浅谈工业铝电解槽抗氧化涂层的应用.docx

浅谈工业铝电解槽抗氧化涂层的应用摘要：本文主要介绍了使用BY-4型纳米陶瓷基高温防氧化涂层材料采用喷涂方式在400kA电解槽预焙阳极外表上应用，分析、验证涂层材料对碳素阳极的防氧化效果，并对项目进行了经济效益测算，结果表明，该纳米涂料能够缓解阳极炭块的氧化掉渣，延长阳极使用周期1天以上，并且该纳米涂料带入的Fe、Si等微量元素对铝液质量影响较小。关键词：BY-4型纳米陶瓷基；防氧化；碳素阳极；节能环保炭阳极是铝电解生产的主要原料之一，作为导体将直流电导入电解槽，并作为电解槽阳极材料介入阳极反响。目前每生产一吨铝要消耗420kg500kg的炭阳极。炭素阳极消耗是电解铝生产的主要成本之一，约占总成本的15%左右，是每一个电解铝生产企业都要考核的重要指标。2018年我国电解铝实际运行产能为3650万吨左右，但是我国电解铝阳极碳耗指标与国际先进水平相比拟，却存在较大的差距。据文献报道海德鲁HAL130槽，阳极净耗为406kg/t-al，而我国的电解铝阳极平均净耗却为440kg/t-al左右，不仅造成大量不可再生的优质碳资源的浪费，还严重的制约了我国电解铝工业的进一步发展。1技术简介BY-4型纳米陶瓷基高温防氧化涂层材料为某公司高温防氧化涂层材料第四代产品，利用氧化铝陶瓷基涂层，常温固化，420以上烧结致密，毛细孔收缩，在阳极炭块外表构成致密的保护隔绝层，降低阳极四周的氧化掉渣，在系列电流不变的前提下，阳极电流密度会适当降低，故天天消耗的阳极高度也会降低。阳极经过一个周期33天的使用能够节约出超过一天的高度，进而延长阳极的使用周期。2试验部分2.1试验方法某铝厂5001#5008#槽使用涂覆BY-4型纳米陶瓷基高温防氧化涂层材料阳极试验槽，5009#-5016#号槽为比照槽。通过测量残极长、宽、高和炭渣量并结合阳极实际使用周期验证涂层材料的抗氧化效果。2.2纳米陶瓷基防氧化涂层材料的用量通过长达6个月对8台槽试验进行试验以来，涂料使用量248.6桶，喷涂阳极2397块，平均用量9.6块/桶。随着喷涂人员对喷涂技术的熟练程度，截止目前平均喷涂用量在10.9块/桶左右。最佳用量11块/桶。2.3喷涂阳极试验照片3试验结果3.1残极尺寸3.1.1试验槽与比照槽残极尺寸比照使用分析：从各周期的残极高度差数据看，第2周期13.1mm适中，第3周期、4周期偏低，第5周期最高，达19.3mm，第6周期试验槽使用周期延长一天后比比照槽高0.7mm。分析：第2周期为过渡期，即该周期内，试验槽所换出的残极在槽内均处在“黑、白混合的环境，效果受部分黑阳极的影响，不是最佳厚度，所以13.1mm的高度差属正常值。自进入第3周期，理论上因到达正常的抗氧化效果，残极高度差应更大，但由于涂料用量超标，涂层偏厚，再加上环境温度逐步减低，导致涂层新极入槽时涂料未彻底枯燥，新极入槽后鼓包现象普遍，涂层面对炭块外表的保护被毁坏，抗氧化效果不增反降，所以第3周期、4周期的高度差不理想。从第5周期开场喷涂作业得到改善，涂料用量平均为10.8块/桶，由于涂层面薄且养护时间长，入槽时涂层得到较好的养护固化，没有出现鼓包现象，所以第5周期高度差为19.3mm，刨除高度600mm以上残极，高度差为17.7mm。第6周期开场，试验槽换极周期延长一天至34天，比照槽为33天，且比照槽高度从最开场的533mm上升至538mm，试验槽与比照槽残极高度相差较小。3.1.2单槽平均高度统计从单槽残极的平均高度能够看出，第5周期试验槽单槽残极高度的离散度小于比照槽单槽离散度；第6周期试验槽单槽残极高度和比照槽基本持平3.1.3去掉600及以上残极进行统计将试验槽与比照槽角部极残极高度600残极刨除之后统计残极高度：第5周期试验槽平均高度555.28mm，比照槽平均高度535.95mm，试验槽-比照槽=19.33mm；第6周期试验槽平均高度539.8mm，比照槽平均高度539.1mm，试验槽-比照槽=0.7mm；3.1.4残极高度520mm占比试验槽A5：测量总数据量350个，残极高度小于520mm的有7块，占比2.0%。比照槽B5：测量总数据量351个，残极高度小于520mm的有52块，占比14.81%。试验槽A6：测量总数据量326个，残极高度小于520mm的有30块，占比9.2%。比照槽B6：测量总数据量326个，残极高度小于520mm的有29块，占比8.9%。以上A、B分别表示试验槽、比照槽，5、6分别表示第5周期、第6周期。试验结果表明在延长一天换极周期后残极高度与比照槽基本持平。3.1.5残极高度去角部极A1、A2、A23、A24将试验槽与比照槽所有角部极刨除之后，统计残极高度：第5周期试验槽平均高度554.33mm，比照槽平均高度535.51mm，试验槽-比照槽=18.82mm。第6周期试验槽平均高度539.49mm，比照槽平均高度538.57mm，试验槽-比照槽=0.92mm。3.1.6平均天天的消耗高度核算比照槽平均高度536mm，恰好透底残极高度490mm，碳碗深度110mm。平均天天消耗高度：650-536-490+110/33=15mm。3.1.7分别统计A、B面平均高度3.2炭渣数据数据统计：统计从12月18日至1月18日炭渣数据，试验槽比比照槽少10.8公斤/天槽；从12月26日起，试验槽炭渣下降更明显，12月26日至1月18日，试验槽平均天天比比照槽少13.3公斤/槽，炭渣可减少22%27%。1月20日至2月22日，试验槽平均天天比比照槽少9.2公斤/槽，炭渣减少20%。3.3硅、铁含量变化使用喷涂阳极之前试验槽硅含量较比照槽高30ppm7月份，自8月12日起随着涂层阳极的使用，试验槽硅含量与比照槽的差值呈上升趋势。至11月达最高120ppm。原因分析：主要是涂料用量过大所致平均喷涂7块/桶8块/桶。从11月份起喷涂用量逐步降低，最终控制在每桶喷涂10.5块11.5块，故11月至2月后整体硅含量呈下降趋势。目前试验槽硅含量稳定在0.04%，2月差值为70ppm。刨除试验槽与比照槽固有差值试验前相差30ppm，正常喷涂下试验槽硅含量较比照槽高40ppm。4项目推广经济效益测算5结论与建议1涂层阳极在一个完好的换极周期内能较好的覆盖于碳素阳极外侧，进而缓解炭块的氧化掉渣，使得残极形状方正规整。2延长1天周期后的涂层阳极与未延长周期的正常残极高度比拟，涂层阳极延长1天周期后仍可增加残极高度0.7mm。3第六周期：涂层阳极天天可减少炭渣量约9.2公斤/槽，可减少炭渣20%。4建议：喷涂用量为每桶喷涂10.5块11块，且在目前低温环境下，保证涂层极养护时间在3天以上，确保涂层充分枯燥固化，入槽时不鼓包。