專利名稱：一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解鋁冶煉行業(yè)，具體地說是涉及一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外電解鋁企業(yè)都有對電解槽的陰極破損判斷方法，主要有以下2種:
I)鐵、硅含量監(jiān)測法
國內(nèi)電解鋁企業(yè)通用的方法都是采取監(jiān)測鐵、硅含量變化的辦法來判斷陰極內(nèi)襯或陰極碳塊是否破損。通過定期對原鋁液取樣化驗(yàn)，當(dāng)電解槽鋁液中的鐵含量持續(xù)升高時(shí)，力口大取樣化驗(yàn)頻次，短時(shí)間內(nèi)鐵含量快速升高時(shí)，則判斷該槽的陰極鋼棒可能熔化(而不是肯定)，同時(shí)通過排除陽極鋼爪熔化、打殼錘頭熔化、硅含量是否持續(xù)上升的方式來判斷陰極內(nèi)襯是否破損。這種方式存在以下幾個(gè)方面的弊端和不足:
(1)由于該方法判斷的工作程序較多，人為因素增多，人員素質(zhì)參差不齊，大大降低了對陰極內(nèi)襯在線破損判斷的準(zhǔn)確性，判斷失誤現(xiàn)象較多。由于造成電解槽鐵含量升高的因素較多，如:陰極內(nèi)襯破損造成鋼棒融化，陽極鋼爪融化、打殼錘頭融化、電解槽操作維護(hù)檢修的鐵質(zhì)工器具融化，這些因素都可能造成電解槽鐵含量升高，所以要確定是否內(nèi)襯破損，還需用排除法檢查其它情況是否存在。所以，某電解槽發(fā)現(xiàn)鐵含量升高后，還需通過檢測陽極鋼爪近期是否熔化、檢測打殼錘頭近期是否熔化，排除后，根據(jù)硅含量的變化進(jìn)行佐證，來提高判斷準(zhǔn)確性。(2)該方法判斷陰極破損需要的工作量較多，判斷人員的技術(shù)能力要求較高。原方法判斷時(shí)，需要收集該電解槽內(nèi)襯施工過程的資料、焙燒啟動及正常生產(chǎn)過程的所有相關(guān)資料，如:內(nèi)襯施工檢查各項(xiàng)記錄、相`關(guān)內(nèi)襯供貨材料的各項(xiàng)證明文件、檢查記錄，啟動和生產(chǎn)過程中許多工藝參數(shù)的(溫度、電流大小、電壓、鐵硅化驗(yàn)分析等)變化過程記錄，然后對可能引起內(nèi)襯破損的各種情況進(jìn)行分析和判斷，決定是否屬于內(nèi)襯破損。(3)該方法造成的輔助檢查、監(jiān)測的工作量加大。例如:當(dāng)電解槽鐵含量較正常較大后，由于電解鋁企業(yè)擔(dān)心該電解槽漏爐，通常將該槽列為異常槽對待，需長時(shí)間對該電解槽許多部位的溫度、外觀細(xì)節(jié)進(jìn)行檢查和監(jiān)測、防止隨時(shí)漏爐。(4)該方法拖延了判定該槽破損的準(zhǔn)確時(shí)間,錯(cuò)過能夠?qū)﹄娊獠圻M(jìn)行小修處理的有利時(shí)機(jī)，甚至造成漏爐事故的發(fā)生。由于擔(dān)心電解鋁企業(yè)在電解槽壽命、產(chǎn)量、以及操作管理行為上進(jìn)行考核，具體判斷和操作的人員往往會采取一些保守方法(切割鋼棒、摸底補(bǔ)扎鎂砂、調(diào)整電解槽工藝技術(shù)條件等)來對待已經(jīng)破損而未能確定破損的電解槽，使得電解槽暫時(shí)渡過危險(xiǎn)期(鐵硅含量暫時(shí)降低并趨于穩(wěn)定)，實(shí)際上給該槽留下了更大的隱患，造成鋁業(yè)滲入陰極內(nèi)襯量更多，爐底隆起并擴(kuò)大等情況,此后,一旦該槽停止生產(chǎn),基本上只能大修處理，不具備小修處理的條件(小修成本比大修成本小的多，一般只有1/5以下)；而且由于判斷的準(zhǔn)確性不高，最終造成電解槽漏爐現(xiàn)象也很多，漏爐的結(jié)果是損失較大，甚至?xí)斐烧麄€(gè)系列電解槽徹底停產(chǎn)的重大事故。
(5)明顯縮短系列電解槽平均槽齡，增加鋁產(chǎn)品生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)電解槽鐵、硅含量短時(shí)間內(nèi)持續(xù)升高，通常采取a.加大對原鋁液取樣化驗(yàn)頻次，b.加強(qiáng)對電解槽槽殼、鋼棒溫度的監(jiān)測，c.檢查并排除陽極鋼爪熔化、打殼錘頭熔化、鐵質(zhì)工器具掉入槽內(nèi)，d.用工具對疑似破損部位進(jìn)行摸底。目前國內(nèi)對電解槽的內(nèi)襯破損的監(jiān)測手段基本上相同，都是采用鐵硅檢測判斷法。其他方法僅處于試驗(yàn)和論證階段，如:陰極鋼棒在線電流、溫度監(jiān)測等方法，這些方法存在投資較大、投入人工較多、人員素質(zhì)要求高、維護(hù)費(fèi)用較高等缺點(diǎn)，管理繁瑣、實(shí)用性較差，不適合早國內(nèi)電解鋁企業(yè)普及。國內(nèi)部分技術(shù)能力較差的鋁電解企業(yè)為規(guī)避是漏爐事故頻發(fā),通過加大計(jì)劃停槽力度、犧牲電解槽壽命的辦法來解決,使得企業(yè)電解槽的平均壽命較低、降低經(jīng)濟(jì)效益、增加廢舊內(nèi)襯的排放。電解槽漏槽通道根據(jù)現(xiàn)場清刨觀察與資料查閱總結(jié)有有三種1)陰極破損產(chǎn)生裂紋鋁液從陰極處滲入陰極內(nèi)，熔化陰極鋼棒造成通道從陰極鋼窗口流出、(2)陰極之間扎固縫破損，鋁液順陰極側(cè)面向下滲透，到陰極下表面熔化陰極鋼棒造成通道從陰極鋼窗口流出、(3)人造伸腿與陰極結(jié)合處破損產(chǎn)生裂縫鋁液滲入，熔化陰極鋼棒造成通道從陰極鋼窗口流出。這三種漏槽都是鋁液通過熔化陰極鋼棒產(chǎn)生通道后在從陰極鋼窗口處漏出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠快速、準(zhǔn)確地判斷在線生產(chǎn)的電解槽陰極內(nèi)襯是否已經(jīng)破損，而且成本較低，容易操作的監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法。

本發(fā)明一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法包括用于該方法的爆炸焊塊、爆炸塊處連接片、陰極銅棒、監(jiān)測塊、陰極碳塊、澆注料、耐火磚、周圍糊、側(cè)部碳化硅磚、槽殼鋼板，所述的方法包括如下步驟:
1)監(jiān)測塊安裝步驟電解槽初次安裝施工或大修施工時(shí)，在完成內(nèi)襯保溫層與陰極炭塊安裝施工工序完成后，在陰極碳塊外側(cè)，緊靠陰極鋼棒上表面和兩側(cè)安放銅板制成的“η”型監(jiān)測塊，或者安裝其它樣式的銅塊，或?qū)~塊嵌入鋼棒，監(jiān)測塊緊貼陰極鋼棒；安裝完成后，再進(jìn)行燒注料或其它工序的正常內(nèi)襯施工；
每個(gè)陰極鋼棒上均安裝監(jiān)測銅塊，或者漏爐常發(fā)生的部位處的陰極鋼棒上進(jìn)行安裝；
2)監(jiān)測步驟電解槽正常生產(chǎn)后，隨時(shí)化驗(yàn)槽內(nèi)銅含量，判斷內(nèi)襯是否已經(jīng)破損；當(dāng)電解槽出現(xiàn)鐵硅含量異?；螂娊獠鄄蹥ぞ植砍霈F(xiàn)溫度異常時(shí)立即取鋁液快樣進(jìn)行分析，如分析出樣品中存在銅表 明鋁液已滲透之陰極鋼棒處，立即停槽。本發(fā)明一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果:本發(fā)明是在陰極碳塊外側(cè)，緊靠陰極鋼棒上表面和兩側(cè)安放“η”型銅板，或者安裝其它樣式的銅塊，或?qū)~塊嵌入鋼棒，安放形式不限制，但要求緊貼鋼棒；電解槽正常生產(chǎn)后，只需要隨時(shí)化驗(yàn)槽內(nèi)銅含量，就可判斷是否內(nèi)襯已經(jīng)破損。因?yàn)殂~含量檢測、化驗(yàn)不是電解鋁企業(yè)的常規(guī)檢測，而鐵硅含量檢測為常規(guī)檢測，在鐵硅含量增加時(shí)，再增加這種檢測,可以減少檢測、化驗(yàn)的成本。
由于銅(純銅)的熔點(diǎn)(1083.4±0.2°C )低于鋼的熔點(diǎn)(1538°C左右)，當(dāng)鋁液滲透至陰極鋼棒時(shí)銅板會先熔化，由于鋁液在電解槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流動作用，熔化的銅會被帶入電解槽中，當(dāng)電解槽出現(xiàn)鐵硅含量異?；螂娊獠鄄蹥ぞ植砍霈F(xiàn)溫度異常時(shí)可立即取鋁液快樣進(jìn)行分析，因?yàn)殇X電解在生產(chǎn)過程中理論上不產(chǎn)生銅，如分析出樣品中存在銅可立刻判定出鋁液已滲透之陰極鋼棒處，短時(shí)間內(nèi)會發(fā)生漏槽，為避免更大的風(fēng)險(xiǎn)與損失可立即停槽。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明方法可及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷在線生產(chǎn)的電解槽陰極內(nèi)襯是否已經(jīng)破損，而且成本較低，容易操作，非常有利于在電解鋁企業(yè)推廣實(shí)施。2、通過該方法的應(yīng)用，能及時(shí)地對已經(jīng)破損電解槽進(jìn)行小修，小修是鋁電解企業(yè)提高槽壽命的有效技術(shù)措施，也是電解鋁企業(yè)延長電解槽平均槽壽命、節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益的一條較好的途徑。3、通過該方法的應(yīng)用，能防止企業(yè)因?qū)Σ糠蛛娊獠凼欠衿茡p判斷失誤而提前進(jìn)行大修，同樣為未破損的電解槽延長槽壽命提供判斷依據(jù)。4、通過延長槽壽命，節(jié)約了大量的大修費(fèi)用，減少了大修槽陰極內(nèi)襯等工業(yè)垃圾對環(huán)境的污染，符合國家計(jì)劃“推行清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)建資源節(jié)約性企業(yè)”的政策，為中國電解鋁企業(yè)節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。本發(fā)明方法能及時(shí)準(zhǔn)確判斷電解槽是否內(nèi)襯破損，減少判斷失誤，防止電解槽漏爐，延長電解槽壽命，減少廢棄內(nèi)襯排放，還大大降低工人因監(jiān)測內(nèi)襯破損的工作量,銅可以在刨爐過程中回收并重復(fù)使用，大大減少企業(yè)生產(chǎn)投入成本。


本發(fā)明一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法有如下附圖:
圖1是本發(fā)明一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法監(jiān)測塊結(jié)構(gòu)示意 圖。其中:1、爆炸焊塊；2、爆炸塊處連接片；3、陰極銅棒；4、監(jiān)測塊；5、陰極碳塊；6、澆注料；7、耐火磚；8、周圍糊；9、側(cè)部碳化硅磚；10、槽殼鋼板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。如圖1 一圖2所示，本發(fā)明一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法，包括用于該方法的爆炸焊塊1、爆炸塊處連接片2、陰極銅棒3、監(jiān)測塊4、陰極碳塊5、澆注料
6、耐火磚7、周圍糊8、側(cè)部碳化硅磚9、槽殼鋼板10，所述的方法包括如下步驟:
I)監(jiān)測塊4安裝步驟電解槽初次安裝施工或大修施工時(shí)，在完成內(nèi)襯保溫層與陰極炭塊5安裝施工工序完成后，在陰極碳塊5外側(cè)，緊靠陰極鋼棒3上表面和兩側(cè)安放銅板制成的“η”型監(jiān)測塊4，或者安裝其它樣式的銅塊，或?qū)~塊嵌入鋼棒，監(jiān)測塊4緊貼陰極鋼棒3 ;安裝完成后，再進(jìn)行澆注料或其它工序的正常內(nèi)襯施工；
每個(gè)陰極鋼棒3上均安裝監(jiān)測銅塊4，或者漏爐常發(fā)生的部位處的陰極鋼棒3上進(jìn)行安
裝；2)監(jiān)測步驟電解槽正常生產(chǎn)后，隨時(shí)化驗(yàn)槽內(nèi)銅含量，判斷內(nèi)襯是否已經(jīng)破損；當(dāng)電解槽出現(xiàn)鐵硅含量異?；螂娊獠鄄蹥ぞ植砍霈F(xiàn)溫度異常時(shí)立即取鋁液快樣進(jìn)行分析，如分析出樣品中存在銅表明鋁液已滲透之陰極鋼棒3處，立即停槽。實(shí)施例1。1.電解槽初次安裝施工或大修施工時(shí)，在完成內(nèi)襯保溫層與陰極炭塊安裝施工工序完成后，在陰極碳塊外側(cè)，緊靠陰極鋼棒上表面和兩側(cè)安放“η”型銅板(見附圖)，或者安裝其它樣式的銅塊，如將銅塊嵌入鋼棒也可，安放形式不限制，但要求緊貼鋼棒；安裝完成后，再進(jìn)行燒注料或其它工序的正常內(nèi)襯施工。2.每個(gè)陰極鋼棒上均安裝該監(jiān)測銅塊，或者電解鋁企業(yè)根據(jù)漏爐常發(fā)生的部位處的鋼棒上進(jìn)行安裝，這樣可減少投入成本，但監(jiān)測準(zhǔn)確性降低，建議每根鋼棒上均安裝。3.電解槽正常生產(chǎn)后，只需要隨時(shí)化驗(yàn)槽內(nèi)銅含量，就可判斷是否內(nèi)襯已經(jīng)破損。因?yàn)殂~含量檢測、化驗(yàn)不是電解鋁企業(yè)的常規(guī)檢測，而鐵硅含量檢測為常規(guī)檢測，在鐵硅含量增加時(shí)，再增加這種檢測，可以減少檢測、化驗(yàn)的成本。監(jiān)測電解槽破損的原理
因?yàn)殇X電解在生產(chǎn)過程中理論上不產(chǎn)生銅，在生產(chǎn)原材料中會有微量的銅帶入現(xiàn)有技術(shù)無法測量出。電解槽漏槽通道根據(jù)現(xiàn)場清刨觀察與資料查閱總結(jié)有有三種，(I)陰極破損產(chǎn)生裂紋鋁液從陰極處滲入陰極內(nèi)，熔化陰極鋼棒造成通道從陰極鋼窗口流出、(2)陰極之間扎固縫破損，鋁液順陰極側(cè)面向下滲透，到陰極下表面熔化陰極鋼棒造成通道從陰極鋼窗口流出、(3)人造伸腿與陰極結(jié)合處破損產(chǎn)生裂縫鋁液滲入，熔化陰極鋼棒造成通道從陰極鋼窗口流出。這三種漏槽都是鋁液通過熔化陰極鋼棒產(chǎn)生通道后在從陰極鋼窗口處漏出。由于銅(純銅)的熔點(diǎn)(1083.4±0.2°C)低于鋼的熔點(diǎn)(1538°C左右)，當(dāng)鋁液滲透至陰極鋼棒時(shí)銅板會先熔化，由于鋁液在電解槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流動作用，熔化的銅會被帶入電解槽中，當(dāng)電解槽出現(xiàn)鐵硅 含量異?；螂娊獠鄄蹥ぞ植砍霈F(xiàn)溫度異常時(shí)可立即取鋁液快樣進(jìn)行分析，如分析出樣品中存在銅可立刻判定出鋁液已滲透之陰極鋼棒處，短時(shí)間內(nèi)會發(fā)生漏槽，為避免更大的風(fēng)險(xiǎn)與損失可 立即停槽。由于鋁塊試樣含銅最低含量在0.01% (萬分之一)時(shí)，電解鋁企業(yè)的相關(guān)檢測儀器能夠快速化驗(yàn)出來，所以放置的銅塊單塊最低重量要求為單槽在產(chǎn)鋁量X0.01%，這樣當(dāng)陰極破損使銅塊熔入鋁液中能夠檢測出來，如:單塊銅塊3kg(按照單槽在產(chǎn)鋁30T計(jì)算)。各電解鋁企業(yè)可根據(jù)本單位電解槽型大小、在產(chǎn)鋁含量、經(jīng)常漏爐的部位，來確定安裝數(shù)量和重量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明除了能及時(shí)準(zhǔn)確判斷電解槽是否內(nèi)襯破損，減少判斷失誤，防止電解槽漏爐，延長電解槽壽命，減少廢棄內(nèi)襯排放，還大大降低工人因監(jiān)測內(nèi)襯破損的工作量，銅可以在刨爐過程中回收并重復(fù)使用，大大減少企業(yè)生產(chǎn)投入成本。發(fā)明的效果、經(jīng)濟(jì)效益分析計(jì)算
該技術(shù)應(yīng)用在電解槽上，可根據(jù)電解槽系列電流大小，確定單臺投資。例如:400KA電解槽，在產(chǎn)鋁量30T，槽內(nèi)陰極數(shù)量25塊，按照每個(gè)鋼棒上都放置銅塊計(jì)算，在電解槽大修時(shí)每臺需30 X 0.01%X 25 X 4=0.3T銅的用量，按照銅價(jià)格6萬元/T，則每臺電解槽一次性投入1.8萬元，電解槽使用完成該周期后，銅的回收率可達(dá)到90%以上，以后每次使用投入則降低到5000元以內(nèi)。保守估計(jì)一個(gè)60萬噸電解鋁企業(yè)每年減少電解槽大修臺數(shù)5臺，同時(shí)平均每臺電解槽延長壽命90天，一般電解槽壽命1800天，400KA電解槽大修理費(fèi)用按照120萬元計(jì)算，則每臺電解槽每年節(jié)省修理費(fèi)(90/1800) X (365/1800) X 120- (0.5X (365/1800)=1.113萬元；每年按照100臺電解槽大修量計(jì)算，每年至少節(jié)省修理費(fèi)111.3萬元；減少5臺電解槽的大修，直接經(jīng)濟(jì)效益在700萬元以上。間接經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在防止電解槽漏爐，降低系列停電風(fēng)險(xiǎn)。社會效益體現(xiàn)在減少工人因監(jiān)測電解槽造成的工作量，從而降低勞動強(qiáng)度高；每年減少廢舊爐料造成的工業(yè)有毒 垃圾600T以上。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法，包括用于該方法的爆炸焊塊(1)、爆炸塊處連接片(2)、陰極銅棒(3)、監(jiān)測塊(4)、陰極碳塊(5)、澆注料(6)、耐火磚(7 )、周圍糊(8 )、側(cè)部碳化硅磚(9 )、槽殼鋼板(10 )，其特征在于所述的方法包括如下步驟:1)監(jiān)測塊(4)安裝步驟電解槽初次安裝施工或大修施工時(shí)，在完成內(nèi)襯保溫層與陰極炭塊安裝施工工序完成后，在陰極碳塊(5)外側(cè)，緊靠陰極鋼棒(3)上表面和兩側(cè)安放銅板制成的“η”型監(jiān)測塊(4)，或者安裝其它樣式的銅塊，或?qū)~塊嵌入鋼棒，監(jiān)測塊(4)緊貼陰極鋼棒(3);安裝完成后，再進(jìn)行澆注料或其它工序的正常內(nèi)襯施工； 每個(gè)陰極鋼棒(3)上均安裝監(jiān)測銅塊(4)，或者漏爐常發(fā)生的部位處的陰極鋼棒(3)上進(jìn)行安裝； 2)監(jiān)測步驟電解槽正常生產(chǎn)后，隨時(shí)化驗(yàn)槽內(nèi)銅含量，判斷內(nèi)襯是否已經(jīng)破損；當(dāng)電解槽出現(xiàn)鐵硅含量異常或電解槽槽殼局部出現(xiàn)溫度異常時(shí)立即取鋁液快樣進(jìn)行分析，如分析出樣品中存在銅表 明鋁液已滲透之陰極鋼棒(3)處，立即停槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及電解鋁冶煉行業(yè)，具體地說是涉及一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法。一種監(jiān)測和準(zhǔn)確判斷在線電解槽陰極內(nèi)襯破損的方法包括如下步驟1)監(jiān)測塊安裝步驟；2)監(jiān)測步驟。本發(fā)明方法能及時(shí)準(zhǔn)確判斷電解槽是否內(nèi)襯破損，減少判斷失誤，防止電解槽漏爐，延長電解槽壽命，減少廢棄內(nèi)襯排放，還大大降低工人因監(jiān)測內(nèi)襯破損的工作量，銅可以在刨爐過程中回收并重復(fù)使用，大大減少企業(yè)生產(chǎn)投入成本。
文檔編號C25C3/20GK103233245SQ20131019471
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者趙志華, 李彥文, 金嶺, 胡俊杰, 石海朝, 馬子敬, 馬軍璽, 賈琦偉, 李積宏 申請人:黃河鑫業(yè)有限公司