CN101275243B - 一种残余阳极电解质清理方法及装置 - Google Patents

一种残余阳极电解质清理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种残余阳极电解质清理方法及装置。该方法是将残余阳极上的导杆悬挂在悬链小车上，由悬链小车依次将残余阳极送至铲刮破碎清理工位、甩链抽打清理工位、压缩空气清理工位和抛丸轰击清理工位，采用多步法对残余阳极上的电解质进行清理；并将清除下来的电解质残渣，按电解质残渣的大小分类回收。本发明将原来笨重的人工清理电解质的工作提高到了自动化水平，自动化程度高，提高生产效率；提高了清理效果，降低了清理工作对环境的污染，保证了工人的身体健康，也大大减了轻工人的劳动强度。

Description

一种残余阳极电解质清理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种残余阳极电解质清理方法及装置，属于电解铝阳极组装及回收利用技术领域。
背景技术
电解铝工艺中阳极碳块在电解过程中会逐渐损耗。同时，电解过程中电解质层附着于阳极上表面钢爪周围。当阳极碳块损耗已不能满足一定的电解功效时，需更换阳极碳块，被替换下来的损耗阳极称为残余阳极。对残余阳极清理就是将附着在阳极上表面钢爪周围和阳极碳块上的电解质清除，并将清除下来的电解质回收重新再利用。阳极残极表面的电解质层厚度约为300mm，物理特性呈块状及粉末状，性脆以及附着力强。
目前的清理方法依然是以为人工清理为主，清理过程是用风镐抽打块状的电解质和用压缩空气吹粉沫状的电解质，清理工效极低，清理效果差，环境污染大，对工人的身心健康也有着较大的危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种残余阳极电解质清理方法及装置，以提高清理工作的自动化水平，减轻工人的劳动强度，提高生产效率。
本发明是这样实现的，本发明的残余阳极电解质清理方法是将残余阳极上的导杆悬挂在悬链小车上，由悬链小车依次将残余阳极送至铲刮破碎清理工位、甩链抽打清理工位、压缩空气清理工位和抛丸轰击清理工位，采用多步法对残余阳极上的电解质进行清理；并将清除下来的电解质残渣，按电解质残渣的大小分类回收。
上述的残余阳极电解质清理方法中，所述悬链小车的运行过程和各工位的执行过程由安装在各工位的传感器、接触开关、控制开关、光电开关及压力开关控制。
前述的残余阳极电解质清理方法中，所述的铲刮破碎清理工位中，设有平行升降机构和破碎机构，平行升降机构上的导杆夹紧装置将悬挂在悬链小车上的残余阳极导杆夹紧后，平行升降机构上的导杆柔性提升装置将残余阳极提升至预定高度；破碎机构中的液压缸开始工作，推动破碎刀具绕着支点做回转圆周运动对位于破碎机构中的残余阳极上的电解质进行破碎；破碎下来的电解质落在栅格输送机上，栅格输送机将大块的电解质输送回收，从栅格可漏下的小块电解质，落至皮带输送机上输送回收。
前述的残余阳极电解质清理方法中，所述的甩链抽打清理工位前后分别设有防护门，悬挂在悬链小车上的残余阳极运行至两个防护门之间后，前后防护门自动关闭，甩链电机开始高速旋转，安装在甩链电机上的链条对残余阳极进行抽打破碎，调整链条的长度，可控制抽打的力度；在前后防护门之间设有收尘电机，回收抽打破碎过程中的粉尘，颗粒状的电解质通过设在工位下方的溜槽回收。
前述的残余阳极电解质清理方法中，所述的压缩空气清理工位中设有一组喷嘴，压缩空气以0.4-0.6Mpa的压力从喷嘴喷出，从不同部位将悬挂在悬链小车上残余阳极上的粉沫吹离，由回收电机回收粉尘。
前述的残余阳极电解质清理方法中，所述的抛丸轰击清理工位中设有防护罩，防护罩上设有夹紧旋转机构，防护罩中设有涡轮发射器和抛丸，防护罩外设有提升装置，防护罩的下部与提升装置的下部连接，防护罩的上部设有管道，管道的出口位于涡轮发射器的上方；悬挂在悬链小车上的残余阳极运行至防护罩内后，夹紧旋转机构将残余阳极上的导杆夹紧，涡轮发射器和提升装置开始工作，提升装置中设有由下向上运动的兜斗，兜斗将抛丸提升起来，抛丸经管道从高处落在涡轮发射器上，高速旋转的涡轮发射器将落在涡轮发射器上的抛丸改变运动方向打在残余阳极上，通过抛丸轰击残余阳极清除残留在残余阳极上的电解质，当一面清除干净后，夹紧旋转机构旋转一个角度让抛丸轰击残余阳极的另一面。
前述的残余阳极电解质清理方法中，所述的抛丸是钢球或是硬度高于残余阳极上电解质硬度的其它颗粒状物质。
根据前述的残余阳极电解质清理方法构建的残余阳极电解质清理装置，包括悬链小车1和悬链小车1运行轨迹上的铲刮破碎清理工位2、甩链抽打清理工位3、压缩空气清理工位4和抛丸轰击清理工位5；铲刮破碎清理工位2中设有平行升降机构6和设在平行升降机构6下方的破碎机构7；平行升降机构6包括导杆柔性提升装置8和安装在导杆柔性提升装置8上的导杆夹紧装置9；破碎机构7包括一组一端固定另一端连接破碎刀具10的液压缸11；甩链抽打清理工位3设在两扇防护门之间，甩链抽打清理工位3设有一组甩链电机12，甩链电机12上设有一组链条13；压缩空气清理工位4中设有一组喷嘴；抛丸轰击清理工位5中设有防护罩14，防护罩14上设有夹紧旋转机构15，防护罩14中设有涡轮发射器16和抛丸17，防护罩14外设有提升装置18，防护罩14的下部与提升装置18的下部连接，防护罩14的上部设有管道19，管道19的出口位于涡轮发射器16的上方。
上述的残余阳极电解质清理装置中，所述的铲刮破碎清理工位2、甩链抽打清理工位3和压缩空气清理工位4中设有电解质回收装置20。
上述的残余阳极电解质清理装置中，所述铲刮破碎清理工位2中的回收装置20包括栅格输送机21和皮带输送机构成；甩链抽打清理工位3中的回收装置20包括收尘电机和溜槽22；压缩空气清理工位4中的回收装置20包括收尘电机。
与现有技术相比，本发明将原来笨重的人工清理电解质的工作提高到了自动化水平，自动化程度高，提高生产效率；提高了清理效果，降低了清理工作对环境的污染，保证了工人的身体健康，也大大减了轻工人的劳动强度。
附图说明
附图1是本发明的方法流程示意图；
附图2是本发明中铲刮破碎的原理图；
附图3是本发明中甩链抽打的原理图；
附图4是本发明中钢球轰击的原理图。
附图中的标记为：1-悬链小车，2-铲刮破碎清理工位，3-甩链抽打清理工位，4-压缩空气清理工位，5-抛丸轰击清理工位，6-平行升降机构，7-破碎机构，8-导杆柔性提升装置，9-导杆夹紧装置，10-破碎刀具，11-液压缸，12-甩链电机，13-链条，14-防护罩，15-夹紧旋转机构，16-涡轮发射器，17-抛丸，18-提升装置，19-管道，20-回收装置，21-栅格输送机，22-溜槽，23-残余阳极。
具体实施方式
本发明的实施例：本发明的残余阳极电解质清理方法如图1所示。该方法是将残余阳极23上的导杆悬挂在悬链小车1上，由悬链小车按图中箭头方向依次将残余阳极送至铲刮破碎清理工位2、甩链抽打清理工位3、压缩空气清理工位4和抛丸轰击清理工位5，采用多步法对残余阳极上的电解质进行清理；并将清除下来的电解质残渣，按电解质残渣的大小分类由回收装置20回收。悬链小车的运行过程和各工位的执行过程由安装在各工位的传感器、接触开关、控制开关、光电开关及压力开关控制。
铲刮破碎清理工位如图2所示，该工位中设有平行升降机构6和破碎机构7，平行升降机构上的导杆夹紧装置9将悬挂在悬链小车上的残余阳极导杆夹紧后，平行升降机构上的导杆柔性提升装置8将残余阳极提升至预定高度；破碎机构中的液压缸11开始工作，推动破碎刀具10绕着支点做回转圆周运动对位于破碎机构中的残余阳极上的电解质进行破碎；破碎下来的电解质落在栅格输送机21上，栅格输送机将大块的电解质输送回收，从栅格可漏下的小块电解质，落至皮带输送机上输送回收。
甩链抽打清理工位如图3所示，该工位为一个封闭的空间，在该工位的前后分别设有防护门，悬挂在悬链小车上的残余阳极运行至两个防护门之间后，前后防护门自动关闭，甩链电机12开始高速旋转，安装在甩链电机上的链条13对残余阳极进行抽打破碎，调整链条的长度，可控制抽打的力度；在前后防护门之间设有收尘电机，回收抽打破碎过程中的粉尘，颗粒状的电解质通过设在工位下方的溜槽22回收。
压缩空气清理工位中设有一组喷嘴，压缩空气以0.4-0.6Mpa的压力从喷嘴喷出，从不同部位将悬挂在悬链小车上残余阳极上的粉沫吹离，由回收电机回收粉尘。
抛丸轰击清理工位如图4所示，该工位中设有防护罩14，防护罩上设有夹紧旋转机构15，防护罩中设有涡轮发射器16和抛丸17，防护罩外设有提升装置18，防护罩的下部与提升装置的下部连接，防护罩的上部设有管道19，管道的出口位于涡轮发射器的上方；悬挂在悬链小车上的残余阳极运行至防护罩内后，夹紧旋转机构将残余阳极上的导杆夹紧，涡轮发射器和提升装置开始工作，提升装置中设有由下向上运动的兜斗，兜斗将抛丸提升起来，抛丸经管道从高处落在涡轮发射器上，高速旋转的涡轮发射器将落在涡轮发射器上的抛丸改变运动方向打在残余阳极上，通过抛丸轰击残余阳极清除残留在残余阳极上的电解质，当一面清除干净后，夹紧旋转机构旋转一个角度让抛丸轰击残余阳极的另一面。所述的抛丸可以是钢球也可以是硬度高于残余阳极上电解质硬度的其它颗粒状物质。
具体的工作过程是这样的：
残余阳极23的导杆悬挂悬链小车1上首先进入铲刮破碎清理工位2。夹紧油缸动作推动加紧部件将残余阳极上的铝导杆夹紧。该过程有一个压力感应装置，能够了解什么时候该动作已经夹紧，能够发出信号进行下一个动作。在收到导杆夹紧装置9完成的信号后，导杆柔性提升装置8开始作用，导杆柔性提升装置8可以由空气弹簧构成，也可以是其它结构形式，如果采用空气弹簧，对空气弹簧充气即开始提升。通过导杆柔性提升装置8的提升将由螺栓连接机架和平行升降机构6一起提升。由于平行升降机构6的存在，提升的过程能够十分的平稳。当提升高度达到要求，控制开关将会发出信号，则提升动力源停止作用，否则将继续作用直至达到所需要的提升高度。
提升完毕，电解质破碎机构7开始动作。电解质破碎机构7在得到残余阳极提升完毕的信号后，液压缸11开始运行。电解质破碎机构7在液压缸11的驱动下通过破碎刀具10对电解质进行破碎。该破碎刀具10能够绕着支点做回转圆周运动。该运动轨迹比较接近于残余阳极电解质的外形，能够对电解质进行有效破碎。破碎刀具10通过传感器(如接近开关)感应电解质的位置，在收到接触到电解质的信号后，液压站推动破碎刀具10对电解质进行破碎。破碎刀具10在破碎过程中会接触到各种控制感应单元。前进中遇到控制单元，根据不同的信号驱动装置将对应不同的动作。例如，在遇到铲刮破碎到一定程度是会有一个传感单元发出信号命令液压缸11停止对破碎刀具10施力，破碎刀具10将停止运动。
铲刮破碎完毕后液压缸11回退，破碎刀具10回位。被破碎的电解质脱离残余阳极。电解质破碎后粒度不等，为了便于后续的破碎回收利用，本发明设置了电解质回收装置20，电解质回收装置20使用栅格输送机21对其进行初次的筛选。栅格输送机的结构为在双排输送链轮中间设置一定间隔的栅格。该栅格的大小由破碎分选所需要的粒度来决定。由于破碎过程中存在大块的电解质，不能直接将其排入普通的皮带输送机，因此对于大块的电解质将直接由栅格输送机输送一段再输送至指定的皮带运输机。对于细小的电解质将通过栅格下落直接排入指定的皮带输送机。
接着，初步破碎后的残余阳极进入甩链抽打清理工位3。该工位包含甩链电机12，防护门等构成。经过初步破碎的残余阳极电解质已经较为疏松，相比表层内部的电解质也较软。使用高速旋转的链条13对残余阳极进行抽打能够有效的将输送层电解质破碎。
残余阳极在悬链小车的牵引下进入甩链抽打清理工位3。接到残余阳极到来的信号防护门打开，并且出口的防护门关闭，残余阳极进入甩链抽打清理工位。悬链小车进入过程中会触发到位置感应器，待残极完全进入甩链抽打清理工位，入口的防护门也关闭。待防护门完全关闭后，甩链电机12开始运转准备对残余阳极进行抽打破碎。收尘电机同时开启。悬链小车牵引残余阳极进入甩链工位。高速旋转的链条13开始对阳极残极进行抽打破碎。破碎下来的电解质通过溜槽输送走，成为再生产的原料。
甩链抽打清理完毕后残余阳极进入压缩空气清理工位4，经过铲刮破碎以及甩链抽打清理，主要剩余残浮在阳极残极表面的小块和粉末状电解质，通过0.4-0.6MPa的压缩空气从不同部位吹向残余阳极清理电解质，将依附在残余阳极上的粉状电解质吹除，并通过收尘电机将粉尘回收。
最后残余阳极进入了抛丸轰击清理工位5。该工位包含一个提升装置18、夹紧旋转机构15、防护罩14以及涡轮发射器16等构成。抛丸17的颗粒数量和大小按照一定的概率对某个表面进行轰击。该方法能够有效的将某个表面进行很好的平整。抛丸可以是钢球或是硬度高于残余阳极上电解质硬度的其它颗粒状物质。
经过上面的几道工序残余阳极的白面大部分电解质已经被清理干净，只留有少许的电解质硬质点。原有的方法对于清除这些硬质点无法达到很好的效果。使用抛丸轰击工艺能够很好地解决该问题。当悬链小车将经过压缩空气处理后的残余阳极输送至抛丸轰击清理工位，夹紧旋转机构15将残余阳极夹紧，涡轮发射器16开始对阳极进行抛丸处理。经过一段时间的抛丸处理，夹紧旋转机构15旋转残余阳极，开始对另外半边进行清理。为了能够重复利用抛丸，使用提升装置18将使用后的钢球输送至涡轮发射器16准备重新利用。在喷丸过程中，由于涡轮发射器16所喷射的钢球存在较大的能量，所以防护罩14的防护等级要求较高，并且能够很容易地进行替换，有利于设备的维护。
依据本发明的方法构建的装置结构如下：
其结构包括悬链小车1和悬链小车1运行轨迹上的铲刮破碎清理工位2、甩链抽打清理工位3、压缩空气清理工位4和抛丸轰击清理工位5；铲刮破碎清理工位2中设有平行升降机构6和设在平行升降机构6下方的破碎机构7；平行升降机构6包括导杆柔性提升装置8和安装在导杆柔性提升装置8上的导杆夹紧装置9；破碎机构7包括一组一端固定另一端连接破碎刀具10的液压缸11；甩链抽打清理工位3设在两扇防护门之间，甩链抽打清理工位3设有一组甩链电机12，甩链电机12上设有一组链条13；压缩空气清理工位4中设有一组喷嘴；抛丸轰击清理工位5中设有防护罩14，防护罩14上设有夹紧旋转机构15，防护罩14中设有涡轮发射器16和抛丸17，防护罩14外设有提升装置18，防护罩14的下部与提升装置18的下部连接，防护罩14的上部设有管道19，管道19的出口位于涡轮发射器16的上方。上述的铲刮破碎清理工位2、甩链抽打清理工位3和压缩空气清理工位4中设有电解质回收装置20。铲刮破碎清理工位2中的回收装置20包括栅格输送机21和皮带输送机构成；甩链抽打清理工位3中的回收装置20包括收尘电机和溜槽22；压缩空气清理工位4中的回收装置20包括收尘电机。

Claims (10)

1.一种残余阳极电解质清理方法，其特征在于：该方法是将残余阳极上的导杆悬挂在悬链小车上，由悬链小车依次将残余阳极送至铲刮破碎清理工位、甩链抽打清理工位、压缩空气清理工位和抛丸轰击清理工位，采用多步法对残余阳极上的电解质进行清理；并将清除下来的电解质残渣，按电解质残渣的大小分类回收。
2.根据权利要求1所述的残余阳极电解质清理方法，其特征在于：所述悬链小车的运行过程和各工位的执行过程由安装在各工位的传感器、接触开关、控制开关、光电开关及压力开关控制。
3.根据权利要求1所述的残余阳极电解质清理方法，其特征在于：所述的铲刮破碎清理工位中，设有平行升降机构和破碎机构，平行升降机构上的导杆夹紧装置将悬挂在悬链小车上的残余阳极导杆夹紧后，平行升降机构上的导杆柔性提升装置将残余阳极提升至预定高度；破碎机构中的液压缸开始工作，推动破碎刀具绕着支点做回转圆周运动对位于破碎机构中的残余阳极上的电解质进行破碎；破碎下来的电解质落在栅格输送机上，栅格输送机将大块的电解质输送回收，从栅格可漏下的小块电解质，落至皮带输送机上输送回收。
4.根据权利要求1所述的残余阳极电解质清理方法，其特征在于：所述的甩链抽打清理工位前后分别设有防护门，悬挂在悬链小车上的残余阳极运行至两个防护门之间后，前后防护门自动关闭，甩链电机开始高速旋转，安装在甩链电机上的链条对残余阳极进行抽打破碎，调整链条的长度，可控制抽打的力度；在前后防护门之间设有收尘电机，回收抽打破碎过程中的粉尘，颗粒状的电解质通过设在工位下方的溜槽回收。
5.根据权利要求1所述的残余阳极电解质清理方法，其特征在于：所述的压缩空气清理工位中设有一组喷嘴，压缩空气以0.4-0.6Mpa的压力从喷嘴喷出，从不同部位将悬挂在悬链小车上残余阳极上的粉沫吹离，由回收电机回收粉尘。
6.根据权利要求1所述的残余阳极电解质清理方法，其特征在于：所述的抛丸轰击清理工位中设有防护罩，防护罩上设有夹紧旋转机构，防护罩中设有涡轮发射器和抛丸，防护罩外设有提升装置，防护罩的下部与提升装置的下部连接，防护罩的上部设有管道，管道的出口位于涡轮发射器的上方；悬挂在悬链小车上的残余阳极运行至防护罩内后，夹紧旋转机构将残余阳极上的导杆夹紧，涡轮发射器和提升装置开始工作，提升装置中设有由下向上运动的兜斗，兜斗将抛丸提升起来，抛丸经管道从高处落在涡轮发射器上，高速旋转的涡轮发射器将落在涡轮发射器上的抛丸改变运动方向打在残余阳极上，通过抛丸轰击残余阳极清除残留在残余阳极上的电解质，当一面清除干净后，夹紧旋转机构旋转一个角度让抛丸轰击残余阳极的另一面。
7.根据权利要求6所述的残余阳极电解质清理方法，其特征在于：所述的抛丸是钢球或是硬度高于残余阳极上电解质硬度的其它颗粒状物质。
8.根据权利要求1至7任一权利所述的残余阳极电解质清理方法构建的残余阳极电解质清理装置，其特征在于：它包括悬链小车(1)和悬链小车(1)运行轨迹上的铲刮破碎清理工位(2)、甩链抽打清理工位(3)、压缩空气清理工位(4)和抛丸轰击清理工位(5)；铲刮破碎清理工位(2)中设有平行升降机构(6)和设在平行升降机构(6)下方的破碎机构(7)；平行升降机构(6)包括导杆柔性提升装置(8)和安装在导杆柔性提升装置(8)上的导杆夹紧装置(9)；破碎机构(7)包括一组一端固定另一端连接破碎刀具(10)的液压缸(11)；甩链抽打清理工位(3)设在两扇防护门之间，甩链抽打清理工位(3)设有一组甩链电机(12)，甩链电机(12)上设有一组链条(13)；压缩空气清理工位(4)中设有一组喷嘴；抛丸轰击清理工位(5)中设有防护罩(14)，防护罩(14)上设有夹紧旋转机构(15)，防护罩(14)中设有涡轮发射器(16)和抛丸(17)，防护罩(14)外设有提升装置(18)，防护罩(14)的下部与提升装置(18)的下部连接，防护罩(14)的上部设有管道(19)，管道(19)的出口位于涡轮发射器(16)的上方。
9.根据权利要求8所述的残余阳极电解质清理装置，其特征在于：所述的铲刮破碎清理工位(2)、甩链抽打清理工位(3)和压缩空气清理工位(4)中设有电解质回收装置(20)。
10.根据权利要求9所述的残余阳极电解质清理装置，其特征在于：所述铲刮破碎清理工位(2)中的回收装置(20)包括栅格输送机(21)和皮带输送机构成；甩链抽打清理工位(3)中的回收装置(20)包括收尘电机和溜槽(22)；压缩空气清理工位(4)中的回收装置(20)包括收尘电机。
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