CN102121122A - 一种电解铝生产过程中更换阳极的方法及装置 - Google Patents

一种电解铝生产过程中更换阳极的方法及装置 Download PDF

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王二体
张玉辉
侯飞瑞
赵红军
范岩峰
崔永亮
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Abstract

本发明公开的电解铝生产过程中更换阳极的方法，涉及电解铝生产技术领域，所述方法为：将冷残极从换热柜(1)中取出装运出电解车间，将热残极(8)从电解槽中拔出，将热残极置于换热柜热区(5)内与冷区(6)的冷新极(9)密闭换热，将预热后的冷新极从换热柜冷区中取出装入电解槽，将冷新极置于换热柜冷区内预热；本发明还公开了实现上述方法的换热柜装置，换热柜设为冷区和热区，两区内部相通；所述冷区和热区侧壁上设有碳块进出口保温密封门(2)，所述冷区和热区顶部上设有阳极导杆进出口保温密封门(3)；所述阳极导杆进出口保温密封门上设有阳极导杆进出口凹槽(4)；该方法能够减小换极操作对电解槽的影响，节能环保，方便操作。

Description

一种电解铝生产过程中更换阳极的方法及装置
技术领域
本发明涉及电解铝生产技术领域，具体是涉及电解铝生产过程中更换阳极的方法及装置。
背景技术
在电解铝生产过程中，预焙阳极厚度由于不断的消耗而逐渐减小，到厚度减小到一定程度时就需要将其作为残阳极（以下简称残极）拔出，更换为一组新阳极（以下简称新极），因此电解铝生产的换极操作就是定期必需的工作。根据生产实践，结合图1，传统的定期换极操作方式：将热残极从电解槽中拔出，之后直接将常温冷新极装入电解槽，将拔出的热残极自然冷却，将冷却后的冷残极转运出电解车间。这种传统的换极操作方式对电解生产造成一定程度的危害，主要表现在以下几方面：
1、造成温度波动：现代电解铝的生产采用的熔盐电解工艺要求电解槽的温度必须保持在945-955℃之间，在所有电解槽的操作中，换极操作是对温度影响最大的，随着残极的拔出，其所含的热量也随之被带出系统，造成能量损失；同时，常温状态下的新极再装入电解槽后，达到电解槽的所需温度过程中又会吸收大量的系统热能，这样的一出一吸就造成了很大的温度降低和能量损失，造成电解槽的温度波动。
2、造成粉尘污染：为了保持电解槽相对稳定的电解温度，电解槽反应区上部建立了一层由电解质和氧化铝等原料组成的覆盖层，在换极操作过程中，被拔出的残极上部覆盖层也会被一同带走，在传统的自然冷却过程中，覆盖层中的一部分物料会以粉尘的形式随着空气的对流扬撒在环境中，造成粉尘污染。
3、造成新极的损伤：电解槽的预焙阳极是一种特殊的碳素材料，导热率不高，常温状态下的冷新极装入电解槽后，浸入到高温电解质中，会由于膨胀不均而出现造成损伤，出现裂纹甚至掉块。
4、影响电流分布：常温下的冷新极在放入电解槽中时，液态电解质会遇冷而凝固在新极底部形成一层结壳，影响导电性能，同时新极的导电性与温度成正比关系，所以新极的导电滞后性较大，大约在更换后16个小时后才能达到最大值，这就会影响电解槽的电流分布而影响电解槽的稳定。
因此传统的电解铝换极操作不利于电解生产的节能减排，需要一种新的换极方法进行替代。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够减小换极操作对电解槽的影响，节能环保，方便操作的电解铝生产更换阳极的方法及其装置。
本发明创造是通过以下技术方案来实现的：
本发明的更换阳极的方法，依次通过以下工序实现：将冷残极从换热柜中取出装运出电解车间，将热残极从电解槽中拔出，将热残极置于换热柜热区内与冷区的冷新极密闭换热，将预热后的冷新极从换热柜冷区中取出装入电解槽，将冷新极置于换热柜冷区内预热。
实施本发明时，所用的换热柜由型钢做成框架式结构，换热柜设为冷区和热区，所述冷区和热区内部相通；所述冷区和热区侧壁上设有碳块进出口保温密封门，所述冷区和热区顶部上设有阳极导杆进出口保温密封门；所述阳极导杆进出口保温密封门上设有阳极导杆进出口凹槽。
进一步的，所述冷区柜体高度高于热区。
进一步的，换热柜底部设置导热装置，换热柜内砌筑保温耐火材料，换热柜侧壁和顶盖敷设金属壁板，换热柜外围加装绝热保温材料。
进一步的，所述碳块进出口保温密封门和阳极导杆进出口保温密封门通过转轴铰链固定于换热柜侧壁和顶盖上。
更进一步的，所述碳块进出口保温密封门和阳极导杆进出口保温密封门与柜体咬合处设置软性耐热密封材料。
为更好的实施本发明创造，所述换热柜为移动式。
由于采用了上述技术方案，本发明创造具有如下有益效果：
1、本发明提供的电解铝生产阳极更换新方法可以利用热残极的余热加热准备装槽的冷新极，将热残极从电解槽中带出的能量通过新极再返回到电解槽中，减小电解槽中的温度波动和能量的补充，减少总体的能量消耗；减少热残极携带物的粉尘污染，改善电解生产环境：另外还可以减小新极受到的热冲击，避免新极热损坏，同时是新极的导电性能得到提高，提高电能利用率。
2、本发明中的换热柜可以将残极和残极表面覆盖料所携带的热量最大限度的密封在换热柜中，并通过传导、对流和辐射的传递途径，转移到新极和其覆盖料上，具有良好的换热效果。
3、本发明提供的方法简单易行，换热柜结构简单，坚固耐用，使用和维护方便，换热效率高，在电解铝行业推广后具有良好的经济和环境效益。
附图说明
图 1 为电解铝生产更换阳极的传统方法流程图；
图 2 为电解铝生产更换阳极的新方法流程图；
图 3 为电解铝生产结合换热柜布局更换阳极的新方法流程图；
图 4 为换热柜结构示意图；
图 5为换热柜内设置预焙阳极的结构示意图；
图中：1—换热柜；2—碳块进出口保温密封门；3—阳极导杆进出口保温密封门；4—阳极导杆进出口凹槽；5—热区；6—冷区；7—导热装置；8—热残极；9—冷新极。
具体实施方式
本发明实施时在电解铝生产车间设置移动式的换热柜，所述换热柜是一种带有密封门和导热装置的保温柜。
结合图4和图5，换热柜1具体结构设置为，由型钢做成框架式结构，设为冷区6和热区5；换热柜底部具有稳定的结构和支撑托重能力。换热柜内砌筑保温耐火材料后在底部安装导热装置7，换热柜侧壁和顶盖敷设金属壁板，外围加装绝热保温材料。其中，冷区6高度高于热区5，且冷区和热区内部相通；冷区和热区侧壁上设有碳块进出口保温密封门2，冷区和热区顶部上设有阳极导杆进出口保温密封门3；阳极导杆进出口保温密封门上设有阳极导杆进出口凹槽4。碳块进出口保温密封门和阳极导杆进出口保温密封门通过转轴铰链固定于换热柜侧壁和顶盖上，且碳块进出口保温密封门2和阳极导杆进出口保温密封门3与柜体咬合处设置石棉布等软性耐热密封材料。所述保温密封门作为密封残极和新极装柜时进出口，便于残极和新极取出和装入时的操作。
结合图2和图3，进行换极操作时，将换热后的冷残极从换热柜热区即残极冷却区中取出装运出电解车间，为便于操作，冷残极从碳块进出口保温密封门进出，阳极导杆从阳极导杆进出口凹槽进出；将热残极8从电解槽中拔出，置于换热柜内热区与换热柜冷区即新极预热区内的冷新极9密闭换热，将预热后的热新极从换热柜中冷区取出装入电解槽，为便于操作，预热后的热新极从碳块进出口保温密封门进出，阳极导杆从阳极导杆进出口凹槽进出；将冷新极置于换热柜冷区内预热。
本发明的实施工艺相比于传统的换极操作工艺，利用了热残极所携带的热能预热冷新极，减少了电解槽的热损失，提高了能量的利用率。

Claims (7)

1.一种电解铝生产过程中更换阳极的方法，其特征在于：依次通过以下工序实现：将冷残极从换热柜(1)中取出装运出电解车间，将热残极(8)从电解槽中拔出，将热残极(8)置于换热柜热区(5)内与冷区(6)的冷新极(9)密闭换热，将预热后的冷新极(9)从换热柜冷区(6)中取出装入电解槽，将冷新极(9)置于换热柜冷区(6)内预热。
2.实施权利要求1所述的电解铝生产过程中更换阳极的方法时，所用的装置为换热柜，其特征在于：所述换热柜(1)由型钢做成框架式结构，换热柜设为冷区(6)和热区(5)，所述冷区和热区内部相通；所述冷区和热区侧壁上设有碳块进出口保温密封门(2)，所述冷区和热区顶部上设有阳极导杆进出口保温密封门(3)；所述阳极导杆进出口保温密封门上设有阳极导杆进出口凹槽(4)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述冷区(6)柜体高度高于热区(5)。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述换热柜底部设置导热装置(7)，所述换热柜内砌筑保温耐火材料，所述换热柜侧壁和顶盖敷设金属壁板，所述换热柜外围加装绝热保温材料。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述碳块进出口保温密封门(2)和阳极导杆进出口保温密封门(3)通过转轴铰链固定于换热柜侧壁和顶盖上。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述碳块进出口保温密封门(2)和阳极导杆进出口保温密封门(3)与柜体咬合处设置软性耐热密封材料。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述换热柜(1)为移动式。
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