1、鋁液焙燒法的基本原理是在預(yù)備焙燒的新槽或大修后的電解槽的陰極與陽極之間注入鋁液，然后通電，借助鋁液、陰極炭塊和陽極炭塊的電阻熱使電解槽升溫。這種焙燒電解槽方法的缺點是：a.高溫鋁水瞬間倒入冷槽中，巨大的溫差產(chǎn)生的熱沖擊輕易使陰極炭塊產(chǎn)生裂紋。b.電解槽的忽然升溫使槽內(nèi)襯中的水分大量蒸發(fā)，膨脹所產(chǎn)生的氣體壓力輕易從炭塊與搗固糊之間的薄弱連接處或處于塑性狀態(tài)搗固糊的某個薄弱部位拱出，從而使槽底產(chǎn)生孔縫或孔洞。C.新槽或大修的電解槽內(nèi)，有數(shù)噸搗固糊，按理論，它們的焙燒需要遵守嚴格的焙燒曲線，并且由外向里焙燒才能具有一定的強度和密度，才能不產(chǎn)生裂紋，并與陰極炭塊有很好的粘結(jié)。而鋁液焙燒時，900℃以上的高溫鋁水倒入冷槽，使槽內(nèi)襯的搗固糊在突如其來的高溫下焙燒分解，必然導致?lián)v固糊焙燒的強度很低、孔隙大、裂縫多。鋁液焙燒的優(yōu)點是方法簡單，槽內(nèi)焙燒溫度和電流分布相對比較均勻。在焙燒結(jié)束前，角部和邊部的溫度都可以達到800℃以上。
2、炭粉（石墨粉）焙燒也稱之為炭粒焙燒。其原理是在陽極和槽底炭塊的窄縫之間鋪設(shè)炭粉（石墨粉）或炭粒，使陽極和陰極之間實現(xiàn)電連接，然后通電，借助于陽極、炭粉層和陰極的電阻產(chǎn)生的焦耳熱，加熱焙燒電解槽。該法相對鋁液焙燒法來說，其優(yōu)點是升溫焙燒速度得到了較好的控制，消除了鋁液焙燒的缺點。其缺點是由于兩極之間鋪的焦粉的導電性對溫度而言是隨著溫度的升高而降低，即具有負的溫度系數(shù)，而且電阻受焦粉的粒度、粒度分布、密度和外部壓力的影響變化較大，因此使陰極電流分布較不輕易控制，槽底輕易出現(xiàn)局部電流過高而產(chǎn)生局部過熱，由此而產(chǎn)生槽底裂紋也在所難免。炭粉焙燒的另一個最大缺點是由于炭塊和搗固糊的導熱系數(shù)很小，即使在焙燒終了時，其角部和邊部的溫度也只在500℃左右。在此情況下開動電解槽時，倒入高溫電解質(zhì)熔體，較大的溫差也輕易使邊部搗固糊承受較大的熱沖擊，而產(chǎn)生裂縫和裂紋，其邊部搗固糊的焙燒強度也得不到保證。除此之外，焦粉焙燒在開始階段不能使用全電流，這使操作變得復(fù)雜，假如使用分流器，造成電能浪費，假如不使用分流器，又給供電和其它電解槽的生產(chǎn)帶來影響。
3、火焰焙燒法的原理是用火焰使電解槽內(nèi)襯得到加熱焙燒。由于這種焙燒方法的傳熱過程是由外向里，符合爐襯材料非凡是搗固糊的焙燒升溫制度，因此用該法焙燒的電解槽的質(zhì)量最好，搗固糊焙燒的強度最高。這種方法克服了鋁液焙燒和炭粉焙燒的缺點，因此是一個較為理想的、有利于提高電解槽壽命的焙燒方法。其缺點是操作非常復(fù)雜，附加設(shè)備也比較多，且槽內(nèi)襯輕易氧化。
4、固體鋁焙燒法與炭粉焙燒法有些相近，它也和炭粉焙燒法一樣，在焙燒過程中，陽極導桿與陽極母線之間使用軟導體連接。為了在焙燒初期一段時間內(nèi)使陰極炭塊及搗固糊的升溫速度不至太快而使用分流技術(shù)。固體鋁焙燒法與炭粉焙燒法的不同之處僅在于陽極炭塊于炭塊陰極之間不是用炭粉或石墨粉，而是用固體鋁（鋁錠、鋁板、鋁屑，或者是鋁錠與鋁屑、鋁板與鋁屑的結(jié)合）。固體鋁焙燒的優(yōu)點是：a.具有鋁液焙燒法的優(yōu)點而克服了鋁液焙燒法的缺點。2.電流分布均勻，不輕易產(chǎn)生局部過熱。b.固體鋁在660℃左右的溫度熔化后，會逐漸地流到整個槽膛內(nèi)，利用鋁液具有非常好的導熱性的優(yōu)點，使整個槽膛內(nèi)各處溫度比較均勻。其典型的鋁電解槽固體鋁焙燒方法。
5.電解槽的啟動
(一)啟動需重視的幾個問題
⑴電解槽啟動起來后要保持適當高的槽電壓，以便使電解槽有足夠的能量輸入，保證電解質(zhì)要有較高的溫度，使其電解槽不能過早地出現(xiàn)槽底沉淀和槽幫結(jié)殼，并使電解槽陰極內(nèi)襯包括側(cè)部碳內(nèi)襯和陰極碳塊的底部都被熔融的電解質(zhì)所滲透，用一句俗話，就是讓電解槽內(nèi)襯吃飽喝足電解質(zhì)；
⑵電解槽內(nèi)襯“吃飽喝足”電解質(zhì)熔體后，開始緩慢地降低槽電壓，降低電解質(zhì)溫度，直至正常的電解溫度，在降溫降低槽電壓過程中，槽內(nèi)襯溫度也逐漸降低，直到正常電解溫度，槽側(cè)襯碳塊中和側(cè)縫中的電解質(zhì)凝固，在側(cè)部形成槽幫結(jié)殼，電解槽陰極碳塊底部的電解質(zhì)也能形成一層防滲的凝固電解質(zhì)殼；
⑶在電解槽啟動起來后，要保障電解槽各個技術(shù)操作參數(shù)的穩(wěn)定性，使其非常平穩(wěn)地過渡到正常生產(chǎn)階段，這其中最重要的除了溫度和槽電壓兩個參數(shù)外，就是電解質(zhì)的成份。由于新的電解槽內(nèi)襯在開動初期要吸收大量的電解質(zhì)，它是靠化學和電化學的方式吸收進去的。被吸收進電解槽陰極碳塊內(nèi)襯的電解質(zhì)成份主要是氟化鈉，因此，開動初期，電解槽電解質(zhì)的酸化程度非常地快。因此在電解槽開動后的早期階段，要適當?shù)匮a充Na2CO3，待電解質(zhì)中的NaF向陰極碳塊中的滲透達到一定程度，電解質(zhì)成份的變化由電解質(zhì)中AlF3的揮發(fā)（揮發(fā)產(chǎn)物為NaAlF4）起主導作用時，再改加AlF3，由添加AlF3實現(xiàn)調(diào)整和控制電解質(zhì)成份的穩(wěn)定性。至于電解槽開動初期，電解質(zhì)的成份應(yīng)為堿性、中性，還是酸性，現(xiàn)在尚無同一的定論，各國都在實踐摸索中。
6.電解槽陰極碳塊的選擇
(一)分類:
無煙煤無定型炭質(zhì)碳塊,
無煙煤 石墨粉的混合型炭質(zhì)碳塊,
半石墨質(zhì)碳塊,
半石墨化碳塊,
全石墨碳塊
(二)選擇
石墨化陰極碳塊雖然具有最好的導電、導熱、抗熱沖擊性能、抗鈉膨脹性能和抗電解質(zhì)腐蝕性能，但由于其極差的抗鋁液沖刷和磨蝕性能，因此很難在電解槽上推廣使用?；谕瑯拥牡览?，石墨化、半石墨質(zhì)碳塊在鋁電解槽上的應(yīng)用也不多。少數(shù)文獻上的報道，也多為試驗電解槽上試用，大面積地采用這兩種陰極碳塊的電解槽很少報道。實際上，國外大型電解槽最為廣泛采用的還是添加30～50％石墨粉的無煙煤基炭質(zhì)碳塊，這種碳塊雖然在導電、導熱、抗熱沖擊、抗鈉膨脹、抗電解質(zhì)腐蝕性能方面趕不上石墨化碳塊、半石墨化碳塊和半石墨質(zhì)碳塊，但要比全無煙煤炭質(zhì)碳塊要好得多，且其機械性能、抗鋁液沖刷和磨蝕性能也很好，完全可以承受電解槽8～10年使用壽命對鋁電解槽陰極碳塊的要求。
為了得到半石墨質(zhì)碳塊所具有的優(yōu)良導熱、導電、抗熱沖擊、抗鈉膨脹、抗電解質(zhì)腐蝕性能，又要得到無煙煤無定型炭質(zhì)碳塊非常好的機械性能、抗鋁液沖刷和磨蝕性能，國內(nèi)外正在研發(fā)一種上部為無煙煤無定型材料、下部為石墨質(zhì)的新型陰極碳塊，這種碳塊以其完美的性能可能是未來的發(fā)展方向。
7.電解槽內(nèi)襯中的耐火材料
槽底的防滲耐火材料
國外也有研究并使用非晶態(tài)的物質(zhì)作為爐底防蝕材料, 這種材料由于其非晶態(tài)而有很好的抗電解質(zhì)腐蝕性能。
但是到目前為止，人們對陰極碳塊周邊，陰極鋼棒四周的耐火材料抗電解質(zhì)腐蝕性方面進行的研究并不多，很少在文獻見到有關(guān)這方面的報道。目前在工業(yè)電解槽使用的大都為耐火顆粒和耐火水泥為原料制成的澆鑄型耐火混凝土。由于這種澆鑄型耐火混凝土，以大量的水為調(diào)和劑，水分含量高，在電解槽焙燒和啟動過程中，大量的水汽被排出，會在槽內(nèi)襯中產(chǎn)生很大的壓力，并從槽筑爐內(nèi)襯的薄弱區(qū)逸出，極輕易在薄弱區(qū)產(chǎn)生可以使電解質(zhì)和鋁液滲漏的較大孔道，為槽底早期漏鋁破損的主要原因之一。
2、炭粉（石墨粉）焙燒也稱之為炭粒焙燒。其原理是在陽極和槽底炭塊的窄縫之間鋪設(shè)炭粉（石墨粉）或炭粒，使陽極和陰極之間實現(xiàn)電連接，然后通電，借助于陽極、炭粉層和陰極的電阻產(chǎn)生的焦耳熱，加熱焙燒電解槽。該法相對鋁液焙燒法來說，其優(yōu)點是升溫焙燒速度得到了較好的控制，消除了鋁液焙燒的缺點。其缺點是由于兩極之間鋪的焦粉的導電性對溫度而言是隨著溫度的升高而降低，即具有負的溫度系數(shù)，而且電阻受焦粉的粒度、粒度分布、密度和外部壓力的影響變化較大，因此使陰極電流分布較不輕易控制，槽底輕易出現(xiàn)局部電流過高而產(chǎn)生局部過熱，由此而產(chǎn)生槽底裂紋也在所難免。炭粉焙燒的另一個最大缺點是由于炭塊和搗固糊的導熱系數(shù)很小，即使在焙燒終了時，其角部和邊部的溫度也只在500℃左右。在此情況下開動電解槽時，倒入高溫電解質(zhì)熔體，較大的溫差也輕易使邊部搗固糊承受較大的熱沖擊，而產(chǎn)生裂縫和裂紋，其邊部搗固糊的焙燒強度也得不到保證。除此之外，焦粉焙燒在開始階段不能使用全電流，這使操作變得復(fù)雜，假如使用分流器，造成電能浪費，假如不使用分流器，又給供電和其它電解槽的生產(chǎn)帶來影響。
3、火焰焙燒法的原理是用火焰使電解槽內(nèi)襯得到加熱焙燒。由于這種焙燒方法的傳熱過程是由外向里，符合爐襯材料非凡是搗固糊的焙燒升溫制度，因此用該法焙燒的電解槽的質(zhì)量最好，搗固糊焙燒的強度最高。這種方法克服了鋁液焙燒和炭粉焙燒的缺點，因此是一個較為理想的、有利于提高電解槽壽命的焙燒方法。其缺點是操作非常復(fù)雜，附加設(shè)備也比較多，且槽內(nèi)襯輕易氧化。
4、固體鋁焙燒法與炭粉焙燒法有些相近，它也和炭粉焙燒法一樣，在焙燒過程中，陽極導桿與陽極母線之間使用軟導體連接。為了在焙燒初期一段時間內(nèi)使陰極炭塊及搗固糊的升溫速度不至太快而使用分流技術(shù)。固體鋁焙燒法與炭粉焙燒法的不同之處僅在于陽極炭塊于炭塊陰極之間不是用炭粉或石墨粉，而是用固體鋁（鋁錠、鋁板、鋁屑，或者是鋁錠與鋁屑、鋁板與鋁屑的結(jié)合）。固體鋁焙燒的優(yōu)點是：a.具有鋁液焙燒法的優(yōu)點而克服了鋁液焙燒法的缺點。2.電流分布均勻，不輕易產(chǎn)生局部過熱。b.固體鋁在660℃左右的溫度熔化后，會逐漸地流到整個槽膛內(nèi)，利用鋁液具有非常好的導熱性的優(yōu)點，使整個槽膛內(nèi)各處溫度比較均勻。其典型的鋁電解槽固體鋁焙燒方法。
5.電解槽的啟動
(一)啟動需重視的幾個問題
⑴電解槽啟動起來后要保持適當高的槽電壓，以便使電解槽有足夠的能量輸入，保證電解質(zhì)要有較高的溫度，使其電解槽不能過早地出現(xiàn)槽底沉淀和槽幫結(jié)殼，并使電解槽陰極內(nèi)襯包括側(cè)部碳內(nèi)襯和陰極碳塊的底部都被熔融的電解質(zhì)所滲透，用一句俗話，就是讓電解槽內(nèi)襯吃飽喝足電解質(zhì)；
⑵電解槽內(nèi)襯“吃飽喝足”電解質(zhì)熔體后，開始緩慢地降低槽電壓，降低電解質(zhì)溫度，直至正常的電解溫度，在降溫降低槽電壓過程中，槽內(nèi)襯溫度也逐漸降低，直到正常電解溫度，槽側(cè)襯碳塊中和側(cè)縫中的電解質(zhì)凝固，在側(cè)部形成槽幫結(jié)殼，電解槽陰極碳塊底部的電解質(zhì)也能形成一層防滲的凝固電解質(zhì)殼；
⑶在電解槽啟動起來后，要保障電解槽各個技術(shù)操作參數(shù)的穩(wěn)定性，使其非常平穩(wěn)地過渡到正常生產(chǎn)階段，這其中最重要的除了溫度和槽電壓兩個參數(shù)外，就是電解質(zhì)的成份。由于新的電解槽內(nèi)襯在開動初期要吸收大量的電解質(zhì)，它是靠化學和電化學的方式吸收進去的。被吸收進電解槽陰極碳塊內(nèi)襯的電解質(zhì)成份主要是氟化鈉，因此，開動初期，電解槽電解質(zhì)的酸化程度非常地快。因此在電解槽開動后的早期階段，要適當?shù)匮a充Na2CO3，待電解質(zhì)中的NaF向陰極碳塊中的滲透達到一定程度，電解質(zhì)成份的變化由電解質(zhì)中AlF3的揮發(fā)（揮發(fā)產(chǎn)物為NaAlF4）起主導作用時，再改加AlF3，由添加AlF3實現(xiàn)調(diào)整和控制電解質(zhì)成份的穩(wěn)定性。至于電解槽開動初期，電解質(zhì)的成份應(yīng)為堿性、中性，還是酸性，現(xiàn)在尚無同一的定論，各國都在實踐摸索中。
6.電解槽陰極碳塊的選擇
(一)分類:
無煙煤無定型炭質(zhì)碳塊,
無煙煤 石墨粉的混合型炭質(zhì)碳塊,
半石墨質(zhì)碳塊,
半石墨化碳塊,
全石墨碳塊
(二)選擇
石墨化陰極碳塊雖然具有最好的導電、導熱、抗熱沖擊性能、抗鈉膨脹性能和抗電解質(zhì)腐蝕性能，但由于其極差的抗鋁液沖刷和磨蝕性能，因此很難在電解槽上推廣使用?；谕瑯拥牡览?，石墨化、半石墨質(zhì)碳塊在鋁電解槽上的應(yīng)用也不多。少數(shù)文獻上的報道，也多為試驗電解槽上試用，大面積地采用這兩種陰極碳塊的電解槽很少報道。實際上，國外大型電解槽最為廣泛采用的還是添加30～50％石墨粉的無煙煤基炭質(zhì)碳塊，這種碳塊雖然在導電、導熱、抗熱沖擊、抗鈉膨脹、抗電解質(zhì)腐蝕性能方面趕不上石墨化碳塊、半石墨化碳塊和半石墨質(zhì)碳塊，但要比全無煙煤炭質(zhì)碳塊要好得多，且其機械性能、抗鋁液沖刷和磨蝕性能也很好，完全可以承受電解槽8～10年使用壽命對鋁電解槽陰極碳塊的要求。
為了得到半石墨質(zhì)碳塊所具有的優(yōu)良導熱、導電、抗熱沖擊、抗鈉膨脹、抗電解質(zhì)腐蝕性能，又要得到無煙煤無定型炭質(zhì)碳塊非常好的機械性能、抗鋁液沖刷和磨蝕性能，國內(nèi)外正在研發(fā)一種上部為無煙煤無定型材料、下部為石墨質(zhì)的新型陰極碳塊，這種碳塊以其完美的性能可能是未來的發(fā)展方向。
7.電解槽內(nèi)襯中的耐火材料
槽底的防滲耐火材料
國外也有研究并使用非晶態(tài)的物質(zhì)作為爐底防蝕材料, 這種材料由于其非晶態(tài)而有很好的抗電解質(zhì)腐蝕性能。
但是到目前為止，人們對陰極碳塊周邊，陰極鋼棒四周的耐火材料抗電解質(zhì)腐蝕性方面進行的研究并不多，很少在文獻見到有關(guān)這方面的報道。目前在工業(yè)電解槽使用的大都為耐火顆粒和耐火水泥為原料制成的澆鑄型耐火混凝土。由于這種澆鑄型耐火混凝土，以大量的水為調(diào)和劑，水分含量高，在電解槽焙燒和啟動過程中，大量的水汽被排出，會在槽內(nèi)襯中產(chǎn)生很大的壓力，并從槽筑爐內(nèi)襯的薄弱區(qū)逸出，極輕易在薄弱區(qū)產(chǎn)生可以使電解質(zhì)和鋁液滲漏的較大孔道，為槽底早期漏鋁破損的主要原因之一。
