鋁電解槽是實(shí)施鋁電解過程的主體設(shè)備，其重要組成部分包括鋁電解用碳陽(yáng)極、鋁電解用碳陰極或鋁電解用惰性陽(yáng)極和鋁電解用惰性陰極。為了延長(zhǎng)鋁電解槽的使用壽命，要從多方面采取措施。除非在砌筑時(shí)按耐火材料供應(yīng)方的建議進(jìn)行精確施工外，也要有合理的焙燒和啟動(dòng)方式 ，并建立穩(wěn)定的運(yùn)行制度。
鋁電解槽砌筑前應(yīng)具備條件如下：
(1)電解車間和槽大修車間基本建成，達(dá)到能防雨防雪。車間內(nèi)的橋式起重機(jī)，組裝生產(chǎn)線和加熱炭素糊等設(shè)備安裝完畢，并能正常使用。
(2)有完整的壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)，保證施工時(shí)能不間斷的供應(yīng)壓縮空氣。
(3)電解車間至槽大修車間的運(yùn)輸?shù)缆泛屯ㄓ崟惩o阻。
(4)槽下母線和槽殼安裝合格。
(5)陽(yáng)極炭塊組安裝(或陽(yáng)極注型)應(yīng)在電解槽上部結(jié)構(gòu)安裝工程全部完成，并經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn)合格。
(6)電解槽砌筑竣工后，能立即送電投產(chǎn)。若短時(shí)間內(nèi)不能投產(chǎn)，應(yīng)有完善的保護(hù)措施。
1 槽底砌體的砌筑
槽殼檢查合格后，測(cè)繪出槽子的縱、橫中心線。根據(jù)槽底板的平整度，確定砌筑槽底的基準(zhǔn)點(diǎn)，并以此點(diǎn)用水準(zhǔn)儀放出各層砌磚的基準(zhǔn)線，按圖紙要求找出陰極鋼棒與窗口安裝的中心線，確保陰極鋼棒位于槽殼窗U中心，砌筑槽體畫線如圖1所示。石棉板、絕熱板、保溫磚為干砌，耐火磚為濕砌。
圖1 砌筑槽體畫線
1-基準(zhǔn)點(diǎn)；2-水平控制線；3-磚層圖；4-陰極窗口；5-槽殼底板A槽底隔熱制品砌筑
槽底隔熱制品的砌筑包括石棉板、絕熱板和保溫磚的鋪設(shè)，全部采用干砌。
鋪設(shè)板和磚時(shí)，應(yīng)從槽橫向中心往兩邊鋪，不鋪成通縫，并且用木錘輕輕打緊，板與磚的加工用鋸切割，每層所有縫隙用氧化鋁粉填滿，板、磚與槽四周的空隙用干式防滲料或耐火顆粒填滿并踩實(shí)。絕熱板破損時(shí)，必須用鋸切割的方法重新加工，其規(guī)格必須為設(shè)計(jì)的2/3。根據(jù)槽底變形情況也允許局部加工絕熱板，但加工厚度不大于10mm。砌筑每層磚時(shí)，應(yīng)錯(cuò)縫砌筑，縫隙小于1mm。
B槽底耐火磚砌筑
在保溫磚表面按設(shè)計(jì)要求鋪一層氧化鋁粉或耐火顆粒后，用線板逐層拉線砌筑面扒磚，制作長(zhǎng)條掛線板，在其上表面刻劃縱磚列線,砌筑時(shí)用線板卡具在擬砌的磚層上，用掛線錘在兩側(cè)線板上掛線，這樣，磚的厚度和縱向排列都得到控制，確保了砌筑準(zhǔn)確。砌筑槽底掛線如圖2所示。
圖2 砌筑槽底掛線示意圖
1-卡具;2-掛線板;3-掛線錘;4-線;5-槽殼側(cè)板;6-陰極窗口砌筑耐火磚的灰縫飽滿度大于90%,頂頭縫、側(cè)縫、臥縫均按設(shè)計(jì)要求砌筑，砌體四周空隙用耐火顆粒填滿踩實(shí)。砌筑完后清掃干凈，按預(yù)先畫好的基準(zhǔn)線進(jìn)行檢査，在砌體表面測(cè)量9點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)進(jìn)行處理，直到達(dá)標(biāo)為止。其表面平整度要求不大于±2mm。
C 槽底干式防滲料施工
在保溫磚上鋪干式防滲料前，首先按事先計(jì)算好的壓縮比，做出一定高度的專用鋼模板，配合著刮尺使用，一般干式防滲料分兩層夯實(shí)，第一層加料到計(jì)算好的高度后用刮尺鋪平后，在料上鋪上塑料薄膜和lmm厚的冷軋鋼板或五合板，以防夯實(shí)時(shí)的灰塵，用專用的往復(fù)式砂石夯(每分鐘約夯打6500次)按設(shè)計(jì)好的線路和遍數(shù)進(jìn)行夯實(shí)。第一層完成后，檢查防滲料的夯實(shí)高度是否達(dá)到它的壓縮比,合格后鋪設(shè)第二層，以同樣的方法將防滲料夯實(shí)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，夯實(shí)完成后，按預(yù)先畫好的基準(zhǔn)線在防滲料表面測(cè)量9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢查，局部超出標(biāo)準(zhǔn)的，可進(jìn)行修理，使水平度達(dá)到±4mm,確保陰極炭塊的安裝尺寸。
2 陰極炭塊組的安裝
炭塊組運(yùn)至待安裝槽附近，其下面要墊以方木，堆放整齊，并根據(jù)炭塊組的電阻率和外形確定其安裝位置。將外形較差和電阻率較大的炭塊組安裝在槽的兩側(cè)，而外形較好和電阻率小的炭塊組則安裝在槽的中部。且相鄰炭塊組的電阻率不應(yīng)超過10%。
安裝陰極炭塊組前，先清掃槽底，根據(jù)槽殼的縱、橫中心線，畫出陰極炭塊組中央的寬度線，陰極炭塊的周邊線和側(cè)面墻的內(nèi)邊線，如圖3所示。
圖3 安裝炭塊組畫線
1-陰極周邊線；2-側(cè)部墻內(nèi)邊線；3-中央縫寬度線安裝時(shí)，根據(jù)中央縫的寬度開始向兩端進(jìn)行。各炭塊組之間的縫隙寬度比用設(shè)計(jì)尺寸小1mm的鋼制樣板控制。采用捆綁式安裝，由于陰極鋼棒長(zhǎng)于槽寬，可利用槽殼側(cè)板使炭塊一邊傾斜插入陰極窗口，另一邊隨之也插入另一個(gè)陰極窗口(也可以在窗口髙度處平行傾斜炭塊使鋼棒先插入陰極窗口，另一邊隨之也進(jìn)入另一個(gè)陰極窗口),炭塊組安裝如圖4所示，運(yùn)輸安裝炭塊組時(shí)，應(yīng)避免受到震動(dòng)、撞擊和潮濕、油污。鋼絲繩所壓部位必須采取防范措施，以防損傷炭塊。
圖4 炭塊組安裝示意圖
1-橋式起重機(jī)的吊鉤；2-鋼絲繩；3-陰極炭塊；4-槽殼側(cè)板；5-槽底砌體；6-窗口鋼板最后，自中央向兩端檢查，調(diào)整炭塊組的位置，并用木棒固定和進(jìn)行陰極窗口的密封。
調(diào)整合格的炭塊組，應(yīng)同時(shí)滿足下列要求：
(1)陰極鋼棒與窗口四周的間隙，不應(yīng)小于5mm。
(2)炭塊組表面的平整誤差不應(yīng)大于10mm。炭塊組應(yīng)放置平穩(wěn)，不得晃動(dòng)。
(3)炭塊組之間垂直縫的寬度與設(shè)計(jì)的誤差不應(yīng)超過±2mm。
炭塊安裝后，在上面鋪設(shè)一層帆布或彩條布予以保護(hù)和防止灰塵。
3 側(cè)部耐火砌體的砌筑和耐火澆注料的施工
電解槽的四周墻，現(xiàn)多采用隔熱制品和重、輕質(zhì)澆注料搗打而成，其澆注料上再砌一層耐火磚找平，為砌筑側(cè)部炭塊和碳化硅磚作準(zhǔn)備。
當(dāng)長(zhǎng)側(cè)端側(cè)墻為兩種澆注料時(shí)，宜先澆注端側(cè)的耐火澆注料，待長(zhǎng)側(cè)隔熱制品砌完后(緊靠槽殼砌筑)，再搗打長(zhǎng)側(cè)的耐火澆注料。澆注時(shí)應(yīng)支設(shè)好特制的定型鋼模板，澆注料和水的配比嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和廠家的要求配制，采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌澆注料用插入式振動(dòng)器搗實(shí)，振至表而露出浮水為止，再用草袋覆蓋養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不小于24h。
待澆注料干燥后，在上面濕砌一層耐火磚，砌磚應(yīng)拉線砌筑，砌筑的質(zhì)量應(yīng)保證磚在一個(gè)水平高度上，平整度不大于±2mm，磚縫小于3mm，為側(cè)部炭塊和碳化硅磚的砌筑打好基礎(chǔ)。
4 側(cè)部炭塊及側(cè)部碳化硅磚的砌筑
目前，電解槽四周側(cè)部有采用全炭塊或全碳化硅磚的砌筑，也有些電解槽采用角部和加工塊是炭塊，其他部位是碳化硅磚的砌筑，更有一些電解槽是采用炭塊和碳化硅磚的復(fù)合炭塊砌筑，無論設(shè)計(jì)的是哪種，在砌筑方法上大致相同。
側(cè)部炭塊和側(cè)部碳化硅磚的砌筑，有干砌和濕砌兩種方法。
砌筑前，炭塊按外形挑選，破損輕微的炭塊可用于端部.破損較重的可留作合門加工用。同時(shí)對(duì)相鄰炭塊的接觸面，需預(yù)先用炭塊銑床銑平，達(dá)到表面平整，相鄰面垂直。并且，在側(cè)部炭塊與粗縫糊接觸的表面上，可加工深3?5mm的條紋。如設(shè)計(jì)是側(cè)部碳化硅磚，則無法加工，在出廠時(shí)，磚的外形尺寸必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
砌筑時(shí)，從角部炭塊開始。炭塊應(yīng)緊貼槽殼，每砌好一塊炭塊，即用卡具將其固定在槽沿上，然后砌筑相鄰炭塊。合門炭塊應(yīng)仔細(xì)加工，并從上部打入，若槽殼上有固定式槽沿板時(shí)，則合門炭塊經(jīng)仔細(xì)加工后，由側(cè)面打入。合門炭塊的位置以選擇在靠近角部炭塊的第二塊為宜。
干砌吋，立縫應(yīng)在0.5~lmm;濕砌時(shí)，立縫應(yīng)為1~1.5mm,炭塊砌筑的炭膠泥需預(yù)先加熱至60-70℃方可使用。在炭塊的接觸面涂抹一層炭膠泥，炭塊就位后，將撬棍插入炭塊的底部，使炭塊上下揉動(dòng)兩次，現(xiàn)時(shí)用力使炭塊向已砌好的炭塊推壓，直至垂直縫符合要求。
在砌筑時(shí)，為防止損壞炭塊或碳化硅磚,應(yīng)用大木錘敲打?yàn)楸苊忮e(cuò)臺(tái)過大，炭塊應(yīng)按厚薄進(jìn)行預(yù)選做到厚、薄相應(yīng)搭配。膠泥要飽滿。
砌完合格后，側(cè)部炭塊與槽殼間，宜填以氧化鋁粉。當(dāng)采用干砌時(shí)，為防止填料外泄，需預(yù)先將炭塊之間的縫隙用膠泥抹嚴(yán)。
5 粗縫糊的搗打
陰極炭塊組之間的垂直縫和陰極周圍的縫隙在斷面尺寸上相差很大，且兩處的生產(chǎn)條件也不同，所以采用不同配合比的粗縫糊，分別對(duì)兩處進(jìn)行搗打。周圍縫又分為兩段先后進(jìn)行。
A 制備粗縫糊
兩種不同牌號(hào)的粗縫糊，應(yīng)分別堆放，并按技術(shù)條件進(jìn)行試驗(yàn)，以確定其壓縮比，該比值一般不得小于40%。
圖5 2000L混捏鍋加熱曲線
在搗打前3h，將炭糊打開裝包后，用風(fēng)鎬等方法破碎成拳頭以下大小(約為100mm)的糊塊，用行車裝入2000L混捏鍋內(nèi)(每次加入量為1500kg)，按圖5所示的加熱曲線進(jìn)行加熱和攪拌。約2.5h糊溫達(dá)到90?110℃時(shí)，即可出鍋倒入糊箱內(nèi)，用汽車運(yùn)至電解車間使用。糊的加熱必須和現(xiàn)場(chǎng)使用密切配合，以免造成質(zhì)量事故和報(bào)廢糊料。
B 清掃和加熱槽體
側(cè)部炭塊砌筑完成后，對(duì)槽內(nèi)進(jìn)行徹底淸掃，用鋼絲刷將陰極炭塊表面和側(cè)面的泥漿和澆注料等雜物除掉，再使用吸塵器對(duì)槽內(nèi)進(jìn)行淸掃。將立縫加熱片組(每片4.5kW,每槽內(nèi)為炭塊數(shù)+1片)安放在每條立縫中和兩個(gè)端側(cè)面上，并用配電盤連接。同時(shí)，把煤焦油和刮板、立縫擋板等需要加熱的材料、用具擱在梢內(nèi)，蓋上保溫帆布。調(diào)好自動(dòng)給電定時(shí)器，一般加熱10h,炭塊表面溫度即可達(dá)到70?100℃,開蓋清掃，測(cè)量并記錄溫度值。
立縫扎好拆除擋板后，清掃周圍糊的半邊(以端側(cè)中央為界)，用輕油加熱器加熱待扎周圍糊，使其表面溫度達(dá)90-110℃,約需15-30min。后半邊周圍縫的加熱與上相同。
C 安裝垂直縫擋板及固定炭塊組
槽體加熱完畢，再將垂直縫內(nèi)的雜物吸凈，安裝垂直縫擋板可用側(cè)部澆注料或側(cè)部砌體作支撐，用兩個(gè)木楔反方向打緊，以頂住垂直縫擋板。垂直縫擋板與立縫糊接觸面應(yīng)用電焊打成麻面，使得拆除擋板后的立縫端面為麻面，便于和周圍糊的連接。
固定炭塊組，如槽四周墻都為澆注料，即可固定好。如槽四周為干砌的磚砌體，則應(yīng)在每條垂直處放兩個(gè)木楔塞緊，兩端側(cè)用千斤頂頂緊，長(zhǎng)側(cè)利用垂直縫擋板頂緊，這幾個(gè)方向的力，可保證磚塊在扎固時(shí)不位移。
D 噴涂煤焦油層
與粗縫糊接觸的炭塊，磚砌體和澆注料等表面加熱好后，用自制的專用噴壺均勻的噴涂一層熱煤焦油，煤焦油可用輕油加熱器加熱，其厚度不得大于lmm。一臺(tái)槽可根據(jù)搗打立縫糊，半邊周圍糊和另半邊周圍糊分3次噴涂。
E 搗打垂直縫
根據(jù)槽子的大小來確定扎固人員的小組數(shù)和搗固槍使用的把數(shù)，每個(gè)小組一般為5人，2把搗固槍(2人搗固，2人扒料，1人送糊)，工作量為4~5條縫的位置，這樣一臺(tái)槽扎固的人數(shù)和使用的搗固槍數(shù)量就確定下來了。啟動(dòng)兩臺(tái)6m3的空壓機(jī)試打搗固槍，槽邊各組送糊手分別從3臺(tái)保溫箱內(nèi)向各組供糊，垂直搗打分8層進(jìn)行，如圖6所示。第1層為一次搗打完，即鋪糊120mm，搗打成60mm厚的糊層。從第2層至第7層，每層分兩次搗打、即毎次鋪糊厚為60mm，搗打完厚為30mm厚的糊層，第8層為多次鋪糊，邊加料邊搗打，為了防止打破炭塊的棱角，自第7層起采用鋁制導(dǎo)軌導(dǎo)向搗打。第8層搗至與炭塊表面齊平時(shí)，將條形錘頭換為平板錘頭搗打光滑的“縫帽”，縫帽高度不得超過5mm。
圖6 垂直縫分層示意圖
1-炭塊組；2-垂直縫搗打分層；3-縫帽
為避免炭塊組在施工時(shí)產(chǎn)生位移，各條垂直縫的第1層至第4層應(yīng)同步進(jìn)行搗打，即每條縫打完一層移至另一條縫打這一層，這樣交替打完4層，為使各糊層間接合良好，防止生產(chǎn)時(shí)鋁液的滲透，從第5層開始在一條縫上一直打完8層后再移至下一條縫，每次打至縫端時(shí)，注意將錘頭稍傾斜后再豎直打幾下，使其飽滿密實(shí)。修整縫帽兩側(cè)的毛邊并用手錘壓光，使表面平整光潔，無麻面。
立縫扎完后拆除一側(cè)垂直縫擋板，鏟除糊內(nèi)的凸凹部分，測(cè)量扎固后整個(gè)槽底炭塊的全長(zhǎng)并記錄其數(shù)值。每層在下料時(shí)，利用刮板將糊均勻地刮入縫內(nèi)，并用樣板檢查、刮平，每錘在搗固時(shí)，搗錘移動(dòng)的速度為10mm,打兩個(gè)往返(打至中央二人搭接搗固應(yīng)大于100mm)即可。空壓機(jī)的風(fēng)壓不低于0.65MPa。
F 搗打周圍縫
用樣板在側(cè)部炭塊上劃出周圍糊高度線，450mm高的陰極炭塊四周可分7層搗打，如圖7所示。如長(zhǎng)側(cè)有澆注料澆注到230mm高處，可減掉下面的3層，分4層搗打。
圖7 周圍縫分層示意圖
1-側(cè)部炭塊；2-側(cè)部磚砌體；3-陰極炭塊組；4-周圍縫搗打分層周圍縫使用的糊料較多，據(jù)測(cè)算：一座電解槽的需要量可達(dá)5~6t。為了減少加熱設(shè)備數(shù)量，縮短各層作業(yè)的間隔時(shí)間，合理組織施工，確保工程質(zhì)量，宜采取以槽體縱向中心線為界，分向左右兩段進(jìn)行搗打的方法。
搗打時(shí)，每層先用平錘將糊料壓平，再用方錘搗實(shí)，壓邊錘壓邊，最后用帶爪釘?shù)腻N頭將糊層表面打毛，待打下—層的順序操作，表面層打光后再不用爪錘打毛在每層鋪糊前,應(yīng)用輕油加熱器將糊表面加熱烘烤。左右兩段糊展的接縫應(yīng)呈45°斜坡。
搗打周圍糊根據(jù)槍的數(shù)量和耗氣量,其風(fēng)壓不低于0.65MPa。搗打時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制每層鋪糊的厚度，并用樣板檢查、刮平。搗固機(jī)錘頭每次移動(dòng)的距離一般為：第1層至第2層20mm/次;其他各層10mm/次。搗固時(shí)應(yīng)特別注意陰極棒周圍及各接縫處的搗打質(zhì)量。各搗固車接頭處的糊層均要相互搭接100mm。
