铝电解阳极焙烧炉焙烧过程的基础研究

电解槽的焙烧工艺可以确保电解槽稳定的生产，对电解槽的寿命产生很大的影响，对电解铝厂的经济效益产生的影响非常大。本文通过分析各类焙烧的工艺，分析其对电解过程产生的影响，并提出了相应的改进措施。

焙烧工艺是将铝电解由低温的状态逐步向高温的状态转换，这项工艺的主要内容就是焙烧工艺的选择，使内衬中的水分可以及时的排出。

相关的研究分析可以看出在焙烧的各个阶段，如果电流的差异很大，或者局部的温度过高，就会导致应力过于集中的问题，由于各类操作问题会导致缺陷的进一步产生。

一

焙烧方法和各类的优缺点

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焦粒焙烧法

焦粒焙烧法是在电解槽内铺设一层电阻层，其厚度为15毫米，在电力接通后，在阴极和阳极之间会产生热量，形成电解槽的焙烧。如图1所示。

焦粒焙烧法的热量主要是由阴极的炭块提供。在焙烧的过程中，不会出现温度骤升的问题，温度是在常温的基础上慢慢地提高，可以有效的防止槽因为温度骤升而发生破裂的问题。

在加热的过程中，不需要借助其他的设备，而且焙烧在短时间内就能完成，焙烧的效率非常高。但是焦虑焙烧法也存在一定的局限性，其传热不具有均匀性，导致了局部的温度过高，阳极的电流不能平均的分布，会导致局部过热的问题。

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石墨粉焙烧法

这种方法的原理与焦粒焙烧法的原理具有相似性，应该先将不同粒径的石墨划分出来，然后将石墨粉放在炉底，铺设的厚度在30毫米左右，通电后即可完成焙烧工艺。

石墨焙烧法中，石墨的质地比较软，而且铺设的厚度较大，可以与阳极良好的接触，在电流分布上非常的均匀。而且石墨粉具有较好的导电性。

但是这项工艺的各个流程要求非常高，在石墨粉进行铺设的过程中，确保石墨粉必须均匀的分布，否则在导电的过程中会出现不均匀的问题，而且石墨粉的成本非常高。

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燃气焙烧法

燃气焙烧法主要运用天然气的燃烧产生热量，这种方法会产生大量的火焰，通过热量的辐射作用起到良好的加温效果。

燃气焙烧法可以很好的控制加热的速度，通过对加热器的调节，可以确保表面的温度比较均匀，而且不会产生较大的温度梯度，防止在阴极的表面产生裂纹，而且在燃烧中不会产生污染。

但是燃气被烧的方法在使用中需要采用保温罩，还要借助专门的燃烧装置，在操作上存在一定的难度，操作的复杂程度高，在燃烧的过程中会消耗大量的燃料。

燃气焙烧法要求较高的密封性，烟气容易被氧化，导致电解槽的损坏。燃气焙烧法的示意图如图2所示。

二

焙烧方法与槽寿命的关系

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焦粒焙烧法与槽寿命的关系

阴极炭块在焦粒焙烧的过程中，会出现电流分布不均匀的问题，而且在局部由于电流的分布集中，会导致局部的温度过高，会产生较大的热应力，在这种情况下，热应力如果超过了材料的极限，就会导致裂纹的产生。

如果在焙烧的过程中不能合理的处理这些问题，阴极炭块的局部温度会达到一个临界值，温度过高直接导致炭块的破损，对电解槽产生不良的影响。

在焦粒焙烧的过程中，在升温的过程中，对温度的控制能力比较弱，而且槽的周围会产生预热不良的问题。如果焙烧的温度在1200摄氏度以下，在炭中还含有其他的物质，如沥青，这时沥青就会在焦化反应中产生收缩现象，阴极的炭块在高温下容易发生膨胀现象，炭的收缩可以防止炭过分的膨胀。

在焙烧工艺完成后，由于收缩和膨胀的效果会导致槽产生裂纹。如果在阴极电流的分布十分不均匀，而且温度梯度比较大，当温度超过1200摄氏度后，阴极的炭块不会继续膨胀，含有沥青的炭中还会发生收缩现象，会导致电解槽的破损。

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燃气焙烧法与槽寿命的关系

在运用燃气焙烧法的过程中，如果在低温阶段，焙烧的时间不长，而且焙烧工艺完成的速度比较快，在阴极炭块中会形成较大的温度差，这时阴极炭块内的温度不能及时的扩散，会产生较为集中的热应力。

在膨胀反应后，会导致骨料和炭块之间发生黏结的现象，导致阴极炭块发生裂缝。而且在燃烧的过程中，如果不能准确的对燃空比进行配置，会导致氧气的浓度过大，阴极炭块会发生氧化现象。

在燃烧的过程中，电解质中会存在大量的炭渣。由于阴极炭块自身的结构存在不均匀的问题，而且在燃烧的过程中喷嘴的分布存在缺陷，就会导致阴极炭块发生氧化现象，导致大量的电解质的渗透，缩短了电解槽的使用年限。

结语

在焙烧的过程中，铝电解是一个重要的环节，其在电解铝生产中的地位很重要。焙烧的工艺对电解槽的寿命产生很大的影响，所以，应该通过对不同的焙烧方法的分析，完善方法，提高电解槽的使用年限。

作者：张坤