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１８・２００２年４月 河南冶金 第２飙 第４９期
硅酸盐保温涂料在电解槽上的应用
李春生贾巧真李有国杜建伟朱广斌李钢林任永华
（焦作万方铝业股份有限公司）
摘要本文对我公司电解三分厂电解槽普遍存在破损早、寿命偏低的情况进行了分析，通过在槽底部涂抹硅酸盐
保温涂料增大炉底角部保温程度的试验，试验结果发现涂抹部位热损失减少了约４０％，炉膛内形逐渐规整，试验槽
生产正常，涂抹保温料有利于延长槽寿命。
关键词 电解槽早期破损保温涂科槽寿命
ＡＰＰＬＩＣｌＡ－１１ＩＤＮ ｏＦ Ｓ口ＬｌＣｌＡ－１ ＴＩ】匝
Ｃ（ Ｇ Ⅱ ＯＩ肌
ＡＩ Ⅱ ＳＩ）Ｉ ＡＴＩＩＤＮ
１Ｃ ＣＥＩＪＬ
Ｌｉ Ｃｈｕｎｓｈｅｎｇ Ｊｉａ Ｑｉａｏｚｈｅｎ Ｌｉ Ｙｏｕｇｕｏ Ｄｕ Ｊｉａｎｗｅｉ ｕ Ｇｕａｎｇｂｉｎ Ｌｉ Ｇａｎｇｌｉａ Ｒｅｎ Ｙｏｎｇｈｕａ
（Ｊｉａｏｚｕｏ ｗａｎ ｎｇ Ａｌｕ ｎｉｆｎｉｕｍ ＣＯ．Ｌｔｄ．）
ＡｌｋｑＩ＇ＲＡＣＴ Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｙｚｅｄ ｅａｒｌｙ ｄａｍａｇｅｄ，ｌｏｗ—ｌｆｉｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｅｌｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔ｝ｌｉｒｄ ｐｌａｎｔ，ａ ｔｅｓｔ ｗｈｉｃｈ ａｍｐｌｉｉｆｅｄ ｂｏｔｔｏｍ ａｌｌ—
ｇｌｅ ｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｓ￣ｎｓｔｈ ｂｙ ｃｏａｔｉｎｇ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｅｌｌｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．ｔｈｅ ｃｏａｔ—
ｉｎｇ ｐａｒｔ ｓ ｈｅａｔ ｌｏｓｓ ｗｅｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ａｂｏｕｔ ４０％，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｅｌｌ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｗｅｌｌ，Ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｆｏｒ
ｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｓ ｌｆｅ ｉ
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｃｅｌｌ ｅａｒｌｙ ｄａｍａｇｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｃｅｌｌ ｌｌｆｅ
我公司电解三分厂电解槽存在破损早、寿命偏
低的情况，根据统计显示，槽寿命仅为２．８年，比规
定的４年槽龄差１．２年，这很大程度上增大了大修
费用，增加了生产成本。通过对槽况进行检查，我们
２试验过程
在涂抹保温涂料前先测１６台槽小头炉膛内形，
在这１６台槽中，小头伸腿都偏大，槽况不稳定。从
中随意选定８台用来作试验槽涂保温涂料，槽号分
别为２５９＃、２６０＃、１９８＃、１６７＃、２００＃、２０２＃、２１７
发现，电解三分厂电解槽的四个角部和两个小头伸
腿过大，尤其小头伸腿伸到第一根阴极钢棒的现象
较多，因伸腿过大造成铝液镜面缩小，阴极电流密度
较大，从而造成槽底部局部电流集中，给电解槽破损
造成了隐患。由于现有的生产加工制度与两个水平
摆布，经过近２年的运行证实很匹配，且已连续２年
＃、２２２＃，对比槽号分别是１３８＃、１４５＃、１７５＃、１９４
＃、２３３＃、２４１＃、２４９＃、２６６＃，截止２００１年４月１０
日，试验槽与对比槽槽龄情况比较见表１。
表１试验槽与对比槽槽龄比较表
获得９４．２％以上的电效，改变现有工艺制度不太可
行，要改变伸腿过大的现象，必须从减少炉底角部热
散失、增强炉底角部保温人手。
１试验目的
本试验的目的就是在槽底部涂抹硅酸盐保温涂
料，增大炉底角部保温程度，从而使伸腿向后退，增
大炉底导电面积，规整炉膛内形，减少阴极电流密
度，增加槽寿命。
收稿日期：２００２一ｌ—ｌ５
注：因２２２ 、２６０ 两台槽启动时间较晚，在进行槽龄比较时不进
行计算。
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河南冶金
试验槽涂抹部位见表２。
表２试验槽涂抹部位一览表
注：涂抹厚度干后尺寸：槽壳２ｅｍ；筋板１．５ｅｍ。
在试验槽涂抹保温涂料前，先测试记录下试验
槽涂抹部位的温度，测试采取三点法，然后取其平均
值，并记录环境温度，测试方法采取图１所示的方
案
＋ 筋扳删试
。 槽 测试
ｆ’Ｊ Ｊ匠
１一大面槽壳２一大面筋板３一槽底槽壳
４一槽底筋板５一小头槽壳６一小头筋板７一阴极方钢
图ｌ涂抹部位测试点示意图
涂抹一个月后，对试验槽涂抹部位温度按试验
前的方式进行检测，检测结果见表３、表４（选取其中
两台试验槽）、表５。
表３ ２０２号试验槽涂保温料前后温度参对比表℃
涂抹后几个月中，分别于６月份、７月份、１０月
份对试验槽的两个小头炉膛内形作了检测，通过测
试，发现伸腿明显变薄、后退，炉膛内形变得较为规
整。
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表４ ２１７号试验槽涂保温料前后温度对比表 ℃
表５涂保温料前后试验槽涂抹部位温度平均值变化 ℃
３试验结果
从现场摸槽和测试结果来看，涂抹保温料后，槽
两小头及底部保温效果增加，炉帮逐渐熔化，伸腿后
缩１５—２０ｅｍ，平均后退１５ｅｍ左右，基本上退到了阳
极投影之外，炉膛内形逐渐规整，电解槽工艺状况更
趋稳定。
涂抹前后热损失变化及产生的效益分析：
电解槽外壁主要以对流和辐射两种方式散热，
散热量Ｑ计算如下：
Ｑ＝Ｑ对＋Ｑｍ
Ｑ对＝ａ对（ｔｚ—ｔ１）
Ｑｍ＝￡Ｃ０髑［（ ） 一（品） ］
其中：Ｑ对——对流散热损失，ｌ【Ｊ，ｈ；
ｔｌ——环境温度，℃；
ｔ２——给热面温度，℃；
给热面面积，ｒｎ２（给热面面积按实例进
行计算）；
ａ对——垂直壁给热系数，ｋＪ，ｍ２．ｈ．℃；
Ｑ ——辐射热损失，ｋＪ／ｈ；
ｒ散热面的黑度系数；
Ｃ０——绝对黑体的辐射系数；
角度系数； 辐射面积， 。
涂抹前后热损失变化情况见表６、表７。
（下转第２６页）
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２６・ 河南冶金
铁的熔化、渣的分离和产品冷却一体完成。
根据炉膛内图片（略）分析，在加料带，由易挥发
物质包括煤的挥发产生了烟尘；在还原带，球团在固
体状态下被加热和平缓地还原，温度控制要保证球
团不熔化，该带没有粉尘和烟尘，因而视线很清晰；
在熔化带，球团被熔化，金属铁从渣中分离出来。铁
粒的尺寸减少到原来的１／８以下，直径减小到原来
ｌｌｉＪ（ｍｌｌ１）
的１／２以下；最终产品在冷却带冷却后以固态铁粒
和渣粒的形态卸出。
４结论
图５箱体炉中还原和熔化的动态特性
点，这表示一定数量的ＦｅＯ起到了降低炉渣熔点的
作用。
同时，由相图可知，渣的熔点可以通过成分的适
研究建立了一项从矿和煤中直接产铁的新工
艺，其关键点在于在ｌ３５０℃这样的较低温度下，化
学反应速度要快并能实现渣铁的分离。在实验室用
当调整而改变（如：添加第三种物质ＣａＯ等），根据
这一思想，成功地从４×４组试样中还原出铁粒并实
现渣铁分离。
３小规模工业试验
实验炉对反应机理进行了详细研究，用带有两个加
热室的箱体炉对物质组成的影响进行了研究，为证
实这一思想，并将这项技术用于工业生产，建立了一
座小规模的圆型炉，该炉运行了六个月，生产出了产
品铁粒。
为了把上述试验结果应用于工业化生产中去并
获得相关的工程数据，在Ｋａｋｏｇａｗａ厂建设了一个小
规模实验厂。实验炉炉膛设计成圆型的，炉膛的外
径４ｍ，该炉有三个加热带、一个冷却带，还原、渗碳、
（上接第ｌ９页）
表６涂保温料前后热损失变化 ｋＪ／ｈ
译自｛ｋｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｍａｋｅｒ））Ｖｏ１．２８，２００１
校对：宋书亭
而涂抹保温料的投资费用每台槽仅１７８２元
则每槽每年净节约费用１１０４０—１７８２＝９２５８元
另外，由于增强了炉底保温，底部碳块温度增
加，减小了碳块上下面间温度梯度，有利于延长槽寿
命，由槽寿命的延长所产生的经济效益将会更为可
观。按槽寿命可延长１年、６０ＫｋＡ槽每台槽大修费
用为ｌ２万元计算，涂抹保温料后，每槽每年可节约
大修费用为：
１，’ １，’
表７试验槽涂保温料前后热损失汇总表 ｋＪ／ｈ
２一
４结论 ．８
＝
１
． 万元
１２８
试验证明，涂保温料后，加强了炉底保温能力，
使炉底热损失减少，炉膛内形逐步规整，槽内电流分
由上表可知，涂抹保温料后槽壳热损失降低了
４０％，降值为１５３６３．６ｋＪ／ｈ，电流按设计值６０ｋＡ计
算，平均槽电压可以下降
ｕ： “一３６００：０．０７１Ｖ：７１ｍＶ
×６０一 ’ 一
布逐步合理，截至２００１年ｌ２月ｌ８日，８台试验槽生
产情况全部正常；而作为对比的８台槽仅有２４１ 槽
正在生产，其它７台由于炉底破损已全部关停。
可以推断，如果将此保温料推广应用到自焙槽
或大型预焙槽上，将会改善槽底散热较多的情况，有
利于稳定槽况，大大降低生产成本。
５参考文献
［１］邱竹贤著．铝电解．北京：冶金工业出版社，１９８１
［２］抚顺铝厂曾秋贵编写．中国有色金属工业总公司标准．ＳＬＢ一
８８—０—３铝电解槽能量平衡测试与计算方法
则单槽在同等条件下每年可节电Ｗ＝０．０７×６０
×２４×３６５＝３６７９２ｋＷ・ｈ
电价按０．３元／ｋＷ・ｈ计算，则每槽年节约电费：
３６７９２×０．３＝１．１０４万元
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