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槽修技术在铝电解槽大规模停槽复产工程中的应用研究

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摘要

第1章绪论

1.1铝及铝金属冶炼发展简史

1.2大规模停槽的背景

1.3电解槽停槽复产启动的主要方法

1.4大规模停槽复产槽修工作的特点

1.5电解槽概述

1.5.1电解槽总体结构

1.5.2槽阴极结构

1.6大规模停槽和再次启动对电解槽的影响

1.6.1停槽后电解槽阴极均存在破损现象

1.6.3二次启动槽焙烧启动

1.6.4二次启动槽焦粒焙烧的不同之处

1.6.5二、三次焙烧启动期间阴极电流分布不均

1.7电解槽阴极内衬破损机理

1.7.2电化学或化学腐蚀

1.7.3碳化铝的生成腐蚀坑

1.7.4炉底沉淀形成冲蚀坑

1.7.5铝和电解质渗透作用

1.7.6内衬材料的质量

1.7.7内衬砌筑质量

1.7.8电解槽操作、管理水平

1.7.9长期停槽搁置期间环境对阴极内衬的影响

1.8造成电解槽漏槽的原因分析

1.8.1冲蚀坑

1.8.2阴极炭块质量问题

1.8.3阴极材料的膨胀与收缩

1.8.4内衬砌筑施工质量

1.8.5阴极钢棒复合块连接片焊接质量

1.9电解槽槽修类型及主要修理内容

1.10大规模停槽复产槽修需求分析

1.11主要研究内容

1.11.1电解槽修前状况分析

1.11.2阴极内衬修前技术鉴定

1.11.3不吊槽上部机构拆除废旧阴极和安装新阴极技术应用研究

1.11.4研究废旧阴极破拆技术

1.11.5安装异型阴极技术应用研究

1.11.6主要创新点

1.12本章小结

第2章阴极内衬破损情况分析

2.1.1电解槽炉底压降情况

2.1.2炉底钢板及阴极钢棒温度

2.2电解槽阴极内衬的实际破损情况

2.2.1阴极表面裂纹多、存在夹铝现象

2.2.2阴极表面磨损腐蚀情况

2.2.3阴极隆起严重

2.2.4阴极内衬结晶失效

2.2.5周围糊人造伸腿及侧部破损

2.5.6大修槽的其它判定标准

2.3阴极内衬破损鉴定结果

2.4本章小结

第3章槽修判定及技术应用研究

3.1电解槽阴极内衬大、中、小修判定

3.1.1运行天数已超过设计寿命的电解槽

3.1.2接近设计寿命的一次启动槽、二次启动槽

3.1.3三次启动槽

3.2保护性刨槽

3.3电解槽阴极内衬小修技术

3.4电解槽阴极内衬中修技术

3.5大修槽阴极内衬的拆除

3.5.1人工破拆法

3.5.2液压千斤顶破拆法

3.5.3液压分裂机破拆

3.5.4起重机起吊破拆法

3.6不吊离槽上部机构拆除或安装阴极

3.6.1传统槽上部机构拆除与安装阴极

3.6.2不吊离槽上部机构拆除阴极

3.6.3不吊离槽上部机构安装阴极

3.7电解槽阴极内衬大修技术

3.7.1阴极炭块组装

3.7.2铺筑槽底内衬保温材料

3.7.3槽周围浇筑

3.7.4侧部炭块安装

3.7.5槽膛扎槽

3.7.6槽大修材料的选择

3.8大规模停槽槽修技术应用效果

3.8.1第一次停槽

3.8.2第二次停槽

3.8.3第三次停槽

3.8.4第四次停槽

3.8.5效果分析

3.9本章小结

第4章新型阴极技术在槽修中的应用

4.1几种类型新型阴极电解槽

4.1.1异型阴极电解槽

4.1.2交叉配置异型阴极电解槽

4.1.3小修槽阴极镶嵌阻流块

4.1.4大修槽平顶阴极镶嵌阻流块

4.1.5大规模槽修适用的新型阴极结构

4.2技术与经济对比

4.2.1各槽型生产技术比较

4.2.2阴极大修成本费用分析

4.2.3生产指标和效益分析

4.2.4各阴极结构槽型经济效益比较

4.3本章小结

第5章结论

参考文献

致谢

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摘要

预焙阳极铝电解槽是现代电解铝生产的核心装备,一般一个电解系列上配备有电解槽台数100~300台电解槽,一旦遇到系列停电事故、灾害或经营性停产则需停止部分电解槽的生产或者大规模停槽:停止二分之一、三分之一的槽数甚至全部停槽。大规模停槽后的重新复产工程包括清槽、修槽、技改和焙烧启动等。本文在阐述预焙阳极铝电解槽生产原理和发展历史、大规模停槽的背景分析基础之上,以某企业330KA预焙阳极铝电解槽为研究对象,收集查阅文献资料分析该型电解槽的结构技术特点,并研究电解槽阴极内衬破损的一些机理,还以该企业某次大规模停槽后的修前技术鉴定为案例,分析电解槽破损的一些实际情况和槽修应对策略与技术措施。论述了电解槽大规模停槽后的重新启动之前所进行的清槽、刨槽、修槽等诸多槽修技术,创新应用了起重机起吊破拆废阴极、不吊槽上部拆除阴极和安装阴极等技术,以及利用大规模停槽修槽的有利时机,在推广应用东北大学冯乃祥教授异形结构铝电解槽的阴极碳块节能阴极新技术基础上,借鉴其技术原理,进一步创新发展,将镶嵌阻流块技术应用于小修电解槽和大修平顶阴极电解槽,并对异形结构铝电解槽技术进行改进,创新应用了交叉异形配置阴极电解槽等节能阴极新技术。通过本文的研究,不仅提出适合提高大规模停槽修槽进度的槽修技术,还针对停槽后企业富余人员多的特点,选用可以充分利用停槽后富余人力及普通工人可以胜任的槽修技术,即起重机起吊破拆废阴极、不吊槽上部拆除阴极和安装阴极等,还推广和发展了节能阴极技术。依托这些技术组合,不仅有效充分利用槽修人力物力,还为经过复产工程重新启槽后的电解槽节能生产打下良好基础。

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