專利名稱：電加熱焙燒預(yù)熱電解槽及清潔焙燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解槽，尤其涉及一種電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，同時涉及該電解 槽的焙燒預(yù)熱方法，屬于電解技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2009年哥本哈根氣候變化會議的召開，首次向世人提出一種以低能耗、低污染、低 排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式——“低碳經(jīng)濟(jì)”。如今，發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為世界各國的共識， 倡導(dǎo)低碳消費(fèi)已成為人們新的生活方式。在我國，生態(tài)環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā) 展的主題，尤其要全面推行節(jié)能減排，必須大力開發(fā)低碳技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，可從提高能 源利用率，開發(fā)清潔能源，追求綠色GDP等方面，實施節(jié)能減排。這當(dāng)中，如何在鋁電解生產(chǎn) 過程中加快實施節(jié)能減排，是電解生產(chǎn)企業(yè)所面臨的一項具有重大意義的課題。目前的鋁 電解生產(chǎn)環(huán)節(jié)有鋁電解槽焙燒預(yù)熱，啟動，電解生產(chǎn)控制等，其中鋁電解槽的焙燒預(yù)熱是 鋁電解生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它通過焙燒、加熱升溫的方式，來烘干電解槽陰極內(nèi)襯 及預(yù)焙陽極，使焙燒溫度接近或達(dá)到正常生產(chǎn)溫度，這樣做可以解決下列問題第一，防止 內(nèi)襯中的水份及灰份在高溫下快速排出而使陰極內(nèi)襯造成漏洞或裂紋；第二，可提高陰極 和陽極溫度，以防止陰極工作面因存在較大溫差而產(chǎn)生熱應(yīng)力后，對陰極炭塊造成損傷；第 三，使陰極炭塊間的底糊及周圍糊燒結(jié)焦化，以粘接陰極炭塊和側(cè)部炭塊而使之構(gòu)成一個 整體；第四，為啟動鋁電解槽創(chuàng)造良好的工作條件。因此，焙燒預(yù)熱效果的好壞將直接影響 到鋁電解槽的啟動效果，而啟動效果不但影響電解槽的生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性及生產(chǎn)指標(biāo)，而且 在很大程度上影響到電解槽的使用壽命、勞動強(qiáng)度及對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。目前，電解槽常用的焙燒預(yù)熱方法有鋁液焙燒法、焦粒焙燒法、石墨粉焙燒法、燃 氣焙燒法、固體鋁焙燒法以及環(huán)流焙燒法。其中鋁液焙燒法及固體鋁焙燒法已逐漸被國內(nèi) 外淘汰；石墨粉預(yù)熱法應(yīng)用并不廣泛；燃?xì)獗簾夹g(shù)仍處于進(jìn)一步完善中；焦粒焙燒法 是目前普遍采用的一種焙燒預(yù)熱方法，但存在勞動強(qiáng)度大、焙燒效果不理想等缺陷；環(huán)流焙 燒法是當(dāng)前綜合利用比較先進(jìn)、技術(shù)比較成熟、在當(dāng)前條件及狀態(tài)下較為理想的焙燒預(yù)熱 方法，它包括裝槽步驟和通電焙燒步驟，使電解槽焙燒升溫至啟動要求的溫度。其中，在裝 槽步驟中，首先在陰極炭塊表面鋪設(shè)一層15mm左右的焦粒，檢查合格后在焦粒層上裝陽極 炭塊，之后再用鐵板將極縫、中縫及邊部蓋好，再在其上鋪一定厚度的電解質(zhì)粉末。采用這 種焙燒方式預(yù)熱啟動時，由于高溫電解質(zhì)進(jìn)入焙燒槽直接與陰極炭塊接觸，對陰極炭塊造 成較大的熱沖擊，很容易造成陰極炭塊層狀剝離，其次仍采用焦粒做發(fā)熱電阻，需要進(jìn)行焦 粒鋪設(shè)、軟連接及分流片的安裝，勞動強(qiáng)度大、成本高、操作環(huán)境差。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提高電解槽焙燒效果，實現(xiàn)低碳焙燒，降低勞動 強(qiáng)度及生產(chǎn)成本，改善作業(yè)環(huán)境，本發(fā)明提供一種電加熱焙燒預(yù)熱電解槽。本發(fā)明還提供一種對電加熱焙燒預(yù)熱電解槽進(jìn)行清潔焙燒預(yù)熱的方法。
本發(fā)明通過下列技術(shù)方案完成一種電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，包括槽體及固定在 槽體底部的陰極碳塊和陰極碳塊周邊的人造伸腿，以及能在槽體內(nèi)升、降的陽極，其特征在 于在陽極下方、陽極間的中縫空腔、陽極與槽體間的邊部空腔內(nèi)活動設(shè)置電加熱件，以通過 電加熱件完成電解槽的焙燒預(yù)熱。所述電熱件設(shè)為中空的直形或/和L形棒，電阻絲置于棒的中空處，并引出棒外與 電源或電控裝置電聯(lián)結(jié)，以直接接通電源使電阻絲通電加熱，或者通過電控裝置自動控制 電阻絲通電加熱，從而向外提供熱能。所述L形電加熱棒的豎直端設(shè)有其下方設(shè)水平撐桿的手柄，水平端的中空處設(shè)有 電阻絲，電阻絲引出棒外與電源或電控裝置電聯(lián)結(jié)，以形成水平加熱端，其中豎直端通過水 平撐桿懸置于陽極上，而水平加熱端位于陽極下方。所述L形電加熱棒通過掛桿活動置于陽極下方，所述直形電加熱棒通過掛桿活動 置于陽極間的中縫空腔、陽極與槽體間的邊部空腔內(nèi)。所述掛桿為一豎直桿，其下端設(shè)有套環(huán)，上端設(shè)有手柄，手柄下部設(shè)有水平撐桿， 以便通過水平撐桿使掛桿豎直懸置于陽極上，再通過豎直掛桿下端的套環(huán)固定電加熱棒于 陽極底部、陽極間的中縫空腔內(nèi)、陽極與槽體間的邊部空腔內(nèi)。所述槽體內(nèi)陰極碳塊及陰極碳塊周邊的人造伸腿頂部設(shè)置冰晶石層。所述槽體內(nèi)陽極間的中縫空腔上端以及陽極與槽體間的邊縫空腔上端均設(shè)有鐵 板，鐵板及陽極上設(shè)有電解質(zhì)粉末層。本發(fā)明提供的對電加熱焙燒預(yù)熱電解槽進(jìn)行清潔焙燒預(yù)熱的方法是這樣的它包 括裝槽步驟和通電焙燒步驟，其特征在于具體經(jīng)過下列步驟A、在潔凈的槽體內(nèi)位于陰極碳塊及陰極碳塊周邊的人造伸腿頂部鋪設(shè)冰晶石 層；B、通過L形電加熱棒的豎直端的手柄及手柄下部的水平撐桿，將L形電加熱棒的 豎直端懸置于陽極上，而L形電加熱棒的水平加熱端穿過豎直掛桿下端的套環(huán)，并通過豎 直掛桿上端水平撐桿置于陽極上，而固定L形電加熱棒水平加熱端于陽極下方，如此安裝， 使多根L形電加熱棒的水平加熱端分布于陽極下方；直形電加熱棒的兩端分別置于豎直掛 桿下端的套環(huán)內(nèi)，而豎直掛桿上端通過水平撐桿置于空腔上部，如此安裝，使多根直形電加 熱棒分布于陽極間的中縫空腔及陽極與槽體間的邊縫空腔內(nèi)；并將電加熱棒內(nèi)的電阻絲引 出與電源或電控裝置電聯(lián)結(jié)；C、在陽極間的中縫空腔及陽極與槽體間的邊縫空腔上端安裝鐵板，并使鐵板與槽 體保持絕緣；D、在鐵板及陽極上鋪設(shè)電解質(zhì)粉末；E、接通外電源使電加熱棒通電，按碳素糊料升溫曲線、升溫速度自動控制焙燒預(yù) 熱至電解槽內(nèi)溫度達(dá)900 950°C ；F、向電解槽內(nèi)投入溫度為950 1000°C的電解質(zhì)后，接通電解槽抬電壓，啟動電 解槽工作，以進(jìn)行正常電解生產(chǎn)。所述步驟A中冰晶石層鋪設(shè)厚度為1. 5 2. 5cm，具體厚度視電解生產(chǎn)要求而確定。所述步驟B中的L形電加熱棒水平加熱端與陰極碳塊及陽極分別保持20 30mm的距離。所述步驟B的L形和直形電加熱棒為不銹鋼管。所述步驟D的電解質(zhì)粉末層厚度以能防止空氣進(jìn)入電解槽為宜，優(yōu)選2 3cm，電 解質(zhì)材料為正常生產(chǎn)所產(chǎn)生的電解質(zhì)粉末。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果(1)由于采用外電源對活動設(shè)于槽內(nèi)的電加熱棒進(jìn)行加熱，能夠嚴(yán)格按照碳素糊 料升溫曲線、升溫速度進(jìn)行自動控制。(2)利用電加熱棒替代以焦粒作為發(fā)熱電阻對電解槽進(jìn)行加熱，不僅能實現(xiàn)密閉 式啟動電解槽，改善操作環(huán)境，而且可實現(xiàn)低碳焙燒，降低焙燒成本。(3)采用電加熱棒對電解槽進(jìn)行焙燒預(yù)熱，無需鋪設(shè)焦粒，無需安裝或拆除軟連接 和分流片，無需打撈炭渣，無需在焙燒期間對陽極電流分布及陰極電流分布進(jìn)行測量，大幅 度簡化操作，降低勞動強(qiáng)度。(4)采用電加熱棒對電解槽進(jìn)行焙燒預(yù)熱，并在啟動電解槽后，可大幅度降低電解 質(zhì)含炭量，這樣既可杜絕啟動時的含炭事故，又有利于電解槽提前轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。(5)由于在陰極炭塊及人造伸腿表面設(shè)置一層冰晶石，能在焙燒預(yù)熱期間緩沖高 溫電解質(zhì)對陰極內(nèi)襯的沖擊，而且能對人造伸腿進(jìn)行有效焙燒，大幅度改善焙燒效果。(6)在鐵板上鋪設(shè)全電解質(zhì)粉末層，一則可防止空氣氧化陰極內(nèi)襯及陽極，二則通 過預(yù)熱電解質(zhì)粉末可節(jié)約能源，最為重要的是用全電解質(zhì)粉末替代冰晶石，由于電解質(zhì)價 格遠(yuǎn)低于冰晶石價格，因此，可大幅度降低焙燒啟動成本。(7)本發(fā)明適宜所有預(yù)焙槽的焙燒預(yù)熱，特別適用于大型曲面陰極預(yù)焙槽的焙燒 預(yù)熱，不僅能使焙燒溫度均勻，能量利用率高，電耗低，還能實現(xiàn)升溫速度的自動控制，大幅 度改善焙燒效果，降低勞動強(qiáng)度及焙燒成本，簡化操作，實現(xiàn)低碳焙燒，另外，還可降低電解 質(zhì)含炭量，杜絕啟動槽發(fā)生含炭事故，使焙燒槽提前轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，對今后改善電解槽焙燒 方法，提高能源和資源利用率，將產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的影響，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明電解槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的斷面結(jié)構(gòu)圖；圖3為L形電加熱管及固定其的掛桿結(jié)構(gòu)圖；圖4為直形電加熱管及固定其的掛桿結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽做進(jìn)一步說明。實施例1本發(fā)明提供的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，包括槽體1及固定在槽體1底部的陰極碳 塊2和陰極碳塊2周邊的人造伸腿8，以及能在槽體1內(nèi)升、降的陽極4，在陽極4下方、陽 極4間的中縫空腔14、陽極4與槽體1間的邊部空腔11內(nèi)活動設(shè)置電加熱件，所述電熱件 為中空的直形不銹鋼管9和中空的L形不銹鋼管5，電阻絲15置于不銹鋼管內(nèi)，并引出管 外與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)電控裝置電聯(lián)結(jié)，其中，電加熱不銹鋼管的具體設(shè)置是L形不銹鋼管5的豎直端53設(shè)有手柄51，手柄51下部設(shè)有水平撐桿52，通過水平撐桿52使該豎直端53 置于陽極4上，水平端54內(nèi)設(shè)電阻絲15，以形成水平加熱端，水平端54通過掛桿6活動置 于陽極4下方，所述掛桿6為一豎直桿，其下端設(shè)有套環(huán)61，上端設(shè)有手柄63，手柄63下部 設(shè)有水平撐桿62，以通過水平撐桿62使掛桿6置于另一陽極4上，L形不銹鋼管5的水平 加熱端54置于套環(huán)61中，如此安裝，即在陽極4下方分布多根加熱用L形不銹鋼管5，如 圖1、圖2、圖3。直形電加熱不銹鋼管9內(nèi)的電阻絲15引出與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)電控裝置電 聯(lián)結(jié)，而其兩端分別置于豎直掛桿6下端的套環(huán)61內(nèi)，而豎直掛桿6上端通過水平撐桿62 置于空腔11、14上部，如此安裝，使多根直形電加熱不銹鋼管9分布于陽極4間的中縫空腔 14及陽極4與槽體1間的邊縫空腔11內(nèi)，如圖1、圖2、圖4。在槽體1內(nèi)陰極碳塊2及陰極碳塊2周邊的人造伸腿8頂部設(shè)置厚度為2. 5cm的 冰晶石層3，在槽體1內(nèi)陽極4間的中縫空腔14上端和陽極2與槽體1間的邊縫空腔11上 端均設(shè)有鐵板12，鐵板12及陽極4上設(shè)有厚度為2cm的電解質(zhì)粉末層13，如圖1、圖2。實施例2本發(fā)明提供的對電加熱焙燒預(yù)熱電解槽進(jìn)行清潔焙燒預(yù)熱的方法經(jīng)過下列步 驟A、在槽體1內(nèi)的陰極炭塊2上方安裝陽極4，并保證陽極4與水平母線接觸良好， 小盒卡具呈上緊狀態(tài)；B、將陽極4抬起，在陰極炭塊2及人造伸腿8表面鋪20mm厚的冰晶石3 ；C、按實施例1在陰極炭塊2與陽極4之間安裝多根L形電加熱不銹鋼管5，裝好 后適當(dāng)降低陽極4的高度，并確保L形電加熱不銹鋼管5與陰極炭塊2及陽極4之間保持 30mm的距離；再按實施例1在電解槽中縫空腔14及邊縫空腔11內(nèi)安裝多根直形電加熱不 銹鋼管9 ；D、在陽極4間的中縫空腔上部、陽極4與電解槽1間的邊縫空腔11上部，分別安 裝鐵板12，并保證與槽體1絕緣；E、在鐵板12及陽極4上鋪設(shè)一層20mm厚度的電解質(zhì)粉末13 ；F、檢查裝槽合格后，接通外電源，按碳素糊料升溫曲線、升溫速度自動控制焙燒預(yù) 熱至電解槽內(nèi)溫度達(dá)900 950°C，完成電解槽的焙燒預(yù)熱，之后，向電解槽內(nèi)投入溫度為 950 1000 °C的電解質(zhì)后，接通電解槽抬電壓，啟動電解槽工作，以進(jìn)行正常電解生產(chǎn)。
權(quán)利要求
一種電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，包括槽體及固定在槽體底部的陰極碳塊和陰極碳塊周邊的人造伸腿，以及在槽體內(nèi)升、降的陽極，其特征在于在陽極下方、陽極間的中縫空腔、陽極與槽體間的邊部空腔內(nèi)活動設(shè)置電加熱件，以通過電加熱件完成電解槽的焙燒預(yù)熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，其特征在于所述電熱件設(shè)為中空的 直形或/和L形棒，電阻絲置于棒的中空處，并引出棒外與電源或電控裝置電聯(lián)結(jié)，以直接 接通電源使電阻絲通電加熱，或者通過電控裝置自動控制電阻絲通電加熱，從而向外提供 熱能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，其特征在于所述L形電加熱棒的豎 直端設(shè)有其下方設(shè)水平撐桿的手柄，水平端的中空處設(shè)有電阻絲，電阻絲引出棒外與電源 或電控裝置電聯(lián)結(jié)，以形成水平加熱端，其中豎直端通過水平撐桿懸置于陽極上，而水平加 熱端位于陽極下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，其特征在于所述L形電加熱棒通過 掛桿活動置于陽極下方，所述直形電加熱棒通過掛桿活動置于陽極間的中縫空腔、陽極與 槽體間的邊部空腔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，其特征在于所述掛桿為一豎直桿， 其下端設(shè)有套環(huán)，上端設(shè)有手柄，手柄下部設(shè)有水平撐桿，以便通過水平撐桿使掛桿豎直懸 置于陽極上，再通過豎直掛桿下端的套環(huán)固定電加熱棒于陽極底部、陽極間的中縫空腔內(nèi)、 陽極與槽體間的邊部空腔內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，其特征在于所述槽體內(nèi)陰極碳塊及 陰極碳塊周邊的人造伸腿頂部設(shè)置冰晶石層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，其特征在于所述槽體內(nèi)陽極間的中 縫空腔上端以及陽極與槽體間的邊縫空腔上端均設(shè)有鐵板，鐵板及陽極上設(shè)有電解質(zhì)粉末 層。
8.一種對電加熱焙燒預(yù)熱電解槽進(jìn)行清潔焙燒預(yù)熱的方法，它包括裝槽步驟和通電焙 燒步驟，其特征在于具體經(jīng)過下列步驟A、在潔凈的槽體內(nèi)位于陰極碳塊及陰極碳塊周邊的人造伸腿頂部鋪設(shè)冰晶石層；B、通過L形電加熱棒的豎直端的手柄及手柄下部的水平撐桿，將L形電加熱棒的豎直 端懸置于陽極上，而L形電加熱棒的水平加熱端穿過豎直掛桿下端的套環(huán)，并通過豎直掛 桿上端水平撐桿置于陽極上，而固定L形電加熱棒水平加熱端于陽極下方，如此安裝，使多 根L形電加熱棒的水平加熱端分布于陽極下方；直形電加熱棒的兩端分別置于豎直掛桿下 端的套環(huán)內(nèi)，而豎直掛桿上端通過水平撐桿置于空腔上部，如此安裝，使多根直形電加熱棒 分布于陽極間的中縫空腔及陽極與槽體間的邊縫空腔內(nèi)；并將電加熱棒內(nèi)的電阻絲引出與 電源或電控裝置電聯(lián)結(jié)；C、在陽極間的中縫空腔及陽極與槽體間的邊縫空腔上端安裝鐵板，并使鐵板與槽體保 持絕緣；D、在鐵板及陽極上鋪設(shè)電解質(zhì)粉末；E、接通外電源使電加熱棒通電，按碳素糊料升溫曲線、升溫速度自動控制焙燒預(yù)熱至 電解槽內(nèi)溫度達(dá)900 950°C ；F、向電解槽內(nèi)投入溫度為950 1000°C的電解質(zhì)后，接通電解槽抬電壓，啟動電解槽工作，以進(jìn)行正常電解生產(chǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對電加熱焙燒預(yù)熱電解槽進(jìn)行清潔焙燒預(yù)熱的方法，其特征 在于所述步驟A中冰晶石層鋪設(shè)厚度為1. 5 2. 5cm，具體厚度視電解生產(chǎn)要求而確定；所 述步驟D的電解質(zhì)粉末層厚度以能防止空氣進(jìn)入電解槽為宜，優(yōu)選2 3cm，電解質(zhì)材料為 正常生產(chǎn)所產(chǎn)生的電解質(zhì)粉末。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對電加熱焙燒預(yù)熱電解槽進(jìn)行清潔焙燒預(yù)熱的方法，其特 征在于所述步驟B中的L形電加熱棒水平加熱端與陰極碳塊及陽極分別保持20 30mm的 距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電加熱焙燒預(yù)熱電解槽及清潔焙燒方法。電加熱焙燒預(yù)熱電解槽，包括槽體及固定在槽體底部的陰極碳塊和陰極碳塊周邊的人造伸腿，以及在槽體內(nèi)升、降的陽極，其特征在于在陽極下方、陽極間的中縫空腔、陽極與槽體間的邊部空腔內(nèi)活動設(shè)置電加熱件，以通過電加熱件完成電解槽的焙燒預(yù)熱。不僅焙燒溫度均勻，能量利用率高，電耗低，還能實現(xiàn)升溫速度的自動控制，大幅度改善焙燒效果，降低勞動強(qiáng)度及焙燒成本，簡化操作，實現(xiàn)低碳焙燒，另外，還可降低電解質(zhì)含炭量，杜絕啟動槽發(fā)生含炭事故，使焙燒槽提前轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，對今后改善電解槽焙燒方法，提高能源和資源利用率，將產(chǎn)生較為深遠(yuǎn)的影響，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號C25C3/08GK101886274SQ201010212089
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者楊萬章, 楊金星, 蘇其軍 申請人:云南云鋁潤鑫鋁業(yè)有限公司