電解槽筑爐的施工及應用要點分析

梅懷軍

（國家電投集團寧夏能源鋁業科技工程有限公司，寧夏 青銅峽 751603）

1 電解槽內襯主要結構形式及內襯砌筑工藝

圖1 槽內襯橫向剖面圖

圖2 槽內襯縱向剖面圖

圖3 內襯砌筑工藝流程圖

電解槽槽殼采用搖籃式，呈船形，內襯結構由槽底板向上依次為：陶瓷纖維板、硅酸鈣板絕熱層、二層保溫磚干砌層（氧化鋁粉灌縫）。沿長側面加砌二層保溫磚，保溫磚上面為干式防滲料搗打層，防滲料上安裝陰極碳塊組；在干式防滲料上緊靠槽殼四周緊貼陶瓷纖維板和立砌隔熱耐火磚二層并錯縫砌筑；隔熱耐火磚與陰極碳塊組之間澆注防滲澆注料，槽殼長側防滲澆注料中相鄰炭塊組鋼棒之間砌筑隔熱磚磚墩）；在防滲澆注料上沿槽殼四周砌筑一層黏土質耐火磚；在耐火磚上砌筑側部復合塊；陰極立縫及周圍縫分別用立縫糊和周圍糊扎固，側部塊頂部與槽沿板間隙用碳化硅搗打料填充[1]。槽內襯橫、縱剖面圖如圖1～圖3 所示。1）槽殼驗收與放線。砌筑前，先檢查槽殼的制作、安裝情況，經相關方檢查合格后，測繪出槽子的縱、橫中心線并畫在槽殼側部。根據槽底板的平整度，確定槽底的基準點，并以此點作為水準儀各層砌磚的基準線，按圖紙要求找出陰極鋼棒與窗口安裝的中心線，確保陰極鋼棒位于槽殼窗口中心（如圖4 所示）。2）陶瓷纖維板從槽殼一端開始向另一端干砌鋪設，接縫相互錯開，縫隙不平處填充氧化鋁粉。3）硅酸鈣在陶瓷纖維板上干砌鋪設，接縫相互錯開，不鋪成通縫，砌筑時根據槽底變形情況可局部加工絕熱板，但是加工厚度不能大于10 mm。4）兩層保溫磚在絕熱板上作業，應從橫軸中心往兩端鋪，錯縫干砌，并用氧化鋁粉灌縫，一邊砌一邊用靠尺檢查平整度，板、磚與槽四周的空隙用干式防滲料或耐火顆粒填滿并夯實。5）干式防滲料是一種推廣應用的新型耐火保溫材料，國內外廣泛使用。施工的重點和難點是干式防滲料施工的壓縮比、平整度和壓實厚度。按設計厚度事先計算好壓縮比，專用模板安裝到位，夯實到設計高度。6）陰極鋼棒除銹采用石英砂噴砂槍砂洗。鋼棒、炭塊的加熱溫度可根據施工及氣候條件適當調整。組裝時，要求4 名操作者分別從鋼棒的一端向另一端進行搗固。錘頭每次行走10 mm，往返次數不少于2 趟4 遍，糊料壓縮比不低于材料要求。搗固最上層時要用特制的導軌保護碳塊并增加鋪糊量和搗錘往返次數，打平后取掉導向架，刮掉多余糊料，用手錘壓光。7）安裝陰極炭塊組前，先清掃槽底，根據槽殼的縱、橫中心線，畫出陰極炭塊組中央垂直縫的寬度線和陰極炭塊組周邊輪廓線。炭塊組安裝合格后，在上面鋪一層彩條布予以保護和防止灰塵。最后，自中央向兩端檢查，調整炭塊組的位置，然后進行陰極窗口的密封（如圖5 所示）。8）用窗口擋板和水玻璃膩子密封，窗口擋板在炭塊安裝前掛在鋼棒端頭，炭塊安裝時隨之裝入，按設計配合比配好膩子后捏成條，密封于鋼棒和窗口板四周接縫處，并用木棒或耐火磚固定。9）防滲澆注料的施工和養護按材料廠家使用說明書進行，耐火澆注料時要精心操作，以確保澆注料內部均勻、密實、強度高、整體性好；施工過程中關鍵是要嚴格控制好攪拌用水量及做好澆注料的養護。10）由于異型側角塊的體積較大，重量大、接縫的面積較大，砌筑精度高，為保證側部塊磚縫符合要求，砌筑時先對側部碳塊的質量進行檢查，復核澆注料表面標高和表面平整度，側部塊之間打滿黏接劑，砌筑時相互擠壓以充滿黏接劑，保證立縫和臥縫泥漿須飽滿。11）陰極底部粗縫糊搗打包括陰極炭塊組間垂直縫和陰極周圍縫隙的扎固2 個部分。施工時先搗打炭塊間垂直縫，后搗打周圍縫，周圍縫又分為2 段先后進行。立縫蓋帽與陰極炭塊齊平，防止生產使用中脫落黏連。

2 電解槽內襯工程特點及保證工程質量的技術組織措施

常見質量通病在施工中量大、面廣、危害極大，是影響整個單位工程質量的一大難題。防治和消除質量通病必須貫穿于施工生產的全過程。從施工人員的技術水平到各種機具的保養維修，從把握施工技術關鍵到施工程序的每一環節，從原材料控制到最終的工程評定等一切活動，都必須在質?？刂企w系下進行，有效地防止質量通病和質量事故[2]。例如，在扎固時常見質量通病防治措施見表1。

表1 常見質量通病及防治措施

特別是近幾年新技術材料新工藝層出不窮，像冷搗糊代替熱搗糊、復合塊局部替換人造伸腿，單鋼棒變為雙鋼棒等。更需要工程技術人員與時俱進，緊盯市場緊盯現場，不斷學習新事物不斷創新，才能跟上發展的節奏，確保電解槽筑爐工藝的進步。

為了保證施工質量，應該采取以下6 點技術和措施：1）開工前組織技術人員編寫各工序施工作業指導書，并向操作人員進行詳細的施工技術交底。嚴格按施工圖、設計文件及施工規范、質量評定標準進行施工、檢查。2）對原材料的質量進行嚴格把關，所用筑爐材料必須具有符合設計技術條件的合格證，并按規定進行抽樣復檢后方可使用。3）針對工程特點，事先確定施工難點、質量控制重點，編制質量預控措施；事中嚴格執行控制措施，對難點、重點采取重點監控。4）確保質量體系正常運轉，嚴格控制、監督施工，堅決貫徹一把手為施工主體、分級管理、誰施工誰負責的質量控制原則，把好質量關，并且積極采取改進措施，以實現有效的質量改進。5）加強技術管理，做好施工前的技術準備工作，對施工圖進行認真細致的審查，把疑點、不足解決在施工前；重要分部分項工程必須有詳盡的施工方案，并進行班組交底；對特殊工程先做樣板，經鑒定驗收后方可進行施工。6）抓工序質量控制，嚴格實行“三檢制”和“專檢制”。上道工序不合格不進入下道工序施工，認真填報施工檢查記錄，杜絕不合格工序。

圖4 砌筑槽體畫線

圖5 炭塊組安裝示意圖

3 電解槽生產焙燒啟動及生產管理

剛投入生產的槽子，需要車間及熟練的電解工精心護理。根據多年施工和大修電解槽的經驗，該文就預防鋁電解槽早期破損、側部滲漏及滲漏發生、局部小修之后二次啟動談3 點啟發。1）電解槽焙燒的目的在于通過一定時間的緩慢加熱，使電解槽內襯得以烘干，陰、陽極溫度接近或達到電解槽正常生產溫度，陰極炭塊間和槽周邊的扎糊進行燒結焦化。焙燒時間不夠或者升溫過快，都會使電解槽無法正常啟動。焙燒的同時加熱陰極，將陰極底塊與周圍糊和立縫糊燒結成一個整體槽。在焙燒期間，槽溫應當穩步、均勻地上升。否則陰極底塊與周圍糊還沒有完全燒結焦化，炭素材料強度及抗滲性都會降低，勢必會造成電解質滲漏。電解質在高溫情況會侵蝕耐火材料，但是不會侵蝕陰極鋼棒，不影響電解槽的電流的通過。因此對于滲漏電解質，及時采取必要措施和實施應急預案，可以避免因滲漏電解質而停槽大修。2）電解槽焙燒后灌電解質，槽內陰極表面溫度和液態電解質溫度應基本相當，否則，勢必會造成升溫過快，糊料和炭塊燒結焦化不好，炭素材料中的油份（焦油等）和澆注料中水份不是慢慢蒸發掉，而是在極短時間內通過槽子某一處急速外流，最后通過窗口散發出去。陰極窗口冒火焰也可能屬于此類問題，輕則使電解槽壽命縮短，重則電解槽啟動滲槽。應嚴格按焙燒啟動方案進行，對爐膛焙燒溫度、陽極電流、槽側板、陰極鋼棒溫度實施監控，發現個別陰極鋼棒和槽側溫度偏高、發紅時及時采取吹風冷卻處理。3）電解槽焙燒啟動期間發生電解質滲漏時，經過采取有效措施及時處理和重點監控，只要堵住均可安全轉入正常生產。同時也有個別電解槽滲漏電解質發現不及時或其他原因，采取措施仍不能封堵住的現象，可以考慮停電，同時做好二次啟動的準備。只要二次焙燒啟動方法、措施得當，后期加強維護，這種槽仍然可以達到正常壽命[3]。一般來說，由于滲漏電解質而停止工作的電解槽，不考慮內襯大修，只進行局部修理就完全可以二次焙燒啟動。

4 結語

施工是將設計變為現實的過程，在此過程中需要耗用大量的材料，采取必要的措施、手段來完成。因此只有設計優秀、材料合格、施工嚴格按標準和規程操作、措施得當、監控有效才能實現產品優良。電解槽由于生產環境的特殊性、隱蔽性，在材料采購、施工、焙燒啟動和生產等方面應重點控制過程，層層把關，杜絕隱患，夯實基礎工作，延長電解槽使用壽命。