铝电解槽内耐火材料砌筑施工大全

铝电解槽是实施铝电解过程的主体设备，其重要组成部分包括铝电解用碳阳极、铝电解用碳阴极或铝电解用惰性阳极和铝电解用惰性阴极。为了延长铝电解槽的使用寿命，要从多方面采取措施。除非在砌筑时按耐火材料供应方的建议进行精确施工外，也要有合理的焙烧和启动方式 ，并建立稳定的运行制度。

铝电解槽砌筑前应具备条件如下：

(1)电解车间和槽大修车间基本建成，达到能防雨防雪。车间内的桥式起重机，组装生产线和加热炭素糊等设备安装完毕，并能正常使用。

(2)有完整的压缩空气供应系统，保证施工时能不间断的供应压缩空气。

(3)电解车间至槽大修车间的运输道路和通讯畅通无阻。

(4)槽下母线和槽壳安装合格。

(5)阳极炭块组安装(或阳极注型)应在电解槽上部结构安装工程全部完成，并经试运转合格。

(6)电解槽砌筑竣工后，能立即送电投产。若短时间内不能投产，应有完善的保护措施。

1 槽底砌体的砌筑

槽壳检查合格后，测绘出槽子的纵、横中心线。根据槽底板的平整度，确定砌筑槽底的基准点，并以此点用水准仪放出各层砌砖的基准线，按图纸要求找出阴极钢棒与窗口安装的中心线，确保阴极钢棒位于槽壳窗U中心，砌筑槽体画线如图1所示。石棉板、绝热板、保温砖为干砌，耐火砖为湿砌。

1-基准点；2-水平控制线；3-砖层图；4-阴极窗口；5-槽壳底板A槽底隔热制品砌筑

槽底隔热制品的砌筑包括石棉板、绝热板和保温砖的铺设，全部采用干砌。

铺设板和砖时，应从槽横向中心往两边铺，不铺成通缝，并且用木锤轻轻打紧，板与砖的加工用锯切割，每层所有缝隙用氧化铝粉填满，板、砖与槽四周的空隙用干式防渗料或耐火颗粒填满并踩实。绝热板破损时，必须用锯切割的方法重新加工，其规格必须为设计的2/3。根据槽底变形情况也允许局部加工绝热板，但加工厚度不大于10mm。砌筑每层砖时，应错缝砌筑，缝隙小于1mm。

B槽底耐火砖砌筑

在保温砖表面按设计要求铺一层氧化铝粉或耐火颗粒后，用线板逐层拉线砌筑面扒砖，制作长条挂线板，在其上表面刻划纵砖列线,砌筑时用线板卡具在拟砌的砖层上，用挂线锤在两侧线板上挂线，这样，砖的厚度和纵向排列都得到控制，确保了砌筑准确。砌筑槽底挂线如图2所示。

图2  砌筑槽底挂线示意图

1-卡具;2-挂线板;3-挂线锤;4-线;5-槽壳侧板;6-阴极窗口砌筑耐火砖的灰缝饱满度大于90%,顶头缝、侧缝、卧缝均按设计要求砌筑，砌体四周空隙用耐火颗粒填满踩实。砌筑完后清扫干净，按预先画好的基准线进行检査，在砌体表面测量9点，发现问题，应进行处理，直到达标为止。其表面平整度要求不大于±2mm。

C 槽底干式防渗料施工

在保温砖上铺干式防渗料前，首先按事先计算好的压缩比，做出一定高度的专用钢模板，配合着刮尺使用，一般干式防渗料分两层夯实，第一层加料到计算好的高度后用刮尺铺平后，在料上铺上塑料薄膜和lmm厚的冷轧钢板或五合板，以防夯实时的灰尘，用专用的往复式砂石夯(每分钟约夯打6500次)按设计好的线路和遍数进行夯实。第一层完成后，检查防渗料的夯实高度是否达到它的压缩比,合格后铺设第二层，以同样的方法将防渗料夯实到设计标高，夯实完成后，按预先画好的基准线在防渗料表面测量9个点进行检查，局部超出标准的，可进行修理，使水平度达到±4mm,确保阴极炭块的安装尺寸。

2 阴极炭块组的安装

炭块组运至待安装槽附近，其下面要垫以方木，堆放整齐，并根据炭块组的电阻率和外形确定其安装位置。将外形较差和电阻率较大的炭块组安装在槽的两侧，而外形较好和电阻率小的炭块组则安装在槽的中部。且相邻炭块组的电阻率不应超过10%。

安装阴极炭块组前，先清扫槽底，根据槽壳的纵、横中心线，画出阴极炭块组中央的宽度线，阴极炭块的周边线和侧面墙的内边线，如图3所示。

图3  安装炭块组画线

1-阴极周边线；2-侧部墙内边线；3-中央缝宽度线安装时，根据中央缝的宽度开始向两端进行。各炭块组之间的缝隙宽度比用设计尺寸小1mm的钢制样板控制。采用捆绑式安装，由于阴极钢棒长于槽宽，可利用槽壳侧板使炭块一边倾斜插入阴极窗口，另一边随之也插入另一个阴极窗口(也可以在窗口髙度处平行倾斜炭块使钢棒先插入阴极窗口，另一边随之也进入另一个阴极窗口),炭块组安装如图4所示，运输安装炭块组时，应避免受到震动、撞击和潮湿、油污。钢丝绳所压部位必须采取防范措施，以防损伤炭块。

图4  炭块组安装示意图

1-桥式起重机的吊钩；2-钢丝绳；3-阴极炭块；4-槽壳侧板；5-槽底砌体；6-窗口钢板后面，自中央向两端检查，调整炭块组的位置，并用木棒固定和进行阴极窗口的密封。

调整合格的炭块组，应同时满足下列要求：

(1)阴极钢棒与窗口四周的间隙，不应小于5mm。

(2)炭块组表面的平整误差不应大于10mm。炭块组应放置平稳，不得晃动。

(3)炭块组之间垂直缝的宽度与设计的误差不应超过±2mm。

炭块安装后，在上面铺设一层帆布或彩条布予以保护和防止灰尘。

3 侧部耐火砌体的砌筑和耐火浇注料的施工

电解槽的四周墙，现多采用隔热制品和重、轻质浇注料捣打而成，其浇注料上再砌一层耐火砖找平，为砌筑侧部炭块和碳化硅砖作准备。

当长侧端侧墙为两种浇注料时，宜先浇注端侧的耐火浇注料，待长侧隔热制品砌完后(紧靠槽壳砌筑)，再捣打长侧的耐火浇注料。浇注时应支设好特制的定型钢模板，浇注料和水的配比严格按设计和厂家的要求配制，采用强制式搅拌机，搅拌浇注料用插入式振动器捣实，振至表而露出浮水为止，再用草袋覆盖养生，养生时间不小于24h。

待浇注料干燥后，在上面湿砌一层耐火砖，砌砖应拉线砌筑，砌筑的质量应保证砖在一个水平高度上，平整度不大于±2mm，砖缝小于3mm，为侧部炭块和碳化硅砖的砌筑打好基础。

4 侧部炭块及侧部碳化硅砖的砌筑

目前，电解槽四周侧部有采用全炭块或全碳化硅砖的砌筑，也有些电解槽采用角部和加工块是炭块，其他部位是碳化硅砖的砌筑，更有一些电解槽是采用炭块和碳化硅砖的复合炭块砌筑，无论设计的是哪种，在砌筑方法上大致相同。

侧部炭块和侧部碳化硅砖的砌筑，有干砌和湿砌两种方法。

砌筑前，炭块按外形挑选，破损轻微的炭块可用于端部.破损较重的可留作合门加工用。同时对相邻炭块的接触面，需预先用炭块铣床铣平，达到表面平整，相邻面垂直。并且，在侧部炭块与粗缝糊接触的表面上，可加工深3?5mm的条纹。如设计是侧部碳化硅砖，则无法加工，在出厂时，砖的外形尺寸必须符合标准规范。

砌筑时，从角部炭块开始。炭块应紧贴槽壳，每砌好一块炭块，即用卡具将其固定在槽沿上，然后砌筑相邻炭块。合门炭块应仔细加工，并从上部打入，若槽壳上有固定式槽沿板时，则合门炭块经仔细加工后，由侧面打入。合门炭块的位置以选择在靠近角部炭块的第二块为宜。

干砌吋，立缝应在0.5~lmm;湿砌时，立縫应为1~1.5mm,炭块砌筑的炭胶泥需预先加热至60-70℃方可使用。在炭块的接触面涂抹一层炭胶泥，炭块就位后，将撬棍插入炭块的底部，使炭块上下揉动两次，现时用力使炭块向已砌好的炭块推压，直至垂直缝符合要求。

在砌筑时，为防止损坏炭块或碳化硅砖,应用大木锤敲打为避免错台过大，炭块应按厚薄进行预选做到厚、薄相应搭配。胶泥要饱满。

砌完合格后，侧部炭块与槽壳间，宜填以氧化铝粉。当采用干砌时，为防止填料外泄，需预先将炭块之间的缝隙用胶泥抹严。

5 粗缝糊的捣打

阴极炭块组之间的垂直缝和阴极周围的缝隙在断面尺寸上相差很大，且两处的生产条件也不同，所以采用不同配合比的粗缝糊，分别对两处进行捣打。周围缝又分为两段先后进行。

A 制备粗缝糊

两种不同牌号的粗缝糊，应分别堆放，并按技术条件进行试验，以确定其压缩比，该比值一般不得小于40%。

图5   2000L混捏锅加热曲线

在捣打前3h，将炭糊打开装包后，用风镐等方法破碎成拳头以下大小(约为100mm)的糊块，用行车装入2000L混捏锅内(每次加入量为1500kg)，按图5所示的加热曲线进行加热和搅拌。约2.5h糊温达到90?110℃时，即可出锅倒入糊箱内，用汽车运至电解车间使用。糊的加热必须和现场使用密切配合，以免造成质量事故和报废糊料。

B 清扫和加热槽体

侧部炭块砌筑完成后，对槽内进行彻底淸扫，用钢丝刷将阴极炭块表面和侧面的泥浆和浇注料等杂物除掉，再使用吸尘器对槽内进行淸扫。将立缝加热片组(每片4.5kW,每槽内为炭块数+1片)安放在每条立缝中和两个端侧面上，并用配电盘连接。同时，把煤焦油和刮板、立缝挡板等需要加热的材料、用具搁在梢内，盖上保温帆布。调好自动给电定时器，一般加热10h,炭块表面温度即可达到70?100℃,开盖清扫，测量并记录温度值。

立缝扎好拆除挡板后，清扫周围糊的半边(以端侧中央为界)，用轻油加热器加热待扎周围糊，使其表面温度达90-110℃,约需15-30min。后半边周围缝的加热与上相同。

C 安装垂直缝挡板及固定炭块组

槽体加热完毕，再将垂直缝内的杂物吸净，安装垂直缝挡板可用侧部浇注料或侧部砌体作支撑，用两个木楔反方向打紧，以顶住垂直缝挡板。垂直缝挡板与立缝糊接触面应用电焊打成麻面，使得拆除挡板后的立缝端面为麻面，便于和周围糊的连接。

固定炭块组，如槽四周墙都为浇注料，即可固定好。如槽四周为干砌的砖砌体，则应在每条垂直处放两个木楔塞紧，两端侧用千斤顶顶紧，长侧利用垂直缝挡板顶紧，这几个方向的力，可保证砖块在扎固时不位移。

D 喷涂煤焦油层

与粗缝糊接触的炭块，砖砌体和浇注料等表面加热好后，用自制的专用喷壶均匀的喷涂一层热煤焦油，煤焦油可用轻油加热器加热，其厚度不得大于lmm。一台槽可根据捣打立缝糊，半边周围糊和另半边周围糊分3次喷涂。

E 捣打垂直缝

根据槽子的大小来确定扎固人员的小组数和捣固枪使用的把数，每个小组一般为5人，2把捣固枪(2人捣固，2人扒料，1人送糊)，工作量为4~5条缝的位置，这样一台槽扎固的人数和使用的捣固枪数量就确定下来了。启动两台6m3的空压机试打捣固枪，槽边各组送糊手分别从3台保温箱内向各组供糊，垂直捣打分8层进行，如图6所示。第1层为一次捣打完，即铺糊120mm，捣打成60mm厚的糊层。从第2层至第7层，每层分两次捣打、即毎次铺糊厚为60mm，捣打完厚为30mm厚的糊层，第8层为多次铺糊，边加料边捣打，为了防止打破炭块的棱角，自第7层起采用铝制导轨导向捣打。第8层捣至与炭块表面齐平时，将条形锤头换为平板锤头捣打光滑的“缝帽”，缝帽高度不得超过5mm。

图6   垂直缝分层示意图

1-炭块组；2-垂直缝捣打分层；3-缝帽

为避免炭块组在施工时产生位移，各条垂直缝的第1层至第4层应同步进行捣打，即每条缝打完一层移至另一条缝打这一层，这样交替打完4层，为使各糊层间接合良好，防止生产时铝液的渗透，从第5层开始在一条缝上一直打完8层后再移至下一条缝，每次打至缝端时，注意将锤头稍倾斜后再竖直打几下，使其饱满密实。修整缝帽两侧的毛边并用手锤压光，使表面平整光洁，无麻面。

立缝扎完后拆除一侧垂直缝挡板，铲除糊内的凸凹部分，测量扎固后整个槽底炭块的全长并记录其数值。每层在下料时，利用刮板将糊均匀地刮入缝内，并用样板检查、刮平，每锤在捣固时，捣锤移动的速度为10mm,打两个往返(打至中央二人搭接捣固应大于100mm)即可。空压机的风压不低于0.65MPa。

F 捣打周围缝

用样板在侧部炭块上划出周围糊高度线，450mm高的阴极炭块四周可分7层捣打，如图7所示。如长侧有浇注料浇注到230mm高处，可减掉下面的3层，分4层捣打。

图7   周围缝分层示意图

1-侧部炭块；2-侧部砖砌体；3-阴极炭块组；4-周围缝捣打分层周围缝使用的糊料较多，据测算：一座电解槽的需要量可达5~6t。为了减少加热设备数量，缩短各层作业的间隔时间，合理组织施工，确保工程质量，宜采取以槽体纵向中心线为界，分向左右两段进行捣打的方法。

捣打时，每层先用平锤将糊料压平，再用方锤捣实，压边锤压边，再用带爪钉的锤头将糊层表面打毛，待打下—层的顺序操作，表面层打光后再不用爪锤打毛在每层铺糊前,应用轻油加热器将糊表面加热烘烤。左右两段糊展的接缝应呈45°斜坡。

捣打周围糊根据枪的数量和耗气量,其风压不低于0.65MPa。捣打时，应严格控制每层铺糊的厚度，并用样板检查、刮平。捣固机锤头每次移动的距离一般为：第1层至第2层20mm/次;其他各层10mm/次。捣固时应特别注意阴极棒周围及各接缝处的捣打质量。各捣固车接头处的糊层均要相互搭接100mm。

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