陽極的組裝和使用

二、學(xué)習(xí)陽極組裝工藝知識和成品陽極的使用摘要一、 了解鋁的性質(zhì)、用途、發(fā)展和鋁電解原理二、 學(xué)習(xí)陽極組裝工藝知識和成品陽極的使用陽極組裝工藝知識碳素材料發(fā)展碳素材料是指是指選用有機碳質(zhì)物料或石墨作為主要固體原料，鋪以其他原料，經(jīng)過特定的生產(chǎn)工藝而制得的無機非金屬材料，歷史100多年，在中國30多年。1896年美國人艾奇遜發(fā)明人造石墨電極。碳用途第一種：作為結(jié)構(gòu)用碳制品，如高爐內(nèi)襯等。第二種：化學(xué)工業(yè)用制品，如耐腐蝕、耐熱性好的材料。第三種：密封材料。陽極組裝工藝預(yù)焙陽極構(gòu)成：陽極本體、陽極導(dǎo)桿、爆炸焊、磷生鐵、鋼爪預(yù)焙陽極的組裝預(yù)焙陽極碳塊組有3個不同材質(zhì)的部分組合而成：鋁質(zhì)導(dǎo)桿、鑄鋼爪頭、經(jīng)過焙燒的陽極碳塊，他們之間通過焊接和澆注連接為一體，形成陽極碳塊組，有單組的和雙組的，還有三組的等。鋁導(dǎo)桿一般用一級鋁及鋁鎂合金拉鑄而成（一鑄造目前為電解四期備導(dǎo)桿），長度2000-2200mm，尺寸以通過它的電流大小而定，一般電流密度為35-40A/cm2鋁導(dǎo)桿與水平大母線接觸面需要加工，要求平直二光滑，表面少氧化膜，目的：降低接觸電阻（壓降），電解車間考核該壓降W12毫伏。鋼爪為ZG25材質(zhì)的鑄鋼件。爪頭有三爪、四爪、六爪，爪頭排列有直線排列或矩形排列。鋁導(dǎo)桿通過爆炸焊塊與鋼爪連接，或?qū)?dǎo)桿與鋼爪爆炸連接后焊接。爆炸焊塊是引爆炸藥的方式將鋼與鋁焊接為一體的雙材質(zhì)結(jié)合材料，它可以實現(xiàn)鋼-鋁，鋁-鋁焊接的過渡。特點：焊接牢固、表面接觸電阻小、機械強度大。焊塊上表面與導(dǎo)桿采用氬弧焊或碳弧焊焊接，下表面與鋼爪采用電弧焊焊接。爪頭組裝前應(yīng)砂洗或涂石墨，目的：防止鐵水對鋼爪頭的侵蝕，改善鋼爪與鑄鐵的接觸狀態(tài)，降低接觸壓降（二電解廠鋼碳壓降W80（100）毫伏），并有利于導(dǎo)桿循環(huán)使用時磷鐵的脫環(huán)作業(yè)（二電解廠磷鐵壓脫機沖頭經(jīng)常斷，加工一根費用高）。陽極炭塊上有炭碗：振動成型的炭塊振膜上有專門制炭碗的裝置。炭碗為圓形，深度大約80-120毫米。為了加強鋼爪和炭碗的結(jié)合力，可以在炭碗內(nèi)內(nèi)壁加工斜槽，一般斜槽數(shù)量為4-6道，槽呈上寬下窄的楔形，槽深20-25毫米，傾斜角為70-75度。澆注陽極用低磷生鐵，磷含量一般為0.8%-1.2%，目的：磷生鐵成分對于鑄造性能和鋼碳接觸壓降關(guān)系密切。澆注用磷生鐵應(yīng)具有流動性好、熱膨脹性強、電阻率低、冷態(tài)下易碎裂等特點。磷生鐵用沖天爐（電解一廠用過，淘汰）或中頻爐融化（二電解廠目前使用，國內(nèi)通用），爐溫1300-1400度，出爐溫度高于1350度。陽極組裝的類型陽極組裝有兩種類型，分別是半機械化操作：人工澆注，勞動強度大、組裝成本較低；全機械化操作：整個過程全部為機械化流水作業(yè)（懸鏈懸掛導(dǎo)桿，在輸送過程中自動完成效直、涂石墨、清刷導(dǎo)桿等）。陽極組裝工藝流程裝卸站 殘極清理站 殘極壓脫站 磷鐵環(huán)壓脫站 導(dǎo)桿檢查站 鋼爪清理站 導(dǎo)桿矯直機 導(dǎo)桿清刷機 涂石墨站 鋼爪干燥器 澆鑄站部分鋁廠在組裝好的陽極組上噴鋁，目的：防止氧化。磷生鐵的成分和作用：CSiCSiMnPS2.5-3.62.5-3.00.5-0.80.8-1.2〈0.15C用于調(diào)整鐵水溫度，含量適當高一些，導(dǎo)電性能好，可以抵消鑄鐵的膨脹。Si：具有抗收縮性能，含量增高收縮性小，含量少收縮大，易造成磷生鐵與碳有孔隙。Mn：可增加鑄鐵收縮。錳有脫硫作用，與硫結(jié)合形成硫化錳渣，浮于上。錳還有反爆化作用，可提高溫度，多加易造成炭碗孔隙。P：可提高鐵水流動性，使?jié)沧㈣F水飽滿平整，提高鑄鐵冷脆性，易于壓脫。S：為有害元素，宜適當減少其含量。磷生鐵中的各種元素，在改善性能方面均有一定好處，配料比例得當，發(fā)揮其綜合好處至關(guān)重要。其中重要指標是磷鐵收縮率，收縮率過小，澆注后的磷鐵環(huán)或炭碗崩裂，反之，易造成脫塊。還有電阻率，電阻過高，鋼碳壓降高，電耗高，甚至在生產(chǎn)使用過程中鋼爪發(fā)紅，脫極。配料中Mn和P配比難度最大，特別是Mn,必須認真配料，及時化驗分析，進行調(diào)配。殘極脫爪后的磷生鐵可以循環(huán)使用，但是其中的Mn和P會發(fā)生變化，要及時對其進行添加。預(yù)焙陽極塊的理化指標預(yù)焙陽極塊的理化標準（YS/T285-1998）牌號灰份％電阻率》Q.m耐壓強度Mpa體積密度g/cm3真密度g/cm3不小于不大于TY-10.5055321.502.00TY-20.8060301.502.00TY-31.0065291.482.00預(yù)焙陽極外觀要求：成品表面粘接的填充料必須清理干凈。成品表面的氧化面積不大于該表面面積的20%，深度不得超過5mm。成品掉棱長度不大于300mm,深度不大于60mm,不得多于兩處。棒孔或孔邊緣裂紋長度不大于80mm，孔與孔之間不能有連通裂紋。大面裂紋長度不大于200mm,數(shù)量不多于3處。預(yù)焙陽極的組裝要求鋁導(dǎo)桿彎曲度不大于15mm；組件焊縫不脫焊，爆炸焊片不開縫；磷鐵澆注飽滿平整，無灰渣和氣泡。預(yù)焙陽極導(dǎo)桿焊接要求制定導(dǎo)桿焊接規(guī)程和技術(shù)要求加強爆炸焊塊焊接質(zhì)量檢查焊接合格的導(dǎo)桿應(yīng)在焊接面上或其他地方坐上序列號，以便存查。導(dǎo)桿彎曲不得使用，需要效直，爆炸焊塊裂紋深度3-5毫米，寬2-4毫米，不得使用。3.4.2爪頭燒損1/3，2個以上不得使用。3.4.3爪頭2次使用必須進行砂洗方可使用。炭塊底掌應(yīng)在一個水平面上，導(dǎo)桿保證垂直度。組裝前炭碗內(nèi)填充料清理干凈，爪頭涂石墨高度不低于120毫米。爪頭組裝時，導(dǎo)桿要垂直，爪頭與炭碗要同心，間隙不小于20毫米。炭碗內(nèi)鐵水要飽滿，鐵水面和炭碗上面正負5毫米。澆注時不允許鐵渣打入或掉入炭碗內(nèi)（炭碗內(nèi)方鐵塊找平衡在工藝上是不允許的）澆注完好炭塊表面必須清理干凈。組裝完畢的炭塊應(yīng)該用1000A直流電焊機逐塊通電檢查鋼碳壓降，小于120毫伏的為合格品，小于90毫伏的為優(yōu)質(zhì)品，可用于焙燒槽用。測定方法：一點在爆炸焊塊上100毫米處，另一點在炭塊上面中間距上沿100毫米處。二、學(xué)習(xí)陽極組裝工藝知識和成品陽極的使用 成品預(yù)焙陽極的使用4、預(yù)焙陽極塊的分類鋁電解槽用陽極分為自焙陽極和預(yù)焙陽極【預(yù)焙陽極是以石油焦、瀝青焦為骨料，煤瀝青為黏結(jié)劑制造而成，用作預(yù)焙鋁電解槽作陽極材料。這種炭塊已經(jīng)過焙燒，具有穩(wěn)定的幾何形狀，所以也稱預(yù)焙陽極炭塊，習(xí)慣上又稱為鋁電解用炭陽極。用預(yù)焙陽極炭塊作陽極的鋁電解槽稱預(yù)焙陽極電解槽，簡稱預(yù)焙槽，這是一種現(xiàn)代化的大型鋁電解槽】陽極碳塊的使用陽極碳塊是電解槽的“心臟”，每臺電解槽根據(jù)槽型設(shè)計（容量、密度等）不同其陽極碳塊數(shù)量不同，有單組的有雙組的。碳塊在電解槽內(nèi)對稱排列在陽極水平母線兩側(cè)，導(dǎo)桿靠卡具固定在水平母線上，導(dǎo)桿起著輸送電流和吊掛碳塊組的雙重作用。陽極提升機構(gòu)是升降陽極機構(gòu)，隨著炭陽極的消耗，陽極機構(gòu)帶動陽極組下降，當降至最低位置時，通過轉(zhuǎn)接母線作業(yè)把水平母線提高，以保證在電解過程中陽極升降機構(gòu)連續(xù)帶動陽極碳塊組下降，使陰陽極間的間距相對穩(wěn)定。陽極壓降：導(dǎo)桿壓降、爆炸焊塊的鋁鋼壓降、鋼爪壓降、澆注部位的碳鐵壓降。陽極本體壓降，一般0.2-0.4V左右。陽極反應(yīng)：陽極消耗產(chǎn)生氣體（CO和CO）反應(yīng)式：22ALO+3C=4AL+3CO232ALO+3C=2AL+3CO23陽極消耗：電化學(xué)消耗：2ALO+3C=4AL+3CO邙日極氣體中有100%的CO，生產(chǎn)1噸鋁消耗陽極23 2 2333Kg/t），ALO+3C=2AL+3CO邙日極氣體中有100%的CO，生產(chǎn)1噸鋁消耗陽極23667Kg/t）。當陽極氣體中CO含量為30%時陽極消耗量為393Kg/1,陽極在電解生產(chǎn)中不斷消耗，必須定期更換，毛耗一般為450-600Kg/1,陽極消耗速度為1.5T.6cm/d,計算公式：he二8.054Xd陽XnXWc/dcX10-3厘米/日hc——陽極消耗速度（厘米/日）d陽一陽極電流密度（A/cm2）W——陽極凈耗(公斤/噸一鋁，可以按433公斤/TA1)de 陽極假比重(g/cm3)機械消耗：主要是指粉塵，由于陽極氧化造成陽極表面粗糙，骨料與粘接劑結(jié)合力變?nèi)?，陽極顆粒脫落?；瘜W(xué)消耗：陽極氣化反應(yīng)，陽極與CO2反應(yīng)；陽極氧化反應(yīng)。預(yù)焙槽陽極工藝有什么特點?陽極炭塊組不能連續(xù)使用，須定期更換。為保證生產(chǎn)平穩(wěn)，使電流分布均勻，陽極炭塊組必須按照一定順序進行更換。封好陽極上保溫料，一方面可以保溫，減少陽極散熱損失，防止氧化，另一方面降低鐵一炭電壓降。根據(jù)陽極大母線行程，需周期性地抬母線。為什么要采取交叉法更換陽極?因為新?lián)Q上的陽極使局部進行電解質(zhì)溫度降低，在一、二天內(nèi)導(dǎo)電又比較少，為保證各陽極能夠均勻地分擔(dān)電流，所以要采用交叉法更換陽極?；驹瓌t是；(1)相鄰的陽極要錯開更換時間，并要把時間隔開得遲一些?！要使兩邊陽極槽母線梁上的新舊炭塊組均勻分布，基本上是交替更換，使得兩邊母線電流分布接近相等，承重均衡。什么是陽極電流密度?它的單位是什么?我廠的陽極電流密度是多少?陽極電流密度是單位截面積的陽極上，通過的電流強度，陽極電流密度以d陽表示，它的單位是A/cm2d陽=通過陽極的電流強度/陽極截面積(A/cm2)我廠300KA系列的陽極的長度為155cm，寬55cm，高60cm。每組陽極的截面積為155x55=8525cm2每臺電解槽上有陽極20組，截面積總計為：8525x20=170500cm2通過電解槽的平均電流強度為300KA，則陽極電流密度為：300000A/170500cm2=1.760/cm2。換陽極的前后過程應(yīng)遵守哪些原則?要換的陽極爪頭不能霹出炭塊底掌。相鄰兩組不能連續(xù)換新陽極，如確實需要的話，必須從其它槽上調(diào)換一組正常良好工作狀態(tài)下的熱陽極。換陽極必須找平陽極底掌，陽極換好后炭塊底掌不得傾斜?？ň弑仨毚蚓o，卡具電壓不得高于所要求的規(guī)定值。在一晝夜內(nèi)電解槽更換新陽極不得超過二組，二組相隔要在8小時以上。新陽極安裝前，陽極底掌下面的大塊氧化鋁結(jié)殼以及槽底過量沉淀都要扒到槽邊部爐幫處帖好；新陽極安裝好以后立即加蓋保溫料，吊出的殘極要清凈其上的熱料。換完陽極后槽電壓要比正常槽高出0．1伏，1小時后降到正常。異常換陽極包括哪些，怎樣處理?異常換陽極包括：陽極斷層、掉塊、裂紋、脫落、長包、涮化爪頭等。處理方法：對陽極斷層、裂紋、脫落、涮化鋼爪的陽極，根據(jù)使用天數(shù)，確定使用殘極或新極。原則是已超過二分之一周期的可用殘極換上，否則必須換上新極，以保證陽極更換順序正常執(zhí)行。長包的陽極，經(jīng)吊出槽外檢查，確認打掉包后能繼續(xù)使用者，可以打包后繼續(xù)使用，不能使用者，則根據(jù)上條原則換陽極．脫落陽極體積較大者，要用夾子或大鉤大鈀等鐵工具取出脫落極，碎裂者，用漏鏟撈凈全部碎炭塊。異常換極除上述原則和操作外，其它操作程序同正常換極相同。陽極工作質(zhì)量對電解槽生產(chǎn)會有什么影響?陽極是電解槽的心臟，因此陽極工作好壞直接影響到電流效率、電耗和原鋁質(zhì)量，如：邊部陽極壓槽，則電解槽發(fā)熱變病槽，陽極坐的過深，則容易使電流短路，電壓擺，造成效率嚴重降低；陽極坐的過淺，則極距過高，槽電壓升高，浪費電能；舊陽極未及時換掉而易化、涮、齊爪頭則嚴重污染原鋁質(zhì)量。4.12已知某預(yù)焙陽極的真比重為2.0克／厘米2，假比重是1.5克／厘米2，則它的氣孔率是多少?因為P=(d真一d假)/d真xl00%=(2.0—1.5)m2.0xl00%=25%它的氣孔率是25％。4.13預(yù)焙陽極電解槽有哪兩種型式?不連續(xù)預(yù)焙陽極電解槽(分中間打殼下料和邊部打殼下料)。(2)連續(xù)預(yù)焙陽極電解槽。4.14怎樣抬陽極母線？抬母線前用風(fēng)管吹凈母線框架上的氧化鋁粉塵，檢查陽極升降控制系統(tǒng)。將卡具框架放在電解槽的支持架上，矯正與臨時框架卡具不垂直的鋁導(dǎo)桿，打開高壓開關(guān),檢查確認各陽極導(dǎo)桿被卡緊，沿大母線下沿在導(dǎo)桿上畫一水平直線,從陽極母線一端開始依次打開鋁導(dǎo)桿卡具，此時槽電壓不得比打開卡具前高出0．2伏特以上，否則要及時查找原因，處理個別臨時卡具的二、學(xué)習(xí)陽極組裝工藝知識和成品陽極的使用松緊開動電機使母線沿著鋁導(dǎo)桿滑動上升，在整個母線上抬過程中，槽電壓不得高于4.6伏，要始終觀察并注意各接觸點的陽極位置。母線提升完畢后，觀察并注意各接觸點的陽極位置，看是否有陽極下滑情況。然后依次上緊固定卡具，此時槽電壓應(yīng)和抬母線前一樣。4.15抬母線常有哪些問題發(fā)生?其原因如何?怎樣排除?帶陽極，原因：由于鋁導(dǎo)桿彎曲或拉絲杠太緊，導(dǎo)桿對母線壓緊力太大。所以，有時能將陽極或臨時框架帶起來，槽電壓升高，臨時框架逐漸離開支架。被帶的陽極附近殼面下塌。排除方法；停抬母線，把帶陽極那一端的拉緊絲杠稍松一下，陽極和臨時卡具就可自動落回到原來的位置。陽極下沉：原因：臨時卡具未上緊，當壓在鋁導(dǎo)桿上的固定卡具松開時，陽極因自重而脫落下沉，槽電壓將隨之下降。排除方法：停抬母線，用天車將下沉的陽極提起恢復(fù)原位，繼續(xù)抬母線抬完后再個別調(diào)整下沉的陽極。鋁導(dǎo)桿與鋁母線接點處打火花。原因：鋁導(dǎo)桿和母線之間間隙大造成的，母線與導(dǎo)桿相互滑動的電阻增大而產(chǎn)生電火花。排除方法：只要稍緊一下拉緊絲杠便可消除。如果是幾根鋁導(dǎo)桿同時滑開母線，使電流集中于其它導(dǎo)桿上，也會發(fā)生電火花，這時應(yīng)停抬母線，立即處理消除。避免效應(yīng)：如果發(fā)生了效應(yīng)，應(yīng)立即停止抬母線，集中力量迅速打緊陽極卡具，快速熄滅陽極效應(yīng)．待效應(yīng)熄滅后，繼續(xù)抬完母線．4.16預(yù)焙槽陽極脫落的原因是什么?