關鍵詞：中間下料預焙槽；爐底破損；修補；維護；壽命。
山西龍門鋁業有限公司(簡稱龍鋁)是一年產12000噸原鋁的小型鋁電解生產企業。生產多年來，電解槽的使用壽命一般為4年。個別達到10年之久，在對破損槽的修補維護實踐中，經過十幾年的摸索，取得了一定的經驗，是部分破損電解槽能延長正常生產數月。最長達三年多。取得了較好的經濟效益。
生產中電解槽的破損是難免的，當生產數年後，由於陰極炭塊吸鈉后膨脹以及鋁液和強腐蝕性的電解質對槽內襯的侵蝕，導致電解槽爐底破損停槽。影響產量與其它經濟效益。向我公司75kA中間下料預焙槽，從停槽到大修重新啟動，周期大約19天，每台槽大修費用約6萬元，加上焙燒啟動費用及槽日損失，經濟損失較大，因此加強對破損電解槽的修補與維護，最大限度地延長電解槽的使用壽命是鋁電解行業共同關注的課題。筆者就多年來在破損電解槽的修補與維護的技術進行探討。
1.預焙槽破損的判斷方法
1. 1根據原鋁中鐵含量的升高判斷
電解槽破損的跡象是電解槽鐵含量升高，正常槽鐵含量一般小於0.14%，如果電解槽正常生產沒有熔化陽極鋼爪，又無鐵工具和等外鋁加入，原鋁中鐵含量突然升高，並逐日增高，可以初步判斷電解槽爐底開始破損，高溫熔融的電解質和鋁液已滲透倒破損炭塊縫隙中，開始熔化陰極鋼棒，導致原鋁中鐵含量升高。
1. 2根據陰極小母線等距壓降的變化判斷
生產中正常的電解槽，各陰極鋼棒小母線的等距壓降基本是相同的，因陰極鋼棒小母線的材質、截面、長度是一致的，陰極小母線的等距壓降與通過的電流成正比。而對破損槽，由於爐底已形成鋁液的通道，使該處局部電阻減少，通過的電流增大，導致陰極小母線的等距壓降的提高。
1.2.1測量所用工具
測量方法非常簡單，無需製作專用工具，用陽極工作中常用的等距壓降測量儀即可完成。測量部位：陰極鋼棒與大母線之間的鋁軟帶。測量時應避開小母線兩端的焊點，選擇較平的鋁軟帶，並保持接觸點接觸良好。以減少測量誤差。
測量完畢對各測量點進行分析可發現電解槽爐底破損部位等距壓降明顯升高，可判斷出該陰極鋼棒周圍有破損跡象。
1.3利用陰極鋼棒溫度差異判斷
一般情況下，電解槽爐底結構基本是一致的，因此陰極棒頭的散熱面積和散熱形式基本相同的，陰極棒頭之間的表面溫度相差不大，一般在15～25℃之間，而當某一陰極鋼棒周圍出現破損，形成鋁液通道時，一方面使使爐底與陰極棒之間的熱量傳遞速度加快，另一方面使破損部位電流集中，導致陰極鋼棒電流密度升高，使棒頭產生的焦耳熱明顯增多。使破損處的陰極棒溫度升高。由此確定該處有破損跡象。
1.3.1測量工具及方法
測量所用工具：紅外線測溫儀。測量部位：陰極棒頭。測量時要清除表面的積塵。對一些較明顯的陰極鋼棒要反覆測量幾次，減少誤差。
在實際工作中，上述三種方法應同時進行，綜合分析，能有效減少誤差。準確判斷出電解槽破損部位。十幾年來我們使用三種方法對電解槽破損部位進行判斷，未出現過判斷失誤。有效避免了爐底破損發生漏槽事故。
2.破損電解槽的修補方法
2.1修補部位的確定
對爐底破損的電解槽修補時，首先要確定出破損部位、範圍、和破損程度，以便採取相應措施。檢查方法是：根據電解槽爐膛寬度製作檢查爐底的長鐵釺，(象我公司電解槽寬為2.93米，2～3米即可)，將長鐵釺彎成10～20 cm的直角鉤，將鉤尖朝下陰極底部，按照底塊和底縫排列的縱橫順序，在初步確定的破損部位逐漸鉤探，尋找破損部位，根據多年的經驗我們發現：破損部位由於電阻小通電多，此處爐底乾淨無沉澱，根據這個特徵很容易找到破損部位。在檢查時由於每個人的感覺有一定差別，所以要多人檢查感覺綜合分析，防止個人行為。且要做到仔細認真，用力均勻，避免用力過猛，惡化破損部位。
2. 2修補所用材料及工具的準備
材料：鎂砂、氟化鈣，碎爐底結殼塊(粒度≤4 cm)，以及刨爐料。
工具：平時常用的操作工具即可，無需製作專用工具。
氟化鈣和鎂砂是不溶於鋁液而呈沉澱狀態的物質，是一種補爐底破損的適宜物料，在修補破損槽時，為操作方便，可用鋁液與乾燥的鎂砂、氟化鈣混合料製成大約10cm厚左右的餅形狀補爐材料。其大小由修補的部位大小而定。
2.3修補破損電解槽的具體操作
修補前要將補爐工具預熱好，特別是冬季。吊出陽極，撈凈爐底沉澱，把制好的補爐材料放置在已預熱的漏鏟上，用釺子或大鉤壓住，準確送到破損部位，操作過程需要兩人協調配合。補爐材料放完后，取幾塊鋁錠輕輕壓倒補爐材料的上面，用釺子壓數分鐘，使補爐材料周圍有所冷卻易形成結殼，有利於補爐材料覆蓋在破損部位。勤觀察原鋁中鐵含量的變化，一兩天後如鐵含量逐漸下降，說明修補成功，否則重新修補。修補料在破損處結殼，阻止了鋁液的滲透。因此鐵含量下降是修補成功的標誌。但有效時間不會太長，需隔一定時間檢查並再次修補。
2.4盡量減少破損部位的導電
對溫度、壓降偏高，能準確定位破損部位周圍的陰極鋼棒，將與大母線相連的軟帶切斷(向我公司75kA預焙槽切斷數不超過2組)，使其斷路，防止陰極鋼棒因導電過大而加速鋼棒熔化。操作時一定要慎重，準確認定正在熔化的鋼棒，否則所得其反。
3.對爐底隆起破損的電解槽的補救方法
此類破損槽，主要是由於炭素材料吸收鈉而產生膨脹引起破損，一般破損部位在電解槽中間，具體位置較難確定，多發生在生產周期3年以上的電解槽上，此類槽修補成功率極低，只有5%(龍鋁的經驗)。
修補的主要材料氟化鈣。
修補方法是：將500～800kg的氟化鈣分幾次加入料箱中，與氧化鋁混合一起加入到槽。由於氟化鈣比重較大，易沉澱到爐底，覆蓋到爐底破損部位，阻止了鋁液、電解質的進一步滲透，此法要反覆進行，能使一少部分破損電解槽，修補成功。向我公司39#電解槽，生產有4年多，爐底隆起較嚴重，今年5月初鐵含量達到0.55%以上，綜合分析該電解槽已破損，破損部位較難確定。只能用此法進行補救。將700kg的氟化鈣分兩次加入到料箱中，並採取了一定的維護措施，一周后鐵含量下降到0.19%，半月後電解槽恢復正常。效率達到了90%。但由於爐底上抬，日常維護較困難。一直生產到2004年11月份才計劃停槽。停槽時原鋁中鐵含量穩定在為0.15%。並未有破損跡象。刨爐時發現中間第5、6根陰極鋼棒有熔化的痕迹，這說明5月份的修補是成功的。
4.破損電解槽的維護技術方法
電解槽一旦發生破損，根據生產組織和效益要盡最大努力延長其使用壽命。對破損電解槽除修補外，還需制定必要措施加強維護。我們在長期的實踐中，總結出一套破損槽修補后的維護方法。
4.1技術條件的調整
電解槽修補後為了使修補爐料冷卻結硬，需要爐底冷卻，方法是適當提高鋁水平2～3公分，提高爐底散熱，有利於修補爐料結硬，並減少下料間隔，保持爐底有一定的沉澱，修補后的爐底壓降上升大約30～60cm,可將槽電壓提高50～100mv.維護過程中，要嚴格控制陽極效應，避免長時間燒效應，將陽極效應控制在0.3次/槽日以下，維護技術條件見表1。
表1為破損電解槽技術條件條件分類鋁水平cm電解質水平分子比槽溫℃效應係數槽電壓正常槽20～22 20～22 2.4～2.65 935～945≤0.4 4.25～4.3 破損槽24～27 17～20 2.5～2.75 935～950≤0.3 4.3～4.35
維護破損電解槽技術條件的合理配合，是修補成功后的電解槽恢復正常生產的基礎，否則將使修補作用效果大減，上述技術條件在我公司維護破損電解槽中發揮了重要作用。在我公司得到了推廣。
4.2破損電解槽的日常維護管理
為使破損電解槽逐漸恢復正常生產，除調整技術條件外，還需制定相應的操作制度，其中保持穩定最為重要，杜絕因操作不當引起槽況波動。在破損槽的維護中筆者認為應抓好以下幾點：
1)對修補成功的電解槽要勤檢查修補部位的狀況，要多次進行修補，不能修補一次就萬事大吉。隔20～30天對破損部位，進行再次修補。
2)合理調整下料間隔，保證打殼下料系統正常運行，嚴格控制陽極效應，將效應時間控制在4分鐘以下。
3)嚴格控制出鋁進度，防止大起大落。保持槽況穩定。
4)密切注視鐵含量的變化，每日測定槽溫的變化，準備必要的工具，防止漏爐事故的發生。
5)提高陽極工作質量，杜絕異常電壓的發生，勤撈炭渣。保持電解質清潔。
5.效果分析
多年來，我們在破損電解槽的修補與維護方面做了大量的工作，積累了豐富的經驗，有效地延長了破損槽的使用壽命，為公司帶來了一定的經濟效益。
6.結語
鋁電解生產中，電解槽的破損是難免的，但是加強對破損電解槽的管理，有效科學的修補、合理的維護可以使部分破損槽恢復到正常生產，延長使用壽命的。
