CN102560542B - 高性能铝合金制备用连续阳极电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明具体为一种高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，解决了现有铝电解槽存在操作复杂、控制难度大的问题。连续阳极装置是由阳极本体和阳极箱体组成，阳极箱体的上部设有金属框架，阳极箱体的下部设有密封罩板框架，下层导电棒与金属框架上的承重钩连接件之间设有承重钩，金属框架与阳极本体之间设有填料框架和打壳下料排气机构的一种或两种，填料框架内的填料是由还原电位比铝正的钪、钛、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土制成的，或由其氢氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐制成的，金属平台上设有排气口。本发明具有生产工艺简单、流程短、控制难度小、耗能少、污染轻、成本低、品质高的优点。

Description

高性能铝合金制备用连续阳极电解槽

技术领域

本发明涉及高性能铝合金制备装置，具体为一种高性能铝合金制备用连续阳极电解槽。

背景技术

目前，生产铝钪、铝钛、铝锰、铝铜、铝锶、铝锌、稀土等高性能铝合金，主要采用对掺法、金属热还原法和熔盐电解法，存在工艺复杂、流程长、能耗高、污染严重、成本高等不足，采用直接在铝电解槽上生产上述高性能铝合金，工艺简单，成本低，有利于提高产品品质，但目前所使用的铝电解槽因阳极结构和加料方式的限制，使生产出来的高性能铝合金中含钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锶、锌、稀土等元素含量较少，影响了高性能铝合金的经济效益，同时采用目前的铝电解槽生产高性能铝合金操作复杂，控制难度大，甚至出现铝电解槽正常生产遭到破坏，经济技术指标受到影响等问题。

发明内容

本发明为了解决现有铝电解槽生产高性能铝合金存在操作复杂、控制难度大、高性能铝合金品质差的问题，提供了一种高性能铝合金制备用连续阳极电解槽。

本发明是采用如下技术方案实现的：高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，包括连续阳极装置、阴极装置及位于连续阳极装置上方的金属平台，连续阳极装置的数量为一个或多个，单个连续阳极装置是由四周侧壁包有铝箔或铝板的阳极本体和阳极箱体组成，阳极箱体的上部设有套在阳极本体四周的套状金属框架，金属框架外侧壁设有承重紧固圈，承重紧固圈下侧四周固定有承重钩连接件，阳极箱体的下部设有若干上下排列的密封罩板框架，密封罩板框架是由紧贴阳极本体四周侧壁的若干密封罩板连接而成，密封罩板上开有若干导电棒孔，导电棒孔内插有一端位于密封罩板外侧、另一端插入阳极本体内的导电棒，导电棒和导电棒孔之间设有与两者紧密接触且插入阳极本体内的密封套，最下层的导电棒与承重钩连接件之间设有与两者连接的承重钩，连续阳极装置之间或金属框架与阳极本体之间设有与金属框架固定的套状填料框架，或者打壳下料排气机构，或者填料框架和位于填料框架内部或外部的打壳下料排气机构，填料框架内充填有填料，填料是由还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土制成的，或者是由还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土的氢氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐制成的，阳极本体与金属框架之间或填料框架内设有打壳下料排气机构，金属平台的底部和内侧面之间设有相互连通的排气口。打壳下料排气机构是本领域技术人员容易实现的。

使用时，直流电通过进电母线，从连续阳极装置向阳极本体供电，通过计算机控制打壳下料排气机构作业，产生的电解废气经打壳下料排气机构排出收集后，进入净化系统处理后排放到大气中；阳极本体产生的废气通过阳极本体上部的金属平台内侧的排气口，进入排气系统，净化处理后排放到大气中。随着阳极本体的消耗，先将最下层密封罩板中的导电棒拔出，然后将最下层密封罩板全部取出，再将金属框架向上提升一定高度，调整所有承重钩，使新的最下层导电棒同时均匀受力，最后在顶层密封罩板上方的阳极本体四周重新安装一层密封罩板，并在最上层密封罩板的导电棒孔内钉上若干带有密封套的导电棒；同时，填料装置中的填料都随阳极本体的消耗而逐渐消耗掉，需定期向填料装置中添加填料，根据生产连续运行的特点，循环进行上述操作，采用氧化铝做原料，添加还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土或者是由还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土的氢氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐制成的填料，通过一次电解即可生产出高品质的高性能铝合金，克服了现有铝电解槽生产高性能铝合金存在操作复杂、控制难度大、高性能铝合金品质差的问题。

打壳下料排气机构包括打壳筒，打壳筒内穿有打击杆，打击杆的下端设有打击头，打击杆与打壳筒上端之间设有耐高温绝缘密封件，打壳筒的外侧设有由隔离板制成的给料排气空腔，给料排气空腔是由通过分隔板隔开的给料空腔和排气空腔构成的，给料空腔和排气空腔打壳筒下侧相通，且给料空腔与排气空腔上分别设有给料孔和排气孔。

使用时，通过计算机控制打壳气缸动作，带动打击杆和打击头往复运动，打开或扩大下料口，随后定容下料器动作，定容下料器中原材料通过给料孔进入给料空腔，随后经下料口进入电解质中溶解，下料口排出的电解废气通过排气通道进入排气空腔，经排气孔进入净化系统处理后排放到大气中。

承重紧固圈上连接有紧固板，紧固板上开有若干与密封罩板对应的连接孔，连接孔内穿有紧固螺栓，通过紧固螺栓压紧密封罩板，阻止阳极本体外鼓的发生。

阳极本体内插有若干各种形状的铝板或铝箔，铝板或铝箔内充填有填料，提高铝合金品质的同时有利于排气的顺畅，降低电解质压降，避免阳极本体中心过热，有利于提高电流效率。

填料还包括由电解质粉或碎块、冰晶石、氧化铝、壳面碎块、氟化铝制成的填料，降低填料的流动性，阻止阳极本体外鼓和氧化，保护好阳极本体，进一步强化排气的顺畅。

金属框架内侧的四个角部为圆角、直角或斜角，斜角即为与相邻两边均成钝角的角，该结构设计使得阳极本体底部的四个角部变为圆角、直角或斜角，阳极本体角部为圆角或斜角时，相比直角能减少阳极本体的消耗。

打壳下料排气机构与阳极本体的铝板或铝箔之间充填有填料。

本发明结构设计合理可靠，下料点处设有排气通道，能及时抽走电解产生的废气，使电解产生的废气与阳极产生的废气有效分开，降低废气治理难度，有利于废气综合回收利用；阳极框架由上下两部分组成，使阳极工作过程简便，减少阳极工作事故的发生，利于阳极长期正常工作；阳极本体四周设有密封罩板，使穿入的导电棒排列整齐，阻止阳极外鼓，保护好阳极本体；阳极本体和穿入的导电棒及密封罩板的导电棒孔之间设有密封套，阻止阳极废气无组织逸出，减少废气处理量，减轻废气处理难度，保护好阳极；承重钩有效调节最下层导电棒和阳极框架上部分距离，使导电棒同时受力，减少阳极本体裂纹产生和掉块，利于导电本体底掌和铝液面吻合，便于电解槽高效稳定生产；阳极本体的填料装置，阻止阳极本体被氧化，利于加入到电解槽的各种填料均匀快速溶解，而且通过改变填料装置中或在阳极本体插入的铝板或铝箔中的填料成分，直接生产各种高性能铝合金材料，同时连续阳极装置利用电解槽上部的散热将阳极焙烧成导电良导体，省去阳极成型、焙烧、组装、更换、残极回收处理等工序和对环境和产品质量的污染，具有生产工艺简单、流程短、控制难度小、耗能少、污染轻、成本低、品质高的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视示意图。

图中：1-阴极装置，2-金属平台，3-阳极本体，4-金属框架，5-承重紧固圈，6-承重钩连接件，7-密封罩板框架，8-导电棒，9-承重钩，10-填料框架，11-排气口，12-打壳筒，13-打击杆，14-打击头，15-耐高温绝缘密封件，16-隔离板，17-分隔板，18-给料空腔，19-排气空腔，20-给料孔，21-排气孔，22-紧固板，23-连接孔，24-铝板。

具体实施方式

高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，包括连续阳极装置、阴极装置1及位于连续阳极装置上方的金属平台2，连续阳极装置的数量为一个或多个，单个连续阳极装置是由四周侧壁包有铝箔或铝板的阳极本体3和阳极箱体组成，阳极箱体的上部设有套在阳极本体3四周的套状金属框架4，金属框架4外侧壁设有承重紧固圈5，承重紧固圈5下侧四周固定有承重钩连接件6，阳极箱体的下部设有若干上下排列的密封罩板框架7，密封罩板框架7是由紧贴阳极本体3四周侧壁的若干密封罩板连接而成，密封罩板上开有若干导电棒孔，导电棒孔内插有一端位于密封罩板外侧、另一端插入阳极本体3内的导电棒8，导电棒8和导电棒孔之间设有与两者紧密接触且插入阳极本体3内的密封套，最下层的导电棒8与承重钩连接件6之间设有与两者连接的承重钩9，连续阳极装置之间或金属框架4与阳极本体3之间设有与金属框架4固定的套状填料框架10，或者打壳下料排气机构，或者填料框架10和位于填料框架10内部或外部的打壳下料排气机构，填料框架10内充填有填料，填料是由还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土制成的，或者是由还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土的氢氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐制成的，金属平台2的底部和内侧面之间设有相互连通的排气口11。

打壳下料排气机构包括打壳筒12，打壳筒12内穿有打击杆13，打击杆13的下端设有打击头14，打击杆13与打壳筒12上端之间设有耐高温绝缘密封件15，打壳筒12的外侧设有由隔离板16制成的给料排气空腔，给料排气空腔是由通过分隔板17隔开的给料空腔18和排气空腔19构成的，给料空腔18和排气空腔19与打壳筒12下侧相通，且给料空腔18与排气空腔19上分别设有给料孔20和排气孔21；

承重紧固圈5上连接有紧固板22，紧固板22上开有若干与密封罩板对应的连接孔23，连接孔23内穿有紧固螺栓；

阳极本体3内插有若干各种形状的铝板24或铝箔，铝板 24或铝箔内充填有填料；

填料还包括由电解质粉或碎块、冰晶石、氧化铝、壳面碎块、氟化铝制成的填料。

金属框架4内侧的四个角部为圆角、直角或斜角。

打壳下料排气机构与阳极本体3的铝板24或铝箔之间充填有填料。

具体实施过程中，填料框架10的高度为10-800cm、宽度为1-59cm，长度不大于金属框架宽度，铝板24或铝箔的厚度为0.001-50cm；对于单个连续阳极装置，由于填料框架10和打壳下料排气机构固定于金属框架4内，阳极本体3四周形状随填料框架10和打壳下料排气机构的形状变化而改变；对于多个连续阳极装置，当填料框架10和打壳下料排气机构固定于金属框架4外时，阳极本体3四周形状不随此填料框架10和打壳下料排气机构的形状变化而改变。

Claims (6)

1.一种高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，包括连续阳极装置、阴极装置（1）及位于连续阳极装置上方的金属平台（2），其特征在于：连续阳极装置的数量为一个或多个，单个连续阳极装置是由四周侧壁包有铝箔或铝板的阳极本体（3）和阳极箱体组成，阳极箱体的上部设有套在阳极本体（3）四周的套状金属框架（4），金属框架（4）外侧壁设有承重紧固圈（5），承重紧固圈（5）下侧四周固定有承重钩连接件（6），阳极箱体的下部设有若干上下排列的密封罩板框架（7），密封罩板框架（7）是由紧贴阳极本体（3）四周侧壁的若干密封罩板连接而成，密封罩板上开有若干导电棒孔，导电棒孔内插有一端位于密封罩板外侧、另一端插入阳极本体（3）内的导电棒（8），导电棒（8）和导电棒孔之间设有与两者紧密接触且插入阳极本体（3）内的密封套，最下层的导电棒（8）与承重钩连接件（6）之间设有与两者连接的承重钩（9），连续阳极装置之间或金属框架（4）与阳极本体（3）之间设有与金属框架（4）固定的套状填料框架（10），或者填料框架（10）和位于填料框架（10）内部或外部的打壳下料排气机构，填料框架（10）内充填有填料，填料是由还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土制成的，或者是由还原电位比铝正的钪、钛、锆、钒、镓、锡、锰、铜、锌、锶、硅、镍、铬、镁、稀土的氢氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐制成的，金属平台（2）的底部和内侧面之间设有相互连通的排气口（11），打壳下料排气机构包括打壳筒（12），打壳筒（12）内穿有打击杆（13），打击杆（13）的下端设有打击头（14），打击杆（13）与打壳筒（12）上端之间设有耐高温绝缘密封件（15），打壳筒（12）的外侧设有由隔离板（16）制成的给料排气空腔，给料排气空腔是由通过分隔板（17）隔开的给料空腔（18）和排气空腔（19）构成的，给料空腔（18）和排气空腔（19）与打壳筒（12）下侧相通，且给料空腔（18）与排气空腔（19）上分别设有给料孔（20）和排气孔（21）。

2.根据权利要求 1所述的高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，其特征在于：承重紧固圈（5）上连接有紧固板（22），紧固板（22）上开有若干与密封罩板对应的连接孔（23），连接孔（23）内穿有紧固螺栓。

3.根据权利要求 1或2所述的高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，其特征在于：阳极本体（3）内插有若干各种形状的铝板（24）或铝箔，铝板 （24）或铝箔内充填有填料。

4.根据权利要求 1所述的高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，其特征在于：金属框架（4）内侧的四个角部为圆角、直角或斜角。

5.根据权利要求3所述的高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，其特征在于：金属框架（4）内侧的四个角部为圆角、直角或斜角。

6.根据权利要求 1所述的高性能铝合金制备用连续阳极电解槽，其特征在于：打壳下料排气机构与阳极本体（3）的铝板（24）或铝箔之间充填有填料。