筑工艺需求，将其再次用于铝电解槽阴极防渗保温隔热层的构造，亦可将这些均质粉状颗粒物料，添加粘结剂后，制成规整形状的满足其工艺要求的砌筑块后，再次应用铝电解槽阴极防渗保温隔热层的构造。

本发明技术方案的工艺特点是：

该技术方案的特点是：将阴极炭块底部防渗保温隔热层，在铝电解槽停槽大修时所产生的无机耐火材料大修固废渣料，在保证其材料化学成分不变的基础上，经过破碎制粉、均质处理后，将其粉状细颗粒料，直接作为构筑材料，重新用于铝电解槽底部防渗保温隔热层的构造；或者用这些均质粉状颗粒料添加粘结剂制造定型砌筑块后，用于铝电解槽阴极底部防渗保温隔热层的构造砌筑。

采用本发明所述的技术方案，所构建的铝电解槽阴极底部防渗保温隔热层结构具有以下优点：

1、可以减少构筑铝电解槽阴极底部保温层的防渗保温隔热耐火材料成本。

2、采用均质粉状颗粒物料砌筑，与现有的定型耐火砖结构相比，具有无缝砌筑，透气穿孔率低，整体结构热导率低、构造效率高等优点。

3、可以将停槽大修时所产生的含有氟化物的铝电解槽阴极炭块底部固废渣料，不经过无害化处理工艺，就直接可用于电解铝生产。因此可减少铝电解企业大修危险固废料的处理成本，提高铝电解企业的经济效益。实现电解铝的绿色环保生产。

附图说明：本发明所述的一种铝电解槽阴极槽底部防渗保温隔热层结构的技术方案和技术特征，通过说明书附图和具体实施例的表述则更加清晰。

图1：为本发明实施例1的结构示意图。

图2：为本发明实施例2的结构示意图。

图3：为本发明实施例3的结构示意图。

其图中所示：(1)阴极炭块 (2)阴极钢棒 (3)铝电解槽槽壳体 (4)槽壳体底部水平板 (5)大修均质粉状颗粒物料 (6)大修均质粉状颗粒物料砌筑块 (7)隔层钢板。

具体实施方式：本发明技术方案的特征通过实施例的表述则更加清晰。

实施例1：如图1所示，本实施例的铝电解槽阴极炭块底部防渗保温隔热层结构的构筑材料为大修均质粉状颗粒物料。

在构筑建造铝电解槽阴极炭块底部防渗保温隔热层时，将大修均质粉状颗粒物料，均布填充在铝电解槽槽壳体水平底板和阴极炭块底部的槽壳体内捣实找平即可。

由于这些大修均质粉状颗粒物料，不仅具有热导率低，热阻值高的特点，而且其均质粉状颗粒物料结构，在填充捣实后，还具有孔隙率低，密闭性强的特点，因此会获取得良好防渗隔热保温效果。

实施例2，如图2所示，在用大修均质粉状颗粒物料构造阴极炭块防渗保温隔热层时，为了提高其大修均质粉状颗粒物料的密实度和均衡性，保证其均衡承载受压和减少气密间隙穿透率，稳定其防渗保温隔热层的结构性能。亦可将槽壳体底部水平板至阴极炭块底部之间的整体防渗保温隔热层，进行分层构造。其结构工艺特点是：在由底部向上分层构造时，每填充一层大修均质粉状颗粒物料，进行捣实找平后，就在其上部铺设上一层2～30mm隔层钢板，而后再在其钢板隔层的上面，用大修均质粉状颗粒物料构建上一层的氧化铝保温隔热层。

实施例3：如图3所示本实施例的铝电解槽阴极炭块底部防渗保温隔热层构筑材料，为用铝电解槽阴极底部大修均质粉状颗粒物料，添加粘结剂制成的定型砌筑块。

在构造铝电解槽阴极炭块底部防渗保温隔热层结构时为了提高其大修均质粉状颗粒物料的密实度和均衡性，保证其均衡承载受压和减少气密间隙穿透率，稳定其防渗保温隔热层的结构性能。可将大修均质粉状颗粒物料添加粘结剂，制成以大修均质粉状颗粒物料为骨料的定型砌筑块，而后再将这些定型砌筑块，分层砌筑构造在铝电解槽阴极炭块底部的保温隔热层中。

本发明一种铝电解槽阴极槽底部防渗保温层构造方法技术方案实施的目的，就是将在进行槽大修时，所产生的无机耐火材料大修固废渣料，在通过技术处理、改变其物理形状结构性能和满足其砌筑建造工艺要求的基础上，使其恢复其防渗保温隔热功能，以便使这些大修固废渣料，可以不经过无害化处理，而就可直接应用循环利用，而减少铝电解槽大修固废处置成本，保护生态环境的目的。