摘 要：通过使用与阻流块电解槽相匹配的异型阳极，使阻流块电解槽阴极表明铺设的焦粒少且平，阴极受热更均匀，有利于电解槽启动时电解质流入阳极底掌，减少焙烧启动时对凸台的热冲击，不仅延长了凸台乃至电解槽的使用寿命，而且对电解槽后期的平稳运行取到关键作用。
关键词：阻流块 电解槽 使用寿命 平稳运行
中图分类号：O646 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）005-044-02
某铝厂利用槽修时机进行了阻流块电解槽试验，启动初期就出现凸台掉落的现象，以至于试验槽的运行未取得预计的效果。试验槽凸台掉落主要原因是焙烧启动期间，阴极受热不均，凸台受热偏大，加之工艺技术条件搭配和操作方法还存在一定的缺陷。随着阻流块电解槽的逐步大规模推广，为使新型阴极结构槽能取得预期的效果，结合实际做出一些技术改势在必行。因此，通过生产管理人员的探索努力，与阻流块电解槽相匹配的异型阳极技术也就应运而生。
1 技术研究背景
阻流块电解槽通常采用焦粒焙烧法，焦粒焙烧法是在阴、阳极之间铺上一层煅后石油焦颗粒作为电阻体，电解槽通电后，焦粒层便在阴、阳极之间产生焦尔热，焙烧电解槽，同时，阴极和阳极本身的电阻也产生热量，在其内部焙烧。焦粒焙烧法的基本程序是，在焙烧开始之前，在阳极与阴极之间均匀地铺设一层粒度约1～3mm、厚度约10～20mm的锻轧后的焦粒，作为“加热元件”。
前期挂极时使用普通阳极，阳极底掌与阴极之间的焦粒层很厚，且凸台被焦粒完全掩埋，容易出现受热不均，凸台受热偏大，导致启动时不少凸台掉落，直接影响了后期生产凸台的使用寿命，对电解槽的平稳运行也十分不利。
2 异型阳极结构
通过生产管理人员的不断摸索和努力，结合阻流块阴极的实际情况，决定通过改造阳极成型模具，成型后阳极碳块底部拐角处预留一定空间，使阳极底掌能与阴极表面接触而不压到凸台且阳极碳块与凸台还存在一定的间隙。该异型阳极专用于阻流块的挂极。（如图1）
由于阳极碳块底部拐角处预留一定空间，使阳极底掌能与阴极表面接触而不压到凸台且阳极碳块与凸台还存在一定的间隙。铺设的焦粒少且平，阴极受热更均匀。且由于阳极炭块不与阻流块凸台直接接触，不承载电流导电，焙烧期间凸台不作为电阻作为加热体，凸台热量是通过周围的焦粒的热量流动传递辐射，相对比较均匀。同时有利于电解槽启动时电解质流入阳极底掌，减少焙烧启动时对凸台的热冲击，不仅延长了凸台乃至电解槽的使用寿命，而且对电解槽后期的平稳运行取到关键作用。
3 应用实施
3.1 应用范围选择
为了避免对进行此项技术应用的电解槽平稳生产带来大面积的影响，先选择3台小修槽进行试验，根据试验槽的电压、电解质成分等技术参数分析总结，寻找较佳的控制范围。根据3台试验槽的生产状况，选择对后期进行改造的阻流块电解槽进行推广应用。
3.2 挂极过程中应用
根据阻流块电解槽阴极凸台（阻流块）位置对阳极碳块成型时调整模具，最后组装的阳极专门用于进行镶嵌式异型阴极改造后的电解槽挂极用。由于阳极碳块与凸台不直接接触，因此阳极底掌只需要铺设少量焦粒，大约平凸台的1/2。
3.3 通电焙烧情况
738#槽是我公司第一台进行阻流块技术及配套异型阳极焙烧技术应用的电解槽，从表1可以看出焙烧期间该槽电流分布均匀，改善了偏流引及局部受热不均匀的现象，避免出现偏流造成局部温度过高，引起阴极或阴极凸台受热不均匀，造成阴极或阴极凸台裂缝、破损、脱落的现象。
4 异型阳极在阻流块电解槽焦粒焙烧启动上的使用效果
(1)直接减少阳极碳块和焦粒的用量。
1)异型阳极在成型模具稍作改造，成型时每组碳块碳粉用量减少50kg，每台槽挂级时需36块异型阳极碳块，共节省碳粉1800kg。
2)阻流块电解槽采用异型阳极挂极只需要焦粒1100kg，相比改造前焦粒需铺设到凸台上需要3200kg，每台使用焦粒焙烧启动的阻流块电解槽挂极时焦粒用量减少2100kg。
(2)采用焦粒焙烧启动的阻流块电解槽在挂级时使用异型阳极，由于铺设的焦粒少且平，阴极受热更均匀。同时凸台且阳极碳块与凸台存在一定的间隙，减少焙烧启动时对凸台的热冲击，不仅延长了凸台乃至电解槽的使用寿命，而且对电解槽后期的平稳运行取到关键作用。
5 使用异型阳极的阻流块电解槽运行情况
为掌握使用异型阳极的阻流块电解槽的运行状况，通过换极等操作了解凸台情况，并对这部份电解槽从正常期后的生产数据进行跟踪统计。同一工区部分正常期运行半年的阻流块电解槽的生产数据如表2和表3。
从以上的数据可以看出，使用异型阳极的阻流块电解槽相对于未使用异型阳极的阻流块电解槽运行平稳，平均电压低60mv，电流效率高0.74%，直流电耗降低294kwh/t-Al，运行状况较好，另外凸台的完整度也保持得较好，凸台基本未被消耗。异型阳极在阻流块电解槽的使用上效果明显。
6 小结
阻流块电解槽采用配套异型阳极技术后，一方面焙烧启动期间阴极受热更均匀，对保护阴极起到积极的作用；另一方面保持凸台的完整性，保证电解槽后期低电压条件下平稳运行。
进行技术改造应用后电解槽在低运行电压环境下平稳运行，减少了能源消耗、降低了生产成本，具有显著的节能效果。
参考文献：
[1] 刘业翔,李劼,等.现代铝电解[M].北京:冶金工业出版社, 2008.
[2] 吴大奎,熊斌,等.镶嵌式异型阴极电解槽的异型阳极[P].中国,ZL201120103800.8,2011-11-30.