阅读说明：本技术 一种铝电解槽阴极炭块局部破损修补方法 (Method for repairing local damage of cathode carbon block of aluminum electrolytic cell ) 是由 钱云超 杨永 杨军龙 周志昌 张文学 杜才德 黄荣钢 申太荣 王�锋 张荐 唐喜 于 2021-10-19 设计创作，主要内容包括：一种铝电解槽阴极炭块局部破损修补方法,在线从电解槽中提出破损的阳极,用直角钎子在铝电解槽阴极表面寻找并确定破损点；取打碎的镁砖堆放到破损点；取打碎的结壳块堆放到破损点镁砖上面；将粉状氧化铝堆放到结壳块上,全部覆盖修补料；电解槽通电,根据电解槽底的对应破损点位置的导电方钢温度上升梯度,对破损点导电方钢温度进行判定；当修补料在阴极炭块表面完全融化,均匀填补到破损点,化成为一个整体后,完成对阴极炭块的破损修补。本发明方法工艺简单、高效快捷、修补效果好。(A method for repairing local damage of cathode carbon blocks of an aluminum electrolytic cell comprises the steps of extracting damaged anodes from the electrolytic cell on line, and searching and determining damage points on the surface of the cathode of the aluminum electrolytic cell by using a right-angle brazing flux; taking and stacking the smashed magnesia bricks to a damaged point; taking the smashed crusting blocks and stacking the smashed crusting blocks on the magnesium bricks at the damaged points; stacking the powdery alumina on the crusting block, and completely covering the repair material; electrifying the electrolytic cell, and judging the temperature of the conductive square steel at the damaged point according to the temperature rising gradient of the conductive square steel at the position of the corresponding damaged point at the bottom of the electrolytic cell; and when the repair material is completely melted on the surface of the cathode carbon block, uniformly filling the repair material to the damaged point, and forming the cathode carbon block into a whole, completing the damage repair of the cathode carbon block. The method has the advantages of simple process, high efficiency, rapidness and good repairing effect.)

一种铝电解槽阴极炭块局部破损修补方法

技术领域

本发明涉及铝电解槽阴极炭块破损修复技术领域，具体为铝电解槽内阴极炭块局部破损修复方法。

背景技术

在铝电解生产过程中，铝电解阴极炭块会产生局部破损，在物理方面，由于热膨胀和重力压不均的因素，阴极热引力受力不均，导致阴极物理性挤压破损；在化学方面，由于钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透时造成阴极消耗性破损。如果在正常生产中发现破损位置时，必须及时进行修补。现有的铝电解槽修补主要采用在线修补或者停槽大修，在线修补是在破损位置分散加入修补材料，这种方法虽然不停槽大修，但存在修补料不能全部迅速地填充至破损位置，多余的修补物料会沉积在电解槽阴极表面，干扰电解槽物料平衡与能量平衡，影响铝电解生产平稳运行。停槽大修是停槽后将电解槽内衬全部大修，该方法影响系列铝电解槽的产能和产量，并且大修周期长、费用高、铝电解生产线电流空耗，大幅度增加电耗成本。具体的铝电解槽修补方法有镁砖法、铝液-氧化铝法、碎料块法等。镁砖法由于修补过程中槽内镁砖少，在高温熔融电解质和铝液中易于熔化流动，长时间沉淀在破损点位置的镁砖少；铝液-氧化铝法因铝极易熔化和铝水混合，不能长时间沉淀在破损点位置；碎料块法因为碎料块密度小，会在高温熔融电解质和铝液中上浮和流动，进入破损点位置的碎料块少。综上，现有的方法都常导致破损点修补不彻底的缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对目前上述技术存在的不足，通过一种工艺简单、高效快捷、修补效果好的铝电解槽阴极炭块局部破损修复方法。

本发明采取的技术方案如下：

一种铝电解槽阴极炭块局部破损修补方法，修复步骤如下：

S1.当电解槽在运行过程中，槽内铝液中硅铁的质量百分比在定期分析时突然上升过快或者持续上升，测量槽体的炉底、方钢以及散热孔的温度，对突然上升过快或者持续上升位置找到对应的阳极，从电解槽中提出阳极，用直角钎子在铝电解槽阴极表面寻找破损点的位置、形状、周长尺寸、破损深度，确定破损点；

S2.确定破损点位置，取打碎尺寸为3-5cm的镁砖堆放到阴极炭块破损点，碎镁砖堆积厚度高于周围阴极炭块上表面9-11cm；

S3.取打碎尺寸为3-5cm的结壳块堆放到阴极炭块破损点镁砖上面，碎结壳块堆积厚度高于碎镁砖9-11cm。所述结壳块是从高龄电解槽内清理出的长期高温条件下氧化铝逐渐形成的重质固体，主要成分为α-氧化铝；

S4.将粉状的氧化铝堆放到结壳块上，全部覆盖修补料；

S5.电解槽通电，根据电解槽底的对应破损点位置的导电方钢温度上升梯度，对破损点导电方钢温度进行判定，当导电方钢温度大于350℃，在修补后，切断导电方钢的方钢头与软连接带的焊接处，让电流不通过该破损阴极炭块的导电方钢；当导电方钢温度小于350℃，在修补后，进行温度跟踪，若温度持续上升，切断方钢头与软连接带焊接处，让电流不通过该破损阴极炭块的导电方钢，若温度下降，持续进行跟踪测量导电方钢温度；

S6.当以镁砖、结壳块、氧化铝混合形成的修补料在阴极炭块表面完全融化，均匀填补到破损点，化成为一个整体后，完成对阴极炭块的破损修补。

本发明与现有技术相比，具有下列有益效果：

(1)本发明只需对铝电解槽阴极炭块破损处进行局部在线运行修补，修补工艺简单，修复时间短、成本低、高效快捷、修补效果好，最大限度降低了对生产的影响。

(2)本发明有效解决了铝电解槽阴极炭块破损点修补过程中因为镁砖少不易长时间沉淀修补、铝液-氧化铝和碎料块易熔化的技术难题。通过利用结壳块和镁砖结合的方式，在结壳块的作用下，有效控制镁砖在高温熔融电解质和铝液中的熔化，有效解决了修补物易于熔化的问题。

(3)结壳块为电解槽生产中的副产物，需要定期清理，本发明重新回收利用结壳块，可减少修补成本和其他杂质的干扰，对提高产品质量起到保障作用。

附图说明

图1为修补电解槽的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1显示了一种铝电解槽阴极炭块局部破损修补方法。现有技术的铝电解槽包括有槽体1、阳极2、阴极炭块3、导电方钢4及软连接带5、电解质10、熔化的铝液11。当发现阴极炭块产生局部破损时，进行修复。修复步骤如下：

S1.当电解槽在运行过程中，槽内铝液中硅铁的质量百分比在定期分析时突然上升过快或者持续上升，测量槽体的炉底、方钢以及散热孔的温度，对突然上升过快或者持续上升位置找到大致对应的阳极，从电解槽1中提出阴极破损位置上方的阳极2，人工用直角钎子在铝电解槽阴极炭块表面寻找破损点的位置、形状、周长尺寸、破损深度，确定破损点。

S2.人工操作，确定破损点位置，取打碎的镁砖7(即碎镁砖)堆放到阴极炭块破损点6，堆积厚度高于周围阴极炭块上表面，通常高出阴极炭块上表面9-11cm。所述镁砖直接从市场购买，碎化处理后的碎镁砖尺寸为3-5cm较佳。

S3.人工取打碎的结壳块8堆放到阴极破损点镁砖上面。所述结壳块是从电解槽内清理出的沉淀物质；为正常生产中的氧化铝沉淀在炉底，在长期高温(＞920℃)条件下形成有的重质固体，主要成分为α-氧化铝。结壳块碎化处理后的碎块尺寸在3-5cm较佳。

S4.人工将粉状氧化铝9堆放到结壳块上，达到对修补料即碎镁砖和碎结壳块的全部覆盖；

S5.电解槽通电，通过电解槽控制系统观察电解槽底的对应破损点位置的导电方钢4温度变化情况。根据导电方钢温度上升梯度，对破损点导电方钢温度进行判定，当导电方钢温度大于350℃，在修补后，切断导电方钢的方钢头与软连接带5的焊接处，让电流不通过该破损阴极的导电方钢；当导电方钢温度小于350℃，在修补后，进行温度跟踪，若温度持续上升，切断方钢头与软连接带焊接处，让电流不通过该破损阴极的导电方钢，若温度下降，持续进行跟踪测量导电方钢温度。

S6.当以镁砖、结壳块和氧化铝混合形成的修补料在阴极表面完全融化，均匀填补到破损点，化成为一个整体后，完成对阴极的破损修补。