铝电解槽阴极内衬早期破损、使用周期短是多种因素综合作用的结果。而内衬的热平衡设计、砌筑材料品质、施工质量、焙烧启动过程及后期管理等都是影响槽内衬使用寿命的关键因素。以铝电解内衬砌筑为例，糊料的捣固环节是内衬砌筑最核心、最关键的一道工序。目前，国内铝电解企业大多沿用传统的内衬扎固工艺。经传统扎固工艺捣固的槽内衬在启动运行期间，槽内两端侧在接茬处或炭间缝与周边缝接合处易发生电解质或铝液渗漏现象，严重时会引发电解槽槽壳烧损、阴极硬母线和阴极软带冲毁、内衬结构破坏、阴极导电性能降低以及使用周期缩短等问题。本文重点讲述铝电解槽传统槽内衬扎固工艺存在的问题及形成原因，并在此基础上提出改进措施，仅供企业参考。
一、传统槽内衬扎固工艺及程序
传统的槽内衬扎固工艺一般经过以下流程：
工器具安装→周边侧部及炭块清理→吹扫清理炉膛→封闭炭间缝→喷涂煤焦油→捣固中央立缝→拆除模具→再次吹扫清理炉膛→长侧及端头侧喷涂煤焦油→捣固长侧及端头侧→转移工器具至另一侧→捣固另一侧→炭帽捣固→清理炉膛。
（一）内衬扎固准备及中央立缝扎固
在捣固槽一侧安装压缩机、风包、风管、扎固枪等工器具；将槽内阴极炭块的表面、侧面、炭间缝及周边侧砖所粘附污渍清理干净；使用预制好的模具封闭炭间缝两侧。捣固前，沿每条炭间缝喷涂厚度约2-3mm煤焦油，按设计要求铺设糊料后逐层完成中央立缝捣固。
（二）中央立缝捣固完成后，拆除模具，对槽内散落的糊料及杂物进行吹扫清理。
（三）长侧面和端头面扎固
长侧面与端头面的扎固工作分两部分完成，具体扎固步骤如下：
1.在周边炭块边缘及侧砖表面（即与糊料能够接触到的位置）喷涂煤焦油。首次喷涂一个长侧面和一个端头面；扎固时，每一层糊料要预留错台，其目的是在捣固另一部分糊料层时便于在接茬处搭接，不产生垂直通缝。通常情况下，预留接茬的位置不选在槽端头中部（即出铝口或火眼位置）,通常会选择在靠近角部或角部。
2.完成一侧糊料捣固后，转移设备、工器具至另一侧并按预留接茬逐层完成。捣固前，错台面要进行拉毛处理，捣固时应不少于4个往返，保证表面平整，不留锤花印，接茬处无痕迹。
（四）人造伸腿的扎固
人造伸腿的捣固分四次完成，捣固最后一层伸腿前，须用靠尺在距碳块边缘40mm的位置划线。伸腿斜面的坡度以侧砖最上一道防渗漕和压边线为基准。
（五）炭间缝炭帽扎固
内衬扎固的最后一道工序是在立缝之上捣固5×50mm炭帽。侧砖和伸腿结合处及炭帽边部修理整齐并用手锤压光。
二、传统工艺存在的问题及原因分析
（一）传统扎固工艺存在的问题及产生的原因
1.封闭炭间缝
完成中央立缝捣固，拆除模具，在炭间缝封闭端不可避免出现垂直通缝；该垂直通缝与周边缝在交汇处无法咬合，形成自然通缝。
2.预留错台
每层炭糊预留错台会在接茬处产生接合缝。
3.接合缝区间捣固频率较高
捣固上一层时，在预留错台的坡口区域，捣固角度发生变化，且糊料较为松散，需使用重锤收口；第二遍在接茬前要进行拉毛处理，增加了捣固工序与捣固遍数。
4.伸腿压边较深，角部处理过大
伸腿压边较深，糊料使用量增大，伸腿及角部肥厚，垂直通缝及周边缝覆盖严实。
5.伸腿易脱落
伸腿在炭块表面压边没有形成实际意义上的糊料密封功能。当压边较深时，电解质从压边口渗入越深，焙烧启动期间伸腿层受到向上抬起的力越大，严重时出现伸腿脱落，俗称“漂槽”。
（二）停槽大修时槽内衬出现的症状及原因分析
1.技术人员对停槽后电解槽内衬的研究发现，局部炭间缝和周边缝内有铝渗入，渗入厚度1-2mm,深10-15mm,且垂直通缝内夹铝更厚、渗入部位更深。这是由于内衬捣固采用热捣糊或温捣糊进行分层扎固时，间隔时间过长或与前一层糊料的温度变化较大，会使层与层之间糊料的流变性能减弱，可能产生层离的现象，在焙烧启动及生产过程开裂破损后渗入；加之，伸腿脱落对规整炉膛的形成会产生极为不利的影响，严重时导致槽内阳极覆盖料不易结壳，使钢制槽壳发红，对侧部复合块腐蚀冲刷加剧，为后期安全生产留下重大隐患。
2.在出铝端侧或烟道端侧接茬区域炭糊有分层现象，且分层中夹有铝；同时，相对应的槽壳钢板被侵蚀变薄，个别槽在槽壳壁上出现了大小不等的孔洞，阴极硬母线及软带出现不同程度损伤。若在接茬处周围捣固过度可能使糊料中的粘结剂和细粉骨料集中在表面层；同时，频繁捣固会使糊料中的焦粒被压碎（尤其是采用以电煅无烟煤作为骨料的糊料时最为显著）,糊表面层中细粒骨料增多，骨料表面积增大，使粘结剂无法完全包覆焦粒，因而不能与其上层捣固糊料很好粘结，将会形成一处薄弱层。
内衬焙烧时，表面层的收缩性与其它区域不同，会与叠加其上的糊层之间产生裂纹从而导致分层中夹铝。
基于对电解槽槽内衬传统扎固工艺问题的仔细分析和深入研究，以某企业500kA铝电解槽为研究对象，通过简化施工工序，改善施工环境，改变扎固流程，降低劳动强度等途径对槽内衬扎固工艺进行了优化，对提高铝电解行业内衬施工质量有借鉴作用。
三、工艺优化路径
（一）取消喷涂煤焦油工序。喷涂煤焦油后糊料内粘结剂和骨料中的细粉会在糊料的表面富集，形成结膜。焙烧后该糊成分不均，容易分层，形成漏炉隐患。
（二）取消使用模具封堵炭间缝工序。减少垂直通缝1840mm²（46mm×40mm)；炭间缝与周边缝捣固改为无接茬循环扎固工艺；槽内吹扫一次完成，遏制粉尘飞扬，保证施工质量；取消喷涂煤焦油和在锤头上涂抹机油的工序；周边捣固不预留接茬，减少错台接茬面积约2.1m²；降低伸腿压边尺寸30-35mm,改善角部肥大；炭帽(≤3mm×50mm)与炭间缝捣固需同步完成。
（三）依据阴极炭块设计高度与糊料压缩比，可以推算出糊料铺设层数和平均厚度（110-120mm)。准备工作完成后，进行第一遍炭间缝与周边缝的糊料铺设，需保证每层厚度相对均衡。
（四）为预防捣固过程将干式防渗料层或蛭石防渗砖层破坏（翻浆或移位开裂）,第一遍糊料铺设要厚于传统工艺（约150-170mm),保证其余每层铺糊厚度一致，用样板刮平后进行测量，符合高度标准后开始在周边捣固。周边捣固完毕后，更换锤头进行炭间缝捣固，周边与炭间缝接口处需交叉捣固，次数不少于三个往返；捣固风压不低于0.5-0.7MPa,压缩比不低于1.6:1；在炭间缝移动捣锤时，走锤要均匀到位，不能出现漏捣部位。
（五）周边浇注体与侧砖接合有外凸时，需防止捣锤直接砸碎浇注体。砸碎浇注体产生的粉末会覆在层面上污染糊料并形成隔层，影响糊料的品质及粘接力。
（六）人造伸腿打成约45°斜坡，靠近侧块处不打平面。打斜坡时捣锤应与坡面垂直，切不可与地面垂直向下打。捣固后表面须为平面，光滑整洁，不准有麻面。
（七）最后一层炭间缝与炭帽需在模板内同步完成，不允许捣碎炭块边缘。炭帽高3mm,宽度不大于45mm,要求表面平整、无麻面。炭间缝完成后再进行最上层人造伸腿捣固。
（八）表面层人造伸腿糊料铺设要厚于下一层。伸腿压边不易过大，否则会出现阳极炭块在角部安装不到位，长侧面伸腿受挤压的现象；应控制在5-10mm范围内，以“不下炕”为宜；角部捣固坡面要厚实，倾斜度要高，表面平整无需光滑，最后一层允许过捣。
四、优化改进的原因及改进后的现状
通过对槽内衬扎固工艺的优化，达到降低劳动强度、提升捣固质量、预防内衬接茬处发生渗漏事故等明显效果。具体包括：
（一）降低劳动强度。简化捣固工序，无需转移施工设备、工器具；同时，不允许二次吹扫炉膛，可以防止污染糊料，保证糊料的品质。
（二）取消独立完成炭帽捣固的工序，改进为与最后一层炭间缝同步完成，可以预防炭块边缘破损，使炭间缝糊料捣固饱满并与炭帽形成整体，实现糊料对炭间缝的密封功能。
（三）通过反复试验，不断改进工艺，无接茬扎固工艺的捣固过程简洁流畅，糊料铺设均匀，温度恒定，实现了槽内衬捣固无接茬，糊料零浪费目的。单台槽较传统捣固过程缩短1-1.5h,有效提高了工作效率与捣固质量。
（四）无接茬扎固工艺的实践与应用填补了国内铝电解内衬砌筑工艺空白。该工艺大幅提高了施工质量，改善了施工环境。
（五）通过在30余台大修槽实施无接茬扎固工艺后，这些铝电解槽焙烧启动与生产运行过程无一渗漏，炉膛规整，炉帮完好。
综上所述，铝电解槽内衬无接茬扎固工艺是现场施工过程中不断优化、改进的结果，且实践验证了该工艺的可行性及可靠性，该工艺对铝电解槽内衬接茬处渗漏起到了显著效果。企业在生产实践中可参考借鉴。
