CN101370967B - 去除火法电解的耗尽阳极上的残余物的方法及所用机器 - Google Patents

Abstract

一种用于分离粘在耗尽阳极或不合格的新阳极上的阳极残电极(110)和套管(130)的方法，包括以下步骤：a)将残电极(110)放置在限位器(200)和冲击装置(300)之间，所述限位器具有阻止残电极的第一限位器(211)，所述冲击装置设有具有阻止所述套管的第二限位器(225)的、围绕每个短棒的凹槽，在限位器之间的轴向距离等于或大于该套管的高度；b)将残电极一直移动到它向上抵靠该第一限位器；c)移动该冲击装置；该残电极破碎；d)去除残电极的碎片；e)该冲击装置继续移动；该套管从短棒上分离；f)该冲击装置停止并返回；在截然分开的两个相继步骤中，该残电极碎片以及套管被分离、落下并且可以直接送到专门的再循环单元。

Description

去除火法电解的耗尽阳极上的残余物的方法及所用机器

技术领域

本发明涉及使用火法电解来生产铝。更具体地说，它涉及一种用于去除粘在阳极杆上的含碳块和金属套筒的方法，以便再利用该阳极杆以及以此种方法清洁的支柱，并且再循环被去除的材料。该方法主要涉及去除耗尽阳极的残余碎片，但它也可以涉及剥离有缺陷的新阳极。

背景技术

铝是通过火法电解进行工业生产的，即通过使用Hall-Héroult工艺电解氧化铝在熔化的冰晶石中的溶液(称作电解液)。电解液容纳在叫做“电解槽”的槽中，该电解槽包括一个钢制容器和位于该槽底部的阴极单元，该钢制容器在内部覆盖有耐高温和/或绝热材料。通常由含碳材料制成的阳极被固定到一个装备有能使它们竖直移动的装置的上层结构，所述阳极在电解过程期间被逐渐消耗。由电解槽及其阳极和电解液形成的组件被称作电解单元。阳极包括导电的金属杆，该金属杆与用于固定到所述上层结构的装置以及电连接装置结合；以及由含碳材料制成的块，该含碳材料块构成该阳极的本体并且被引入电解液中。该阳极杆和含碳材料本体之间的连接是通过一个通常由钢制成的支柱完成的，该支柱与该杆的底部相连并且总体上具有倒立的枝状烛台的形状，该枝状烛台的每个分枝与一个圆柱末端连接，该圆柱末端的轴线平行于该杆并且被称为“短棒”。通常，这些短棒被插入含碳材料块顶面上形成的凹槽内，并且该短棒和凹槽之间的间隙由熔融金属填充，该金属通常是铸铁。以这种方式制成的金属套筒，也称为“套管”，能够保证在杆和含碳材料块之间良好的机械连接以及良好的电连接。

当运行时，电解厂需要定期地更换在整个铝生产过程中被消耗的阳极。耗尽电极的再生是经济上必需的操作，该操作包括去除粘在阳极残电极(剩余的碳块)上的冷却的电解液，然后去除该残电极以及该套管以再循环它们，最后清洁由杆和阳极支柱组成的单元并按需进行调整，以将该单元与一个新的含碳材料块连接，从而得到一个新阳极。另外，某些新阳极(通常它们中的1％到2％)可能是有缺陷的，例如一个破裂的碳块，以致它们必须被暂时搁置以直接与耗尽阳极一起被送回并再循环，而不曾被插入电解单元中。

到目前为止，通常使用从上到下运转的剥离机将套管和残电极去除，阳极保持在竖直位置。该阳极支柱或多或少直接受到由剥离机施加的力并且它们的寿命非常短。

通常，剥离机是专用的，某些仅用来去除碳块(“阳极残电极剥离机”)，一些仅用来去除套管(“套管剥离机”)。例如，德国专利申请DE 41 28 522描述了一种阳极残电极剥离机，其中剥离机和轴承装置被插在阳极的剩余碎片和阳极支柱的交叉分枝之间，该轴承装置与所述分枝的下表面接触并且在剥离机被向下推动以破碎阳极残电极时保护这些分枝。在申请DE 41 28 522中所描述的阳极残电极剥离机还包括一个刀形装置，该装置在阳极残电极剥离操作结束时被从下向上推动以破碎和去除仍固定在短棒上的最后的阳极碎片。国际申请WO01/57291描述了一种套管剥离机，其中该剥离机呈现为一套细长的冲头，并且放置在短棒下面并对准它们，这些冲头的直径比短棒的直径小并且向上运动，该套管的上表面被一个限位器阻挡，以使得当冲头向上移动时，该套管弯曲并且从该短棒上脱离，但该套管仍被该细长冲头套住。

专利申请GB 1 269 809描述了一种包括向下运动的液压剥离机和横向的液压卡紧装置的系统。该系统具有这样的优点：提出使用同一机器在单个操作中去除碳块(阳极残电极剥离)以及套管(套管剥离)。该申请中的专用剥离机包括一个撞击残电极以破碎它的撞锤，所述撞锤设有一个在短棒附近移动的刮刀，该刮刀能将套管弯曲并拆下。

专利申请WO96/25536吸收了GB 1 269 809中提出的用同一机器完成阳极残电极剥离和套管剥离的思想，还吸收了DE 41 28 522中提出的用工具从下向上撞击碳块的思想。由于位于固定的板和工具之间，阳极碎片受到这种张力，致使它破碎并然后从阳极支柱上脱离。但是残电极碎片和套管作为一个整体被去除，然后必须将废物分类。另外，该固定板充当不均匀分布的、依赖短棒的限位器；特别是在套管剥离期间，它产生大的横向力，该横向力可能严重损伤支柱甚或阳极的杆。

德国专利申请DE 44 10 599也吸收了用同一机器完成阳极残电极剥离和套管剥离的思想。对于相关的每个短棒，它提出一个至少部分围绕所述短棒的限位器以及一个剥离机冲头，该限位器和该冲头可相对于该短棒移动，并且能够通过驱动机构朝对方移动。通过加工在该限位器中、围绕短棒并且直径大于套管直径的凹槽，冲头首先破碎残电极，除去残电极碎片，然后将套管弯曲并拆下。

该后一方法具有这样的优点：用单个机器就完成了阳极残电极剥离以及套管剥离，同时分开回收了破碎的残电极块以及套管。但是，它具有两个缺点：

a)有多少短棒就需要多少这种类型的装置，这产生了尺寸的实际问题，特别是对于所要求保护的系统，其中限位器和冲头放置在基本水平的工具臂的端部并且绕共同的水平轴朝对方转动，就像大夹子的臂；

b)在阳极残电极剥离期间，力可以将大的碳材料块拆下，其中还带着套管，由于用来再循环碳材料的压碎装置是脆弱的，因此必须检查回收的残电极碎片以识别和分离含有套管的大块，将它们从该批中取出，以便继续破碎并回收套管。

本发明的目的是确定一种用于从耗尽阳极(或新的不合格阳极)中去除残电极和套管的方法，该方法使用单个装置但没有上述的缺点，特别是使用一个可将废物有效分类的装置，以避免使用笨重的以及昂贵的装备，例如专用的压碎机和/或磁分选机。

发明内容

本发明的第一主题是一种能够分离粘在耗尽阳极上的阳极残电极和套管的方法，包括以下步骤：

a)将耗尽阳极的残电极放置在限位器和冲击装置之间，所述冲击装置能够通过驱动机构向所述限位器移动，所述限位器至少部分围绕阳极杆支柱的每个短棒并且具有阻止残电极向前移动的第一限位器，所述限位器设有围绕着每个短棒的凹槽，该凹槽具有阻止所述套管向前移动的第二限位器；

b)将耗尽阳极一直移动到残电极被该第一限位器阻挡；

c)将该冲击装置朝该限位器移动，致使它与所述阳极残电极接触，并且在所述残电极上施加能使该残电极破碎并且使碎片从该残电极分离的力；

d)去除残电极的碎片；

e)该冲击装置继续移动，致使套管被第二限位器阻挡并且与短棒分离；

f)该冲击装置停止并返回；

所述方法的特征在于：所述第一限位器和第二限位器之间的轴向距离大于或基本等于所述套管的高度。

当该残电极破碎程度足够并且不能再被第一壁阻止时，短棒在该冲击装置的作用下向前移动，当它向所述凹槽中前进时，拉着仍固定在套管上的部分残电极。在阳极残电极剥离操作结束时，由一种含碳物质套筒覆盖着的套管可以从第一限位器移动到第二限位器。在整个该上升期间——该上升的高度与凹槽的高度成正比，套管承受小的机械应变，这期间最后的碳碎片落下。这使得可以容易地分开这两个剥离阶段，从而便于分开接收该含碳碎片和该套管。

优选地，该凹槽具有一个容纳与短棒共轴的圆柱体的大体形状。它的直径通常超过套管的直径约20毫米。该凹槽的侧壁可以具有能挡住含碳材料的表面条件(凹槽中的隆起，例如山脊、肋板，通常是螺旋状的，等等)，从而产生可能完成仍附在短棒上的残电极片的破碎的剪切力。

还优选地，该冲击装置设有至少包括轴向突起的冲击工具，该突起在残电极不再附在第一限位器时——即，在阳极残电极剥离结束时以及在套管剥离期间，基本对准每个短棒。以这种方式，由冲击装置产生的力基本是轴向的，并且只要套管还没有被第二限位器阻挡，它们与短棒分离的可能性很小。

本发明的方法在耗尽阳极的初始清理之后使用，该初始清理包括去除仍附在残电极上的电解液。然后将该耗尽阳极送到阳极残电极剥离和套管剥离机器，在此将残电极放置在限位器和冲击装置之间。

冲击装置可以通过使用至少一个驱动装置进行移动，该驱动装置通常是液压驱动油缸。移动可以是一个如WO96/25536中的简单平移，或者如DE 44 10 599中的绕水平轴旋转。实际上，移动是沿着基本不变的未定方向，大体上由冲击装置与限位器的相对位置以及冲击基本上需要为正向而确定。在下文中，沿这个方向的移动将称为“轴向”移动。实践中选择竖直方向，这能够避免装配一个额外的阳极操纵装置的必要。通常使用高架传送装置来竖直地输送耗尽阳极，即通过它的杆的顶端固定到该传送装置上。一旦放置在所述机器中，它的杆被固定装置固定，该固定装置通常是定中心夹具；当该杆到达冲击装置时，所述固定装置允许需要能够在轴向移动杆支柱进行轴向移动。为了实现所述轴向运动，有利的是，该固定装置在与该杆接触处设有低摩擦系数的衬垫。选择竖直方向还能够利用重力来回收废物。在这种情况下，冲击装置有利地被一套位于废物落下和接收区域以外的千斤顶驱动。

该冲击装置有利地具有轴向突起，该突起至少在阳极残电极剥离结束时和在套管剥离期间，基本对准每个短棒。优选地，本发明的冲击装置会设有两个不同的设备：

a)尖突起，通常是棱锥或刀的形状，该尖突起没有沿短棒的轴线放置，从而在阳极残电极剥离开始时在远离短棒的区域冲击残电极；以及

b)冲头，该冲头从它们完成了粘在短棒周围的残电极碎片的破碎的意义上说完成了阳极残电极剥离，并且然后用于套管剥离。有利地，所述冲头具有一个直径小于短棒直径的圆端。当该圆端接触到所述短棒的时候，它们与所述短棒对准。它们优选是截平的并且具有低长度直径比。

优选地，该尖突起或刀根据由短棒布局组成的几何构造的一个或多个对称平面进行布置，这使得从空间分布的角度来说可以令人满意地冲击残电极，从而避免产生可能弯曲杆支柱的横向力。优选地，冲头是截平的锥体形状并且具有低长度直径比(高度和平均直径之比通常小于1)。以这种方式，它们更坚固并且一旦套管从短棒上脱离不会套住该套管。当冲头向前移动到第二限位器时，侧壁的锥度能够“胀破”套管。通过给该截平的侧壁装备径向突起的边缘以促进破裂，也可以帮助该胀破。

所述限位器间隙地至少部分围绕短棒：具体地说，在冲击装置移动的作用下，必要的是，杆、杆支柱以及短棒可以轴向移动，而残电极和/或套管被阻挡。所述限位器至少部分围绕每个短棒；它具有第一限位器，该第一限位器被布置为它阻止残电极向前轴向移动；以及第二限位器，该第二限位器相对于第一限位器轴向偏移，并且被布置为它阻止套管向前轴向移动。通常，第一和第二限位器仅部分围绕短棒，致使限位器可以让倒立的分枝烛台形状的阳极杆支柱的横向分枝自由穿过。但是，由于在套管剥离期间产生的力非常大，有利的是实现这样一种装置：虽然该装置让阳极杆支柱的横向分枝自由穿过，但是至少在套管剥离期间设有完全围绕短棒的第二限位器。下面实施例中描述的装置设有在阳极残电极剥离开始时完全围绕短棒的第二限位器。

根据本发明的限位器可以以单件制成，像DE 41 28 522中描述的板，该板包括与存在的短棒一样多的凹槽。换句话说，它可以是一块厚板，该板的一个表面(相当于第一限位器)设有围绕短棒的凹槽，该凹槽的底面相当于第二限位器。但是，这种板根据本发明会非常厚，这是因为在第一和第二限位器之间的高度差距仅基本等于套管的高度，通常约130毫米。可以有利地使用薄板，但是它必须足够坚固以承受剥离阶段产生的力，该板具有一个表面，该表面充当第二限位器，并且，其上固定有围绕着用于短棒的凹槽并且至少部分围绕所述短棒的轴向壁，该轴向壁通常是圆柱体或棱柱体的形状，它的高度基本等于套管的高度，它的自由端充当第一限位器。

但是限位器还可以如DE 44 10 599中一样由定制装置或单元组成，该单元提供专门的和独立的围绕每个短棒的支撑，因为这样的单元产生的对阳极支柱的破坏性横向力更小。在下面详述的实施例中提出的装置由比DE 44 10 599中的装置轻巧的定制装置组成。它还具有这样的特殊特点：具有由围绕每个短棒均匀分布的小平面的组合组成的第一限位器。在下面的实施例中，这些具有非常小的表面积的小平面位于围绕冠状物均匀分布的销的末端，该冠状物的底部的顶面也用作中间的轴向限位器。由于所述销没有对准冲击装置的工具，在碳块上产生了弯曲应力，这使得更容易破碎残电极。

在下面给出的实施例中，所述单元包括一个外套筒和一个能够在所述外套筒内部移动的内套筒，所述外套筒的顶端与机器框架连接，所述外套筒的底端部分地围绕相关的短棒并且具有一个充当第一限位器的表面，所述内套筒具有一个下盘，该下盘当所述内套筒向上轴向抵靠一个与机器框架连接的壁时充当所述第二限位器。另外，该外套筒的底端设有轴向销，该轴向销的端面充当第一限位器。所述内套筒由一对能够张开以让阳极支柱的横向臂穿过的夹爪组成。

用冲击装置或专门的驱动装置移动耗尽阳极(或不合格的新阳极)，直到残阳极向上轴向抵靠第一限位器。冲击装置使得阳极残电极的下部移动，同时它的上部被阻挡。这样将负荷施加在所述残电极上，致使残电极破碎并且碎片接连地从残电极脱离。如上所述，使用通常是刀子的特殊装置有利地完成该残电极破碎的第一阶段，该刀子例如放置在短棒的空间布局的一个或多个对称面中。

为了促进在远离短棒的区域中残电极的破碎，限位器有利地设有朝下且围绕短棒均匀分布的轴向销。这些销的端面可以构成所述第一限位器。当大部分残电极被破碎且脱离时，仍有依然附在短棒附近的部分，该短棒因此未被第一限位器固定。随着冲击装置继续向前移动，轴向突起最终与剩余残电极接触，对准短棒作用，使得它们轴向移动。只要套管未被第二限位器固定，剩余残电极主要由于凹槽的内壁的摩擦而受到剪切力。以这种方式，完成了附在短棒周围的残电极的剩余部分的破碎。在该方法的这个阶段，可以注意到在第一限位器和第二限位器之间的大的轴向偏移的优点：这能够在没有套管开裂风险的情况下完成阳极残电极剥离。根据本发明，选择大于或基本等于轴套高度的轴向位移，即，通常大于所述套管高度的一半并优选至少等于所述高度。

该位移还能够限定一段时间，在该段时间期间可以决定停止向前的移动或甚至稍微向后移动，通常移动约套管高度一半的距离，以便于脱离并且使得残电极的最后碎片被收集并且被送到压碎装置和碳块制造厂。一旦该废物已从接收区域移走，再一次启动冲击装置：它继续轴向移动，致使套管被第二限位器阻挡而停止。

当套管被第二壁固定时，冲击装置的轴向突起继续向前移动，产生大的剪切力，该剪切力直接作用在短棒和套管之间的界面，所述套管以从短棒脱离而结束。因为轴向突起设计为不阻挡套管，该套管落到刚把残电极碎片清理掉的接收区域，剩下的事情就是把所述套管移走，将其分割、喷丸加工然后送到熔炼炉。

因此，借助第一限位器和第二限位器之间的轴向位移，通过微弱的剪切移动完成了阳极残电极剥离，避免了不当脱离套管的风险。以这种方式，阳极残电极破碎阶段和涉及剥离套管的阶段更容易被分开，同时更确定仅在第一阶段回收碳碎片。另外，在两个限位器之间的大轴向位移能够避免使用细长的因而易坏的冲头，或者避免使用额外的装置，例如留住套管的电磁铁。采用本发明的方法，当废物从阳极的剩余物上脱离时，不需要使用除重力之外的任何手段来移走废物。通过两种操作之间的时间上的有效分离自动实现废物分离：阳极残电极先剥离，然后套管剥离。因此可设计一种廉价的、设计简单的分类装置：废物可以在落下时被导向以其性质区分的目的地，或者可以与至少一种移动装置结合使用共同的接收区域，该移动装置将所述废物导向以其性质区分的目的地。

例如，可以在阳极的剩余碎片下，优选在冲击装置下放置一个倾斜的屏障，该屏障阻止碳废物落下并且使它沿给定的方向反弹。当完成第一操作(阳极残电极剥离)时，转动所述倾斜的屏障，致使套管沿不同的方向抛出，优选沿相反的方向。

本发明的一个优选实施方案包括一个具有集成分类装置的阳极残电极剥离和套管剥离装置，该分类装置包括一个共用的能够收集碳废物和套管的接收板，在该板上刮刀以以下循环来回往复运行：

a)在第一操作(阳极残电极剥离)之后，驱动刮刀作横向运动以将碳废物推到位于废物接收区域外侧的第一传送区域，在该第一传送区域残电极碎片通常通过在附近、例如沿机器的侧面运转的传送带被送到碳块配置部门；

b)在第二操作(套管剥离)期间，刮刀在该第一传送区域保持静止；

c)在第二操作之后，驱动刮刀沿与前一方向相反的方向作横向运动，再次穿过该废物接收区域并且将套管推到位于该废物接收区域外侧的第二传送区域，在该第二传送区域该套管通常通过在附近、例如沿机器的侧面运转的传送带被送到熔炼炉；

d)在下一循环的第一操作(阳极残电极剥离)期间，该刮刀在该第二传送区域保持静止。

有利地，接收工作台包括一个锚定在地面上的框架，该框架在其顶部上有一个坚固的工作台。这两个部件通过在废物落下时吸收冲击的弹性连接件相互固定，该弹性连接件通常是橡胶吸振立柱。还优选地是，整个装置设有除尘网络。具体地说，阳极剥离区域、废物接收区域以及废物落到移动传送带的区域被完全罩盖并且连接到所述除尘网络。

本发明的另一主题是一种阳极残电极剥离和套管剥离机器，该机器能够实施上述的本发明的方法，能够剥离耗尽阳极和不合格的新阳极，该机器包括限位器和冲击装置，所述冲击装置可使用驱动装置沿所述限位器方向移动，所述限位器至少部分围绕阳极杆支柱的每个短棒，并且具有阻挡残电极前进的第一限位器，所述限位器设有围绕每个短棒的凹槽，该凹槽提供了阻止所述套管向前移动的第二限位器，所述机器的特征在于：所述第一限位器和所述第二限位器之间的轴向距离大于或基本等于所述套管的高度。

该机器可以具有上述和下面实施例中描述的附加特征或变体，具体地说，具有包括由外套筒和在该外套筒内滑动的内套筒组成的单元的限位器；具有这样的冲击装置：它具有在短棒的至少一个对称面内布置的刀和与短棒对准的冲头，该冲击装置由一套不位于废物接收区域内的驱动装置移动；以及集成到所述机器中的分类装置，该分类装置包括来回移动的刮刀。

附图说明

图1为仰视透视图，示意性地展示了用于实施本发明方法的一个具体机器的内部，该机器处于耗尽阳极或不合格的新阳极(在此显示)被安装进机器中并处于冲击装置和限位器之间的时刻。

图2为俯视透视图，示意地详细说明了图1中示出的机器的限位器的一个单元。除了与所述单元相关的短棒之外，杆和阳极支柱表示为线框示意图。示出了该方法的两个不同阶段：

(2a)起动阶段，在耗尽阳极沿轴向向上抵靠第一限位器之前，以及

(2b)套管剥离阶段的开始，当套管沿轴向向上抵靠第二限位器时。

图3为仰视透视图，示意性地示出了处于图2b)之前阶段的相同装置，此处示出了冲击装置。该在先阶段对应于短棒上升的开始，该短棒具有进入限位器凹槽内的含碳材料套管或表面附着物(未示出)。

图4示出了集成进上述机器中的装置的主视图，该装置通过刮刀能够分别移走残电极碎片和套管。

实施例(图1至图4)

根据本发明的方法在此基于用来实施它的、如图1至图4中所示的具体机器进行说明。

耗尽阳极100包括一个由导电金属制成的杆120以及一个由含碳材料制成的残电极110。在该杆和该含碳材料本体之间的连接是通过钢支柱121实现的，该支柱与该杆的底部相连并且通常是倒立的分枝烛台的形状，该分枝烛台的每个分枝123与一个短棒122连接。在该实施例的具体情况中，该含碳本体通过4个短棒122固定到该杆上。在该含碳本体和每个短棒之间的机械连接以及电连接是由一个铸铁套管130实现的。

耗尽阳极100被竖直插入阳极残电极剥离和套管剥离机。该残电极110和阳极支柱120被插在一个限位器200和一个冲击装置300之间。

该冲击装置300被一套竖直运动的千斤顶(未示出)驱动。为了避免妨害接收工作台，该千斤顶被偏置并且工作在一厚横梁310上，该横梁的长度大于残电极110的长度。该横梁310由工作在所述横梁的两端的两个千斤顶驱动(未示出)，从而在所述横梁下产生一个没有任何障碍的空闲空间，该空间能够收集已从残余阳极碎片上分离并已落下的废物。

该冲击装置包括基本与每个短棒122对准的冲头320。在此，存在两种不同的冲击装置：未与短棒对准的尖突起和刀330，以及所述冲头320，该冲头呈低长度直径比的锥形，具有一个碰撞直径(diameter of attack)小于短棒122的直径的圆端321。当该残电极破碎程度足够时，这些冲头到达短棒的底部附近，并与短棒对准。它们使得短棒及其含碳材料的残余附着物向上进入被加工到限位器的外部套筒210中的孔中。内部套筒220通过套管被短棒移动，直到它们被一个与机器的框架相连的固定壁400固定住。然后内部套筒的下盘221充当第二限位器225。

根据由四个短棒122的布局组成的几何结构的对称平面布置所述尖突起，这使得可以均匀地冲击残电极，并且避免形成可能使杆支柱121甚至阳极杆120弯曲的横向力。

限位器200在此是一套四个定制单元(200.1，200.2，200.3，200.4)，每一个单元都部分围绕一个短棒122，使得所述短棒和与它连接的杆支柱的横臂123能够在竖直方向自由地移动。

每个单元都由外套筒210组成，该外套筒的顶端与机器框架相互连接，该外套筒的底端216是一个部分围绕相关的短棒122的冠状。该底端设有销215，该销的底面是阻止该残电极110向前移动的第一限位器211的组成部分。通常，销的所有底面占用该底端216表面的10％到20％。设置于外套筒210上并延伸至所述第一限位器的轴向切口使得阳极支柱的横臂123可以在竖直方向上自由移动。

每个单元还包括一个由一对夹爪2201和2202组成的内套筒220。该内套筒220可以在该外套筒210里移动一段至少等于套管高度的距离H。当内套筒220沿轴向向上抵靠壁400时，下盘221充当第二限位器225。在该后一几何构造中，外套筒210的内部构成具有第二限位器225的凹槽230。

当阳极残电极110安装在冲击装置300和限位器200之间时(图2a)，夹爪2201和2202张开以让阳极支柱的横臂123穿过。当夹爪2201和2202闭合时，它们形成第二套筒或内套筒220，该第二套筒或内套筒220的内部直径比短棒122的稍大。该内套筒220还具有一个轴向切口223，该切口223使得阳极支柱的横向分枝123可以自由移动。但是，在此，夹爪2201和2202的底端结合在一起形成下盘221，该下盘完全围绕短棒122并具有孔，该孔的内部直径近似于短棒的直径，比套管的外部直径小很多。以此，当套管上升时，它们推动内套筒220。夹爪2201和2202绕与杆410相互连接的水平轴A1和A2转动，该杆能在壁400内滑动很大一段间距。这套夹爪2201和2202以及杆410构成一个灵活组件，它可以实现定制的中心定位并可将内套筒220与每个短棒122的轴线对准。

当内套筒最终被壁400阻挡时，通过使套管130固定不动，内套筒220的下盘221充当第二限位器225。冲头320继续向上推动短棒122。从而使套管/短棒的接触面受到强大的剪切力。

使用这套独立的限位器单元(200.1，200.2，200.3，200.4)，由于短棒的下表面没有完全在同一水平面而产生横向力的风险更小了。另外，在此种情况下，与还没被轴向固定的套管连接的短棒仍朝第二限位器自由地轴向移动，但是它们受到与它们连接的内套筒220的保护，该内套筒防止它们在所述横向力的作用下转动或剪断。

如果阻止夹爪2201和2202径向张开，则进一步提高了内套筒220对套管剥离中涉及的力的抵抗。为了实现这个目的，所述夹爪的外壁设有立柱229，该立柱径向抵靠于位于外套筒210的内壁上的销219上(见图2b中的圈内区域Z)。

在图1中，不会观察到第一限位器211和下盘221之间明显的轴向位移，因为在该构造中内套筒220位于底部。这时下盘221并不充当限位器。内套筒220本身向外套筒210内自由地移动一个高度H，直到它的顶端222遇到与机器框架连接的固定壁400。当所述顶端222遇到该固定壁400时，在第一限位器211和第二限位器225之间的轴向位移比套管130的高度(在本例中是130毫米)稍大。

由在与机器框架连接的外套筒内滑动的内套筒组成的这些定制单元，可以实现一个与施加到与它们连接的短棒附近的负荷相适应的轴向反应。这具有这样的优点：产生更少的对杆和阳极支柱有害的横向力。这些单元合在一起能够实现一个紧凑的限位器。

剥离过程按以下所述进行：

耗尽阳极(或不合格的新阳极)被一个直接作用于阳极杆的独立拖动装置竖直移动，直到残电极110轴向向上抵靠第一限位器211；夹爪2201和2202张开以让阳极支柱的横臂123穿过，然后再将它们闭合；

冲击装置300使得残电极110的下部移动，同时它的上部被阻挡。这施加负荷到所述残电极上，致使该残电极破碎并且碎片从该残电极上接连地脱离；

残电极破碎的第一阶段由刀330实施；为了促进残电极破碎，外套筒210的底端216有利地设有指向下方并均匀分布的轴向销215。第一限位器211由销215的所有底面组成，该销具有低的表面积。所述销没有与冲击工具330和320对准，并且在碳块中产生弯曲应力，这使得更容易破碎残电极；

外套筒210的底端216在残电极破碎期间也可以用作一个中间的轴向限位器；

当大部分残电极被破碎并分离时，存在还附在短棒122附近的部分，该短棒因此没有被第一限位器固定；

随着冲击装置继续向前移动，冲头320最终与剩余残电极形成接触，对准短棒进行作用，使它们插入通过给外套筒210开孔制成的凹槽，并且与内套筒220结合起来。只要套管没被固定，剩余残电极就会受到剪切力，该剪切力继续破碎它，但这些力主要是由于与外套筒210的孔的摩擦，是相对较弱的并且撕裂套管的风险小。以这种方式完成附在支柱周围的剩余的残电极块的破碎；

大致当内套筒220轴向向上抵靠固定壁400时，冲击装置300被阻止向前移动，结果，套管130因被此时充当第二限位器225的下盘221阻挡而停下来。通常，当通过使用位置传感器，发现内套筒220的顶端222在距限位器400的几毫米范围内时，该装置停止。将该装置向后拉一点，以分离并接收残电极最后的碎片；去除了所有的含碳废物；

再次开动该冲击装置；产生大的剪切力，该剪切力直接施加到短棒122和套管130之间的界面；套管弯曲、撕裂并最终与短棒分离，并且落到已将残电极碎片清理出去的接收区域；

将套管送至熔炼炉。

用于该方法的机器还具有一个集成的分类装置500，该分类装置包括一个用于收集废物的接收板510，使刮刀520在该接收板上在垂直于冲击横梁310的方向上以来回运动的方式往复运行：

a)在第一操作(阳极残电极剥离)之后，驱动刮刀520以横向运动将含碳废物推到第一传送区域530，在该第一传送区域残电极碎片落在沿机器的侧面放置的传送带531上；

b)在第二操作(套管剥离)期间，刮刀在该第一传送区域530中保持静止；

c)在第二操作之后，驱动刮刀520沿一个与前一方向相反的方向作横向运动，反向穿过该废物接收板区域510并且将套管推到第二传送区域540，在该第二传送区域该套管被倒在沿机器的另一侧面放置的传送带541上；

d)在下一循环的第一操作(阳极残电极剥离)期间，该刮刀520在该第二传送区域540保持静止。

接收工作台包括一个锚定在地面上的框架511，该框架在其顶部上具有一个坚固的工作台。这两个部件通过橡胶吸振立柱513固定在一起。整个装置设有除尘网络550。具体地说，阳极剥离区域、废物接收区域以及废物落到传送带的区域被完全罩盖并且连接到该除尘网络。

刮刀520由两套两个滚轮导向，该滚轮在位于该刮刀两侧上的两个U形铁中滚动。它在接收板的顶面上滑动并且被具有两条链的绞盘系统驱动，该绞盘系统由安装在该工作台的固定框架的一端的减速传动装置驱动。

Claims (32)

1.一种用于分离粘在耗尽阳极上的阳极残电极(110)和套管(130)的方法，包括以下步骤：

a)将残电极(110)放置在限位器(200)和冲击装置(300)之间，所述冲击装置能够通过使用驱动机构向所述限位器移动，所述限位器至少部分围绕阳极杆支柱(121)的每个短棒(122)并且具有阻止残电极向前移动的第一限位器(211)，所述限位器设有围绕每个短棒的凹槽(230)，该凹槽具有阻止所述套管向前移动的第二限位器(225)；

b)将耗尽阳极一直移动到残电极被所述第一限位器阻挡；

c)将所述冲击装置朝该限位器移动，致使它与所述阳极残电极接触，并且在所述残电极上施加能使该残电极破碎并且使碎片从该残电极上分离的力；

d)去除残电极的碎片；

e)所述冲击装置继续移动，致使套管被第二限位器阻挡并且与短棒分离；

f)所述冲击装置停止并返回；

所述方法的特征在于：所述第一限位器和第二限位器之间的轴向距离大于或等于所述套管的高度。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述凹槽具有一个容纳一个与所述短棒共轴的圆柱的形状。

3.根据权利要求1或2的方法，其中所述冲击装置设有包括轴向突起(320)的冲击工具(320，330)，该突起至少在步骤c)结束时以及在步骤e)期间，对准每个短棒(122)。

4.根据权利要求1或2的方法，其中所述冲击装置设有冲击工具(320，330)，该冲击工具包括尖轴向突起(330)，该突起未与短棒对准；以及冲头(320)，该冲头对准每个短棒(122)，具有直径小于短棒直径的圆端(321)。

5.根据权利要求4的方法，其中所述冲头是截平的锥体形状并且具有低长度直径比，高度和平均直径之比小于1。

6.根据权利要求1或2的方法，其中所述限位器是一块厚板，相当于第一限位器的该板的一个表面设有围绕短棒的凹槽，该凹槽的底面相当于第二限位器。

7.根据权利要求1或2的方法，其中所述限位器是一块板，该板具有一个充当第二限位器的表面，并且，该表面上固定有围绕着为短棒保留的凹槽并且至少部分围绕所述短棒的轴向壁，它的高度等于套管的高度，它的自由端充当第一限位器。

8.根据权利要求1或2的方法，其中所述限位器由提供专门的、独立的围绕每个短棒的支撑的单元组成。

9.根据权利要求1或2的方法，其中所述第一限位器由一套围绕每个短棒均匀分布的小平面(211)组成。

10.根据权利要求8的方法，其中所述单元包括一个外套筒(210)和一个能够在所述外套筒内部移动的内套筒(220)，所述外套筒的顶端与机器框架连接，所述外套筒的底端(216)部分围绕相关的短棒(122)并且具有一个充当第一限位器(211)的表面，所述内套筒具有一个下盘(221)，该下盘当所述内套筒向上轴向抵靠一个连接于机器框架上的壁(400)时充当所述第二限位器(225)。

11.根据权利要求10的方法，其中该外套筒的底端(216)设有轴向销(215)，该轴向销的端面充当第一限位器(211)。

12.根据权利要求1或2的方法，其中在步骤c)结束时阻止该冲击装置向前移动，并且使其稍微向后移动，以便于残电极碎片的脱离、接收和移除。

13.根据权利要求12的方法，其中在步骤c)结束时阻止该冲击装置向前移动，并且使其稍微向后移动套管高度一半的距离，以便于残电极碎片的脱离、接收和移除。

14.根据权利要求1或2的方法，其中所有废物脱落并靠重力落下，并且在废物落下时将其导向以其性质区分的目的地。

15.根据权利要求1或2的方法，其中所有废物脱落并靠重力落入一个由移动装置(520)横穿的共同的接收区域(510)，该移动装置将所述废物导向以接收的废物的性质区分的目的地(530，540)。

16.根据权利要求15的方法，其中一个倾斜的屏障放置在阳极碎片的下面以阻止含碳废物落下并且使它沿给定的方向反弹，当步骤c)结束时使得该屏障转动，致使套管沿与残电极碎片采取的方向不同的方向抛出。

17.根据权利要求15的方法，其中使用了一个分类装置，该分类装置包括一个能够收集含碳废物和套管的接收板(510)，在该板上使刮刀(520)根据以下循环来回往复运行：

a)在阳极残电极剥离的步骤之后，驱动该刮刀横向运动以将碳废物推到位于该废物接收区域(510)外侧的第一传送区域(530)，在该第一传送区域残电极碎片被送到碳块配置部门；

b)在套管剥离的步骤期间，刮刀在该第一传送区域保持静止；

c)在套管剥离的步骤之后，驱动刮刀沿一个与前一方向相反的方向作横向运动，再次穿过该废物接收区域(510)并且将套管推到位于该废物接收区域外侧的第二传送区域(540)，在该第二传送区域该套管被送到熔炼炉；

d)在下一循环的阳极残电极剥离的步骤期间，该刮刀在该第二传送区域保持静止。

18.一种用来从阳极(110)上分离含碳块以及分离附在阳极上的套管(130)的机器，包括限位器(200)和冲击装置(300)，所述冲击装置通过使用驱动装置向所述限位器移动，所述限位器至少部分围绕阳极杆支柱(121)的每个短棒(122)并且具有阻挡残电极前进的第一限位器(211)，所述限位器设有围绕每个短棒的凹槽(230)，该凹槽形成阻止所述套管向前移动的第二限位器(225)，所述机器的特征在于：所述第一限位器和所述第二限位器之间的轴向距离大于或等于所述套管的高度。

19.根据权利要求18的机器，其特征在于：所述凹槽具有一个容纳与所述短棒共轴的圆柱的形状。

20.根据权利要求18或19的机器，其中所述凹槽的侧壁具有山脊和/或肋板。

21.根据权利要求20的机器，其中所述凹槽的侧壁具有螺旋状的山脊和/或肋板。

22.根据权利要求18或19的机器，其中所述冲击装置设有对准每个短棒(122)的轴向突起(320)。

23.根据权利要求18或19的机器，其中该冲击装置由一套位于废物落下和接收区域以外的千斤顶驱动。

24.根据权利要求18或19的机器，其中所述冲击装置设有冲击工具(320，330)，该冲击工具包括尖轴向突起(330)，该突起未与短棒对准；以及对准每个短棒(122)的冲头(320)，该冲头具有一个直径小于短棒的直径的圆端(321)。

25.根据权利要求24的机器，其中所述冲头是截平的锥体并且具有低的长度直径比，高度和平均直径之比小于1。

26.根据权利要求18或19的机器，其中所述限位器由在每个短棒周围提供专门和独立支撑的单元(200.1，200.2，200.3，200.4)组成。

27.根据权利要求18或19的机器，其中所述第一限位器由一套围绕每个短棒均匀分布的小平面(211)组成。

28.根据权利要求26的机器，其中所述单元包括一个外套筒(210)和一个可以在所述外套筒内移动的内套筒(220)，所述外套筒的顶端与机器框架连接，所述外套筒的底端(216)部分围绕相关的短棒(122)并且具有充当第一限位器(211)的表面，所述内套筒具有一个下盘(221)，该下盘在所述内套筒向上轴向抵靠与机器框架连接的壁(400)时充当所述第二限位器(225)。

29.根据权利要求28的机器，其中该外套筒的底端(216)设有轴向销(215)，该轴向销的端面充当第一限位器(211)。

30.根据权利要求28的机器，其中所述内套筒由一对夹爪(2201和2202)组成，该夹爪可以张开让阳极支柱的横臂(123)穿过。

31.根据权利要求18或19的机器，其中该冲击装置由一套位于废物落下和接收区域以外的千斤顶驱动。

32.根据权利要求18或19的机器，其特征在于：它还包括一个分类装置，该分类装置包括一个能够收集含碳废物和套管的接收板(510)，使刮刀(520)在该接收板上来回往复运行，以使得沿一个给定方向收集含碳废物并且沿相反的方向收集套管。

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