铝电解槽寿命是一个综合性的技术经济指标，它的长短直接关系到企业的生产成本，影响到企业的核心竞争力。因此，进行早期破损槽分析，采取措施延长槽寿命，就成了企业的重要课题

1 项目背景

我公司528^#电解槽于2004年通电启动，各项技术条件正常，2007年6月发现铁含量有上升趋势，于是对影响铁含量的因素一一进行了分析，并对阴极钢棒温度进行了监控，发现A18和B9位置钢棒温度偏高。7月5日铁含量上升到0.335 %，但没有发现钢棒温度有上升的迹象。2007年7月6日下午3时10分当班人员巡视发现A5钢棒渗铝，随后报告调度后紧急停槽。该槽停槽前铁含量变化如图 1。

由于该槽槽龄较短，为分析破损原因，找到解决延长槽龄的办法，决定对该槽静置冷却一周后进行清炉。

2 清炉情况

由电解工人用风镐把阴极表面剩余的残铝和电解质清除，并用风管吹净表面的灰尘。清除后的阴极破损情况如下。

侧部所用的SiC复合块上半部分20 cm已经被电解质侵蚀，内部结构已呈疏松状，如图 2。

阴极表面由于受到铝液的侵蚀，坑凹不平，并且有许多冲蚀坑，有的深达1.5 cm，炭块组整体高度下降了3 cm。

多组炭块出现横向裂纹，其中第12、13组裂纹内无电解质和铝等填充物，是电解槽冷却后出现的裂纹，称之为为冷裂纹，对裂纹里有电解质填充的称之为热裂纹。第7、8炭块立缝开裂达3 mm。

第5组炭块距A面50 cm处发现了漏斗状的漏铝点，如图 3。

3 破损原因分析

铝电解过程中，由于金属钠会以电化学和化学方式在阴极表面产生^[1]。阴极炭块吸收这些金属原子，并与碳生成嵌入化合物。这些化合物导致阴极内部生成裂纹，引发阴极表面炭块的腐蚀和破坏，阴极炭块在在铝液的冲刷下，腐蚀的部分不断剥落，造成炭块的高度不断下降。

阴极炭块的横向裂纹则是由于热膨胀性质的存在。炭素制品表面经受急热时，因其膨胀而产生剪切应力，而由高温急剧冷却时，会因其收缩而产生张应力^[2]。由此可知，当炭块受到的热应力超过它的极限机械强度时，炭块就会产生断裂或开裂(即所谓的热冲击裂纹)。该槽中大量横向裂纹的存在，说明了炭块的抗热震性能不高。当铝液流入较大裂纹时，在电磁力的作用下，铝水和未溶的Al₂O₃产生较大的循环流动，大量的铝水和电解质下渗^[3]。在钠存在时，铝与炭块生成Al₄C₃，Al₄C₃被溶解、转移、生成、再溶解，使裂纹不断扩大，直到最后形成漏斗状，铝液随之侵入钢棒，不断与钢棒发生化学反应，导致钢棒合金化，最后从钢棒口漏出。

4 中修方案的制定和实施

针对破损槽的特点和该槽槽龄较短的实际情况，决定对该槽进行中修处理，以达到延长槽龄，降低大修费用的目的。根据我厂电解槽维修经验并借鉴其他厂家的做法，制定了以下的中修方案。

(1) 对发现漏铝点的炭块和横向裂纹比较严重的四组炭块进行更换。

(2) 对侧部炭块和伸腿部分全部进行重新扎固。

(3) 所有立缝全部刨开10 cm重新扎固。

根据以上方案，组织专门人员轮流作业，用风镐把4组炭块刨出，并把侧部炭块和伸腿全部刨除至水泥台上表面。刨除后的炉膛如图 4。

为了保证扎固时的温度，制作了4个燃油喷火器，以便同时对不同部位进行加热，加快施工进度。施工顺序如下：换块→打水泥→砌筑侧部炭块→(换块)立缝加热→扎固→(其他)立缝加热→扎固→边部加热→边部扎固。施工参数见表 1。

针对破损槽大面伸腿和阴极表面接茬处凹凸不平的情况，把人造伸腿最后一道工序由侧向扎固改为竖直扎固，既保证了扎固质量，又填补了坑窝，提高了铺设焦粒的均匀度，进而提高了焙烧质量。

另外，由于破损槽阴极表面被电解质侵蚀，生成一层绝缘层，几乎不导电。针对这种情况，我们对阴极表面进行了蜂窝状处理，提高了导电性能。

5 实施效果

该槽于扎固后第2天通电，经过5 d的焙烧成功启动，平稳运行一月有余。通电20 d后的阴极钢棒温度如表 2(数字下面有横线的为更换后的阳极棒)。

中修产生的经济效益：大修一台槽所发生的材料费用为345 058.6元，而中修一台槽的材料费用为81 366.5元，仅材料费用就节约了263 692.1元。而中修由于是局部修理，它产生的人工费用也比大修一台槽低的多。另外，中修还减少了废料对环境的污染，环保效益也十分明显。

6 结语

本次中修实践从电解槽清炉、查明破损原因，制定中修方案等各个方面都实现了预期目标，对以后大型预焙槽修槽技术上的突破提供了宝贵的经验，对提高电解槽整体的运行寿命，将起到一定的指导作用。