寇明栋

[摘 要]随着国民经济的快速发展，工业领域的技术格局急需进一步改进。电解槽作为冶铝行业所必须的一种反应型设备，对铝的冶炼品质是否优良有着重大的影响。本文主要通过对金属阳极电解槽的设备制作及其安装技术进行简要的介绍，进一步规范铝制品冶炼技术，提高铝产业的竞争力。

[关键词]电解槽 制作 安装

中图分类号：T4 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）11-0007-01

1.金属阳极式电解槽的制作过程

金属电解槽的制作过程的总体步骤是同普通电解槽的制作方法相差无几的。都需要进行极片准备、阳极组装、阴极制备以及阳极和阴极箱的组装四个制作过程。下面，我就对这四个步骤进行详细的介绍。

1.1 电解槽阳极的钌铁材料制备

电解槽阳极的钌铁涂配工艺主要有两大过程，第一个过程是对电极的主体钛网和钛铜连接复合棒的轧制、涂料、焊接；第二个过程是进行钌钛涂层的涂料加工工艺。我在这里将重点介绍后一个过程的详细工艺。

1.1.1 极片的前期处理

要使钛网板片的工艺效果最佳，必须先用5%的洗衣粉溶液或者5%的碳酸钠溶液对板片进行前期除油工作，而且要采用刷洗的方法，将污垢刷完后再冲洗干净。之后就是针对板片涂层和钛基体的粘合力和承受力改进，需要对板片进行草酸处理（浓度为7%～9%，温度93～102摄氏度，处理时间2-3个小时），这样做的最终效果是让钛网表面形成一种均匀式排列的坑洼形麻面，这样做可以进一步增强板片和活性涂层之间的粘合力，保持并加大其接触面积。

1.1.2 涂钌工艺

这是电解槽材料制备的关键阶段。根据预备期的配方先进行涂液配制，涂液中的钌一般采用的是β-三氧化钌，用量大约是将每平米电极上的金属钌数量计算为（10～20）g左右，钌、钛的含量比例要保持在1：2～1：3之间。之后就是要涂料的分散效果进行均匀化处理，最好加入适当定量的溶剂。然后在溶剂配制时必须要将物料彻底被溶液所消解，最终配制出浓度适宜的制剂。此外，为了降低涂液变质的几率，要将温度控制在10到20度之间最好。

其次，为了使涂层的最终效果理想，必须对全部涂层进行层层处理，也就是说要对整个涂层进行18次涂刷过程。而且在每一层的涂刷工作完成后要进行后期的干燥、氧化和冷却等步骤，然后还要进行二次涂刷以完成修饰。另外，阳极活性涂层的稳固性虽然是影响电解槽隔膜运作耗能的主要因素，但是金属阳极表面的形状和网孔截面的修整处理工作也是整个电解槽材料预备中的一个必不可少的阶段。

1.2 阳极组装

电解槽阳极由于其导电性强的特征，所以对组装环境的优劣特别挑剔。所以在组装前要先检查所有备件的杂质含量要最低，之后才可以进行组装架上的工作。阳极底面的导电板面和螺母要进行磨光处理，以增强其导电性，同时也要要对极片的铜丝进行除锈。在进行阳极片的安装工作时，要检查底片的清洁度，然后用垫片将极片紧紧固定在底片上，用定距不模测量其位置并予以纠正。组装工作完成后，要进一步做好防护工作，将阳极片用塑料保护膜包好，然后将其安装在阴极箱上，拧紧法兰处的螺栓并对其进行试漏实验。实验成功后再拆下阴极箱，清理掉实验残渣后将其封存。

1.3 阴极的制作

电解槽阴极与阳极不同，它不只是极片预备一个步骤，还需要进行阴极箱制作和隔膜吸附能力设置两步骤。

1.3.1 阴极箱的制作

阴极箱网袋的结构制作一般要采用镀锌铁丝材质，而且要按照规定的编制格式进行制作。同时，铁丝网还要有足够的可导电面积，这可以通过减小孔眼直径和数量的方法实现，而且也正好适应了短纤维石棉的结构需要。

阴极箱的结构由三部分组成，由外到内依次是外壳、阴极网袋和阴极铜质导电板。阴极箱体的材质一般是采用传统的低碳钢，而焊缝要保持平整和均匀的效果。焊接后为了进一步使焊缝平整化，要用压力机进行矫正。最终使箱体的对角线长度误差不超过对角线长度的千分之二。而其长、宽、高的误差要求也有要求，一般是不能超过土2mm。

而阴极网袋的制作要求相比于箱体制作就更加细化了。首先网袋的孔眼间距要保持不变。其次要严禁用硬物敲打，网袋制作时的厚度误差是±1mm，宽度误差±2mm。网袋铁丝网的焊接要采用氧炔焰焊接法，焊条材料不能和网丝的材质相同，以免加大误差。同时，要交互地进行两根铁丝的依次焊接，而不可以对数根铁丝进行并联式焊接。焊接手法要均匀。网袋焊接完成后，进行退火处理以矫正网膜，最终使其表面凹凸度应低于±1mm。然后将其装入组装模中封存，最后放入箱体中。

阴极铜质导电板和箱体之间的焊缝是采用直流电弧焊进行操作处理的，所以焊缝的最终效果时几乎没有砂眼和裂缝的。为了保证两部分之间的焊接效果最佳，以降低其电压降，必须预先对焊接处进行打磨除锈，并将铜质导电板固定。

1.3.2 阴极隔膜吸附力设置

我们首先应将石棉绒按照短、长纤维2比1的比例放入到打浆槽中，用电解液进行点电化处理24一昼夜。正常电流密度下，石棉绒的用量比例一般是（1.3～1.7）kg/m2网膜。之后将电化之后的石棉浆液倒入捣膜槽之中。

进行隔膜吸附时，要先用直径50mm的钢丝橡胶管连接真空槽口和阴极箱出口管，而且还预先必须把箱体上的的电解液出口管用橡皮塞将其阻塞紧闭。之后就将阴极箱准确放入制膜槽内，使浆液液面要没过箱体顶部150mm。紧接着要及时开启真空泵，设置隔膜吸附的起始真空度为26.6kPa，进行了两分钟后，就要开始进行间歇性加压吸附，一般是以每分钟（2.7～4.0）kPa的速度提高。同时要注意在电解液不断损耗的过程中要注意加液工作。在吸附过程中要特别注意浆液均匀。当真空度加压度到达93.3kPa时，继续进行十分钟的浆液抽取，最后吊起阴极箱，再一次加入电解液之后再放入制模槽中继续吸附十分钟。之后，吊起阴极箱，抹平网袋上的石棉绒，进一步修整隔膜。继续在83.6kPa的真空压力下，进行两到四小时的吸附。然后排掉箱内全部液体，石棉绒和网袋也就自然粘附了。

为防止隔膜返透现象的发生，吸附完成后的阴极隔膜需要进行保温操作以保持其长久的使用寿命。一般的温度保持要固定在110到120摄氏度之间。保温时间大约在14到20个小时。

1.4 阳极和阴极箱的组装

上述三步是对阴极箱和阴、阳极片的制作过程。接下来就要进行最终的组装。首先要将箱体杂质冲洗干净，先将阳极组件准确地装在箱体内，尽量阻绝阳片与隔膜的接触，然后用螺栓将阴阳极片安装上，这样就全部完成了对电解槽的制作过程。

2.电解槽的安装技术

谈到安装，首先应该考虑的是安装环境的选择。对于电解槽来说，最适宜的安装环境就是在高度绝缘的厚玻璃、瓷板砖或者钢筋混凝土柱上。同时要保证槽底的横梁与绝缘物的顶部对齐。这样就是电解槽既被完全绝缘，也可以方便对漏液问题的检查和摆放其他设备。

电解槽的摆放位置选择时，也要注意各槽之间的间距要合理。合理地间距不仅可以防止各槽之间的通电危险，也可以增强槽间的通风度，保持木壳的持久性干燥。其次，要保证电解槽的上、下、前、后各面保持整齐，避免因摆放不放而导致的设备安放空间不足问题产生。

3.小结

综上所述，我们对电解槽的制作和安装时一项很精细的技术工作，不仅要在前期的材料准备时对阴阳极片的材质进行细致挑选和后期处理，还要特别注意对电解槽各组件的安装顺序有个清醒的认识。只有这样，我们才可以进一步加强对电解槽结构和功能原理的根本性认识，为以后的机械故障排除准备更多的理论基础。

参考文献

[1] 黄英科，罗云清.60kA侧插自焙阳极铝电解槽阳极的槽外铸型和焙烧[J].矿冶工程.2009（04）.

[2] 轩林红.75kA预焙槽系列焙烧启动实践[J].新疆有色金属.2012（01）.