2.1 Comparación de varias tecnologías para iniciar celdas electrolíticas precocidas
Tanto en el país como en el extranjero, las celdas electrolíticas de aluminio precocido-a gran escala suelen adoptar el método de precalentamiento y arranque con revestimiento del horno. En concreto, existen cuatro métodos técnicos: arranque en baño de aluminio, arranque con partículas de coque, arranque con grafito y arranque con gas.
En las celdas precocidas domésticas, el método más utilizado para su puesta en marcha y arranque es la técnica tradicional de arranque en baño de aluminio. Su mayor ventaja es su sencillez de funcionamiento, con aumento uniforme de temperatura en etapas posteriores y fácil control. En los últimos años, con la tercera ola de construcción de electrólisis de aluminio en China y el desarrollo hacia celdas electrolíticas más grandes (200 kA a 300 kA).
2.2 Control de las tres etapas de calentamiento en el precalentamiento y horneado de celdas electrolíticas de aluminio precocido
2.1.1 Etapa de precalentamiento a baja-temperatura
La temperatura promedio del revestimiento de la celda debe controlarse por debajo de aproximadamente 200 grados. El objetivo principal de controlar la temperatura durante este período es eliminar la humedad del material del revestimiento y, al mismo tiempo, ralentizar la deformación por expansión térmica entre los bloques de carbono del cátodo, el aglutinante, las barras de acero del cátodo y la carcasa de la celda durante la etapa inicial de horneado. Esto reduce el efecto dañino sobre el revestimiento causado por las diferencias en los coeficientes de expansión térmica entre varios materiales. Especialmente por debajo de 200 grados, la plasticidad de las barras de acero del cátodo es muy baja, mientras que su coeficiente de expansión térmica es aproximadamente de 3 a 4 veces mayor que el de los bloques de carbono del cátodo. Un control adecuado de la tasa de aumento de temperatura evitará el agrietamiento prematuro de los bloques de carbono del cátodo. Durante este período, la velocidad de calentamiento generalmente debe controlarse a aproximadamente 5 grados por hora.
2.2.2 Etapa de tostado a temperatura media-
Durante este período, la temperatura se controla dentro del rango de aproximadamente 200 grados a 600 grados. El objetivo es eliminar sustancias volátiles y agua cristalina del material de revestimiento. En este momento, la varilla de acero del cátodo ha cambiado de deformación por expansión térmica a deformación por fluencia (el límite elástico del acero es de 200 grados), aumentando su plasticidad. La tarea principal durante este período es tostar la pasta aglutinante en los espacios entre los cátodos y alrededor de los bordes de las ranuras, mejorando así el rendimiento de unión entre la pasta aglutinante y los bloques de carbono del cátodo. Durante este período, la velocidad de calentamiento puede alcanzar entre 10 y 20 grados por hora.
2.2.3 Etapa de coquización a alta-temperatura
La temperatura ronda los 600 grados. Este período implica el tostado a alta-temperatura del revestimiento lateral. El propósito del control de temperatura es garantizar que los bloques de carbono del cátodo y la pasta aglutinante estén completamente unidos y coquizados en una sola pieza, alcanzando las condiciones requeridas para la producción normal. Es importante tener en cuenta que después de que la temperatura alcanza los 500 grados, la pasta aglutinante sufre una expansión libre debido a la coquización y luego se transforma en deformación por contracción. En este momento, los bloques de carbono catódico todavía permanecen en el estado de deformación expandida. Por lo tanto, es probable que la pasta aglutinante alrededor de los bordes de las ranuras desarrolle algunas grietas por contracción. Es necesario controlar rápidamente la velocidad de calentamiento.
