CN102251258A - 设置有流入推压式加料装置的氧化铝加料系统装置 - Google Patents

Abstract

铝电解槽设置有流入推压式氧化铝加料系统装置，主要应用于铝电解槽氧化铝系统的设计、制造与安装以及铝电解槽的生产与应用。其特征是采用导料管连续流入加料与柱塞推料棒挤压推入两种方式相结合全程管道式输送加料机构装置，将氧化铝粉料通过管道连续输送添加到电解质溶液层中。可使得电解质溶液层内的物料平衡点趋于直线型，因而可以减少因电解质中氧化铝成分含量即氧化铝浓度波动变化而引起的物料不平衡，所造成的铝电解质液层电压波动及其产生无功电阻损耗，减少了槽效应的发生，达到提高电流效率，降低电解铝生产电耗，减少了氧化铝粉尘排放损失，保护生态环境的目的。

Description

设置有流入推压式加料装置的氧化铝加料系统装置

技术领域：设置有流入推压式加料装置的氧化铝加料系统装置是一种新型的铝电解槽氧化铝加料系统装置，主要应用于铝电解槽氧化铝系统的设计、制造与安装以及铝电解槽的生产与应用。

技术背景：现通用的铝电解槽氧化铝加料系统装置，主要由风动溜槽(浓相输送管道)、加料箱、定容下料器，等部件组成的氧化铝输送系统装置和点式间隔打壳气缸下料装置所构成。

当铝电解槽进行电解铝生产时，浓相输送装置的风动溜槽将氧化铝粉输送到加料箱中，经过启动闭合开关将氧化铝粉，存储到定容下料器中。在向铝电解槽内的电解质溶液添加氧化铝粉实施加料的动作程序时，氧化铝加料系统的点式间隔打壳下料装置，先开启打壳气缸，由打壳气缸内的活塞带动气缸导向连杆和打壳锤头进行往复运动，靠打壳锤头的冲击力，先将电解质溶液层上面的电解质和氧化铝构成的冷凝结壳层击穿，形成一个氧化铝粉可以流入到电解质溶液层的孔洞型通道，俗称下料孔，再开启设置在氧化铝加料箱上的定容下料器的阀门，使得氧化铝粉经过氧化铝下料管和打壳锤头侧部，电解质结壳层上部的空间，靠自由落体运动的惯性，流入到下料孔中，添加到电解质溶液层中，完成一个下料程序，当电解质溶液层内的氧化铝经过一定的时间，分解消耗减少到一定量时，再由氧化铝加料装置执行下一个间隔的打壳下料料程序。

现通用的铝电解槽的氧化铝加料系统装置，即加料箱、点式间隔打壳下料装置主要存在以下缺点和不足：

1、打壳锤头在频繁的打击电解质冷凝结壳的过层中，与电解质结壳产生摩擦，和打壳在冲击运动到电解质溶液层内与电解质接触后产生电化学侵蚀，致使打壳锤头锤体磨损消耗严重，损耗较快，平均3-5个月就得更换。

2、当打壳锤头在磨损消耗变短和变细后，打壳锤头丧失打壳击穿结壳层下料孔洞的功能，无法将结壳层的下料孔洞打开或打开的部规则，致使氧化铝粉无法全部添加到电解质溶液层中或添加量不准确，从而导致电解质溶液层内的氧化铝浓度的不均匀，影响电解槽的物料平衡，造成电解槽电流效率的降低。

3、在铝电解槽内，当打壳锤头将下料孔洞打开后，氧化铝粉在经过下料管端口注入到下料孔内的电解质溶液层中时，要经过电解槽内的开放的负压空间，由于氧化铝是粉状物料，易使得氧化铝物料在电解槽内的负压空间内飞扬，被铝电解槽的排烟除尘系统抽吸出电解槽外，不能参加电解反应，造成物料输送和排烟除尘系统的功率浪费。

4、铝电解槽的生产过程，是个连续进行的热电化学反应过程，向电解质中添加氧化铝的过程也应该是一个精确连续的过程，现通用的铝电解槽氧化铝加料系统装置的点式打壳间隔加料装置形成的间隔下料方式，由于自身设计本身就不符合铝电解槽工作的原理，采用时点式间隔加料方式，维持电解质化学平衡的机理其原理是：让电解质内的物料平衡即氧化铝浓度的平衡维持在一个波峰曲线区间内，用一个物料平衡被破坏后，再进行滞后平衡修补的机理，实施氧化铝加料作业的过程。正是这种由于氧化铝加料系统的点式打壳间隔加料装置机构所决定的氧化铝加料方式，以及由此方式所决定的电解质溶液层内所滞后的物料平衡化学关系，使得铝电解槽的电流效率降低，并又造成加大了电流损耗和污染环境的槽效应状况的发生。

发明内容：为了使铝电解槽氧化铝加料系统装置满足铝电解槽热电化学反应机理的需要，致使电解质溶液中的氧化铝浓度趋于稳定在一个较小的线性区间范围内维持物料化学平衡，保障铝电解槽电解工艺状况的稳定，防止槽效应的发生，提高电流效率，降低电解铝的电耗，和改变克服上述现通用的氧化铝加料系统，即带有点式打壳间隔下料装置的铝电解槽氧化铝加料系统的上述缺陷，本发明提供了一种新型的铝电解槽氧化铝加料系统装置技术方案，即设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置。

该氧化铝加料系统装置的技术方案是：

设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置；由氧化铝输送系统装置和流入推压式氧化铝加料装置以及控制系统所组成。

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的流入推压式氧化铝加料装置在向铝电解槽添加氧化铝加物料时，采用导料管连续流入加料和柱塞推料棒挤压推入两种方式相结合的管式加料机构，将氧化铝粉料通过管道输送添加到电解质溶液层中。

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的流入推压式氧化铝加料装置由推压气缸机构和管式下料连接器机构两部分组，推压气缸机构，由推压气缸、导向连杆和柱塞推料棒所组成；管式下料连接器机构由导向下料管、氧化铝导料管和下料管端头所组成。

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的流入推压式氧化铝加料装置的推压气缸的底部设置一个下管式下料连接器，其管式下料连接器的导向下料管上端，作为设置在气缸下部导向连杆下端的柱塞推料棒的导向管，导向下料管的底端与管式下料管端头连接；氧化铝导料管下端与导向下料管进行相贯连接，氧化铝导料管的上端与氧化铝输送系统装置相连接。

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的氧化铝输送系统装置由氧化铝加压泵、变频驱动调速电机、压力平衡器、输送管道、流量控制调节阀组成的管道加压连续输送式系统装置；其流量控制调节阀出口端与流入推压式氧化铝加料装置的氧化铝导料管相连接。

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的氧化铝输送系统装置即管道加压连续输送式系统装置的压力平衡器上设置有压力计，流量控制调节阀上设置有电动调节装置。

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的控制系统，在与氧化铝加压泵、压力平衡器、输送管道、流量控制调节阀所组成的管道加压连续输送式系统装置配套时，该氧化铝加料系统装置的压力平衡器上设置的压力计信息反馈系统电路与铝电解槽的操控箱控制系统线连接，

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的氧化铝输送系统装置，用现通用的氧化铝输送系统装置改装配制成，该装置由风动溜槽、加料箱、以及定容下料器组成为风动溜槽式输送系统装置

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的氧化铝输送系统装置即风动溜槽式输送系统装置的定容下料器的出口与流入推压式氧化铝加料装置的导料管上端相连接。

依据上述技术方案，该氧化铝加料系统装置的控制系统，在与风动溜槽、加料箱、以及定容下料器组成的风动溜槽式输送系统装置配套时，其控制系统与铝电解槽操控箱系统相连接。

铝电解槽设置有流入推压式氧化铝加料系统装置，由于采用导料管连续流入加料与柱塞推料棒挤压推入两种方式相结合全程管道式输送加料机构装置，即流入推压式氧化铝加料装置，可将氧化铝粉料通过管道连续输送添加到电解质溶液层中，从而改变现有的铝电解槽氧化铝加料装置违背铝电解槽内的电解质分解氧化铝生产金属铝的热电化学反应过程是连续的机理，采用间隔打壳下料这一落后的铝电解槽生产工艺方式，可使得电解质溶液层内的物料平衡点趋于直线型，因而可以减少因电解质中氧化铝成分含量即氧化铝浓度波动变化而引起的物料不平衡，所造成的铝电解质液层电压波动及其产生无功电阻损耗，减少了槽效应的发生，达到提高电流效率，降低电解铝生产电耗，减少了氧化铝粉尘排放损失，保护生态环境的目的。

附图说明；本发明设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置的技术方案和特征结合实施例以及附图说明，则更加明了。

图1、流入推压式加料系统装置实施例1的立面示意图。

图2、设置有流入推压式加料系统装置的氧化铝加料系统装置的实施例2的局部示意图。

图3设置有流入推压式加料系统装置的氧化铝加料系统装置的实施例2的系统示意图

图4、设置有流入推压式加料系统装置的氧化铝加料系统装置的实施例3局部示意图。

图5、设置有流入推压式加料系统装置的氧化铝加料系统装置的实施例3系统示意图

其图中所示：1流入推压式氧化铝加料装置、2导向下料管、3导料管、4下料管端头、5管式下料连接器机构、6柱塞推料棒、7推压气缸、8导向连杆、9推压气缸机构、10氧化铝、11电解质溶液层、12电解质结壳层、13限位传感器、14换向阀、15氧化铝料输送系统装置、16变频驱动调速电机、17氧化铝加压泵、18压力平衡器、19输送管道、20流量调节阀门、21控制调整装置、22压力计、23分支管道、24控制系统、25槽控箱、26风动溜槽、27加料箱、28定容下料器、29铝液、30阳极碳块、31压缩空气管道，32风动溜槽。

具体实施例：

氧化铝加料系统装置的流入推压式氧化铝加料装置(1)是一种新型的铝电解槽氧化铝加料系统装置的部件机构装置，该部件装置采用导料管(3)连续流入加料与柱、挤压推入两种方式相结合全程管道式输送加料装置，将氧化铝(10)料粉通过管道连续输送添加到电解质溶液层(11)中。

由于流入推压式氧化铝加料装置(1)具有导向下料管(2)连续流入加料与柱塞推料棒(4)挤压推入两种方式相结合全程管道式输送加料的特点，在铝电解槽氧化铝加料系统装置上，就可以实现符合适应铝电解槽内的电解质分解氧化铝生产金属铝的热电化学反应过程是连续的基本机理，向铝电解槽内的电解质溶液层(11)连续均衡的添加氧化铝(10)料粉的生产工艺目标。其具体实施方案是：

实施例1：如图1所示，流入推压式氧化铝加料装置由推压气缸机构(9)和管式下料连接器机构(5)两部分组成，在推压气缸机构(9)的导向连杆(8)底端设置构造安装上柱塞推料棒(6)；管式下料连接器机构(5)由导向下料管(2)和氧化铝导料管(3)以及下料管端头(4)所构成，导向下料管(2)上端作为设置在推压气缸(7)下部导向连杆(8)下端的柱塞推料棒(6)的导向套管，氧化铝导料管(3)下端与导向下料管(2)进行相贯连接，氧化铝导料管(3)的上端与氧化铝料输送系统装置(15)的流量控制装置连接。

流入推压式氧化铝加料装置(1)在电解槽上构造安装时，其下料连接器机构(5)底端的下料管端头(4)，设置在氧化铝(10)加料点的位置的电解质结壳层(12)中，下料管端头(4)的底平面离电解质溶液层(12)的上表面距有一定高度距离，以电解质溶液层(11)波动冲刷不到为宜；在实施氧化铝(10)粉加料程序时，使上部氧化铝输送系统装置(15)下泄的氧化铝(10)经过导料管(3)直接流入到设置在导向下料管(2)下端的下料管端头(4)的管孔腔室内和电解质溶液层(11)中，此间的电解质溶液层(11)温度较高，可随时将流入添加的氧化铝(10)粉进行熔解，以实现氧化铝加料装置(1)向电解质溶液层(11)内连续添加氧化铝(10)的功能；当有一部分未被熔解的残留氧化铝(10)粉，在下料管端头(4)的腔室内形成积聚料时，依据设定，用设置在导向下料管(2)内的柱塞推料棒(6)，在推压气缸(7)的活塞作用下，推动导向连杆(8)下端的柱塞推料棒(6)向下进行往复运动，用相当于活塞的柱塞推料棒(6)将残存在下料管端头(4)底部腔室内的氧化铝(10)粉挤压推入到电解质溶液层(11)中，同时利用柱塞推料棒(6)清理导向下料管(2)和下料管端头(4)的管腔内通道。

4管式下料连接器机构(2)的下料管端头(4)的底平面在电解槽内安装设置在电解质结壳层(12)的中下部等温线在750℃-820℃左右，即电解质溶液刚形成软质柔性的冷凝结壳层(12)的温度层内，此处的温度梯度区间，既可以保证钢制柱塞推料棒(6)和下料管端头(4)不被电解质液侵蚀和高温熔化，又可以保证氧化铝(10)料粉能够通过其长期下料形成的动态扩散孔洞区域，向电解质溶液层(11)进行流入或注入式补充加料。

柱塞推料棒(6)行程的下止点为下料管端头(4)的下端面处，为了使得柱塞推料棒(6)在上下运动过程中即能实现推料挤压和清理下料通道的功能，又不至于使其插入电解质溶液层(11)中，造成熔蚀性烧损，在与柱塞推料棒(6)上端相连接连接的导向连杆(8)上设置有限位传感器(13)，致使连接在导向连杆(8)下端的柱塞推料棒(6)的下底面，在下行运动到电解质溶液层(11)上端，即在设定的空间区域内，完成其对氧化铝(10)料的挤压推料功能，不和电解质溶液层(11)接触即可，以防止金属制的柱塞推料棒(6)被电解液腐蚀。限位传感器(13)的控制和反馈信号电器线路与槽控箱(25)系统线路和推压气缸(7)的换向阀(14)控制线路相连接。

管式下料连接器机构(5)的上部设置有与电解槽上部钢结构进行固定连接的连接件(14)，安装时将管式下料连接器机构(5)固定在铝电解槽的上部钢结构上。推压气缸机构(9)铰接固定在铝电解槽上部横梁钢结构上。

实施例2：如图2、图3所示，设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置的氧化铝料输送系统装置(15)是一种用氧化铝管道加压连续输送式系统装置，该系统装置与流入推压式氧化铝加料装置(1)以及控制系统(24)共同安装构造成设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置。

该加料系统装置的氧化铝料输送系统装置(15)为管道加压连续输送式系统装置，它由变频驱动调速电机(16)、氧化铝加压泵(17)、压力平衡器(18)、输送管道(19)、流量调节阀门(20)组装构造而成；其流量调节阀门(20)出口端与流入推压式氧化铝加料装置(1)的氧化铝导料管(3)相连接，该流量控制调节阀门(20)上设置有电动或手动控制调整装置(21)。

设置有流入推压式装置(1)与管道加压连续输送式系统装置(15)和控制系统(24)共同安装构造成的氧化铝加料系统装置，其工作原理为：将流动性较好的氧化铝(10)粉，用螺旋加压泵(17)加压，挤入到较大口径的氧化铝密封输送管道(19)中，向铝电解槽上的各个下料点进行输送，在各个下料点处用分支管道(22)与流量调节阀门(20)相连接，用阀门(20)开启的大小，来控制输送管道(19)内的的氧化铝(10)粉挤压流入到推压式氧化铝加料装置(1)，管式下料连接器机构(5)的导料管(3)输送量的多少：再按设定程序，经过导向下料管(2)和下料端管头(3)，由流入推压式氧化铝加料装置(1)将氧化铝(10)粉流入或挤压推入到电解质溶液层(11)中。

该系统装置(15)的氧化铝螺旋加压泵(17)采用变频调速电机(16)进行驱动，为了保证氧化铝密封输送管道(19)内的压力能够驱动氧化铝粉向输出料点移动，和向流入推压式氧化铝加料装置(1)的下料管道机构(5)内喷施挤入氧化铝(10)粉的压力均衡，特在氧化铝密封输送管道(19)上设置有压力平衡调节器(18)即储能器，储能器上设置有能反映管道内压力状况的压力计(22)，即电节点压力表，压力平衡器(18)上设置的压力计(22)信息反馈电路与铝电解槽控制系统(24)的操控箱(25)系统线路连接，

管道加压连续输送式氧化铝加料系统装置的控制系统(24)线路与铝电解槽的槽控箱(25)系统线路相连接，一般情况下根据铝电解槽内的电解质溶液层(11)内的氧化铝浓度变化所反馈的电压降值，来设定氧化铝加料系统装置向铝电解槽内电解质溶液层(11)添加氧化铝粉量。

氧化铝加压泵(17)的变频驱动电机(18)，根据氧化铝密封输送管道(19)内的压力，即压力平衡调节装置(18)上的压力计(22)所反映的压力来调节变频驱动电机(16)的转速，以求得输送管道(16)内的氧化铝(10)流量的稳定平衡。

该装置氧化铝输送系统装置(15)，与氧化铝密封输送管道(19)分支管道(23)下部的流量调节阀门(20)的控制调整装置(21)控制线路系统与槽控箱(25)控制线路系统相连接，由槽控箱(25)系统根据铝电解槽的工艺参数和工艺状况设定，控制每个下料点的氧化铝(10)粉向电解质溶液层内的添加量，以实现对铝电解槽的精确平衡控制。该流量控制阀(10)为手动调节也可。

实施例3：如图4、图5所示，在现通用的铝电解槽上，对现由风动溜槽(26)、加料箱(27)、定容下料器(28)构造成的氧化铝浓相输送系统装置(15)进行技术改造，将定容下料器(28)的下料出口与与流入推压式氧化铝加料装置(1)的导料管(3)上端相连接，安装构造成为风动溜槽输送式系统装置，致使氧化铝(10)粉料通过导料管(3)，经过导向下料管(2)和下料端管头(4)，再按设定程序，由流入推压式氧化铝加料装置(1)将氧化铝(10)粉流入或挤压推入到电解质溶液层(11)中。

该氧化铝加料系统装置的控制系统(24)，在与输送系统(即风动溜槽式)装置配套时，其控制系统(24线路与操控箱(25)系统线路连接。

在铝电解槽采用设置有流入推压式氧化铝加料装置，这不仅改变现有的铝电解槽违背而氧化铝加料的方式却是间断的这一铝电解生产工艺方式，使电解质液层的物料平衡点趋于直线型，因而可以减少由于因电解质中氧化铝成分含量即氧化铝浓度波动变化所造成的物料不平衡，引起的铝电解质液层电压波动和无功电阻损耗，减少了槽效应的发生，达到提高电流效率，降低电解铝生产电耗，减少了氧化铝粉尘排放损失，保护生态环境

Claims (10)

1.设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：氧化铝加料系统装置由氧化铝输送系统装置(15)、流入推压式氧化铝加料装置(1)和控制系统(24)构造安装而成。

2.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：在向铝电解槽内的电解质溶液层(12)添加氧化铝(10)粉料时，用导料管(3)连续流入加料和柱塞推料棒(6)挤压推入两种方式相结合的管式加料机构装置即流入推压式氧化铝加料装置(1)，将氧化铝(10)粉料通过管道输送添加到电解质溶液层(11)中。

3.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：流入推压式氧化铝加料装置，由推压气缸机构(9)，和管式下料连接器机构(5)两部分组，推压气缸机构(9)由推压气缸(7)、导向连杆(8)和柱塞推料棒(6)所组成；管式下料连接器机构(5)由导向下料管(2)、氧化铝导料管3()和下料管端头(4)所组成。

4.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：流入推压式氧化铝加料装置(1)的管式下料连接器机构(5)的导向下料管(2)的上端，作为设置在推压气缸(7)下部导向连杆(8)下端的柱塞推料棒(6)的导向管，导向下料管(2)的底端与下料管端头(4)连接；氧化铝导料管(3)下端与导向下料管(2)进行相贯连接，氧化铝导料管(3)的上端与氧化铝输送系统装置(15)相连接。

5.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：氧化铝输送系统装置(15)由变频驱动调速电机(16)、氧化铝加压泵(17)、压力平衡器(18)、输送管道(19)、流量调节阀(20)制造组组装成管道加压连续输送式系统装置(15)，其流量调节阀(20)出口端与流入推压式氧化铝加料装置(1)的氧化铝导料管(3)相连接。

6.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：氧化铝输送系统装置即管道加压连续输送式系统装置(15)的压力平衡器(18)上设置有压力计(22)，流量调节阀门(20)上设置有控制调整装置(21)。

7.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：氧化铝加料系统装置的控制系统(24)，在与由氧化铝加压泵(17)、压力平衡器18()、输送管道(1)、流量调节阀门(20)所组成的输送式系统装置配套时，该系统装置(15)的压力平衡器(18)上设置的压力计(22)信息反馈系统电路与铝电解槽的操控箱(25)控制系统线连接。

8.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：氧化铝加料系统装置的氧化铝输送系统装置(15)，用现通用的氧化铝输送系统装置的风动溜槽(26)、加料箱(27)、以及定容下料器(28)组成改装配制组装而成为风动溜槽式输送系统装置(15)。

9.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：氧化铝输送系统装置(15)即风动溜槽式输送系统装置(15)的定容下料器(28)的出口与流入推压式氧化铝加料装置(1)的导料管(2)上端相连接。

10.依据权利要求1所述的设置有流入推压式装置的氧化铝加料系统装置，其特征是：该氧化铝加料系统装置的控制系统，在与风动溜槽、加料箱、以及定容下料器组成的风动溜槽式输送系统装置(15配套时，其控制系统与铝电解槽槽控箱(25)系统相连接。

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