CN104514011A - 设置有保温挡料装置的铝电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明设置有保温挡料装置的铝电解槽，其特征是：在铝电解槽侧部槽盖板下边端与槽壳体上沿水平板之间，增加设置上覆盖料保温挡料装置；该挡料装置安置在电解槽槽壳体水平沿板上部，在阳极炭块的侧端部形成一块可移动的挡料板堵墙，在实施铝电解槽更换新阳极炭块保温覆盖作业时，可防止散状电解质覆盖料流撒到电解槽外，可用较少的散状覆盖料对阳极炭块侧端部，构造出理想的覆盖料保温层。这样不仅可以减少铝电解槽的阳极炭块的热散失，防止阳极炭块的氧化，减少电解工人添加覆盖料和修边帮维护作业的劳动强度，而且利于电解槽熔池内侧部炉帮的形成，优化铝电解槽的热平衡工况技术条件，实现节能降耗生产目的。

Description

设置有保温挡料装置的铝电解槽

技术领域：本发明设置有保温挡料装置的铝电解槽，主要应用于铝电解槽的设计、制造以及电解铝生产。

背景技术：现通用的铝电解槽分上下两部分，铝电解槽的下部为铝电解槽阴极槽体部分，主要有铝电解槽槽壳体、阴极炭块钢棒组和保温料层所构成，铝电解槽上部结构，主要有阳极母线提升机构、阳极导电装置、氧化铝加料装置、上部支撑框架结构、负压集气排烟管以及侧部槽盖板等部件构成。铝电解槽为热工电解设备，为保证电解生产工艺的热平衡，减少热散失，在铝电解槽上部水平烟罩板和电解槽壳体上部水平沿板之间构造设置有可移动的铝电解槽侧部槽盖板保温密封装置即槽盖板。

铝电解槽侧部槽盖板保温密封装置，是由多块上下一体的矩形可移动槽盖板，按铝电解槽槽壳体长度方向，左右平行排列布置，扣合安装在铝电解槽上部水平烟罩板和槽壳体上部水平沿板之间，使铝电解槽内部空间与外部空间隔离，形成铝电解槽上部保温密封结构，以防止铝电解槽内的烟气向外部进行热散失的可移动组合部件。如图1所示，在铝电解槽生产更换阳极和处理铝槽内异常问题时，由操作工人将对应部位的单块槽盖板移动打开，进行处作业。作业完毕后，再扣合在铝电解槽上部水平烟罩板和下部槽壳体水平沿板之间。

铝电解槽生产过程，是连续的热电化学反应过程，阳极炭块由于参加电解置换反应，由高到低在不断的进行消耗，平均每天阳极炭块消耗15毫米左右，消耗减薄到一定高度，就需要更换阳极残极。将由铝导杆、阳极钢爪、阳极残极钢爪组，从铝电解槽内吊取出来，将新组装好的新阳极炭块钢爪组，重新安置在铝电解槽中。

铝电解的生产过程是一个连续的热电化学反应过程，其阳极炭块在电解过程中不停地消耗，当下降消耗到130mm左右，就要从电解槽内退出，更换上一块新阳极，简称换极作业。电解槽内的几十块阳极炭块，平均使用周期为30天左右，以此，要在不同的时点，对消耗到低限的阳极炭块(残极)进行有序更换。

新阳极炭块置放在铝电解槽内后，为提高保持阳极炭块的温度，防止阳极炭块氧化，维持电解槽内的热平衡，减少热散失，降低电耗，需要用散状的电解质及氧化铝物料作为保温覆盖料，添加在阳极炭块外表面及端部，形成一层覆盖保温料层，(简称保温覆盖料)。

铝电解槽结构的上部水平烟罩板与下部槽壳体水平沿板立板之间的高度，是更换阳极炭块作业的高度。

现通用的铝电解槽侧部槽盖板以及铝电解槽结构设计，具有以下缺点：

1、现行的铝电解槽由于槽膛深度和工艺条件的限制，新更换的高阳极炭块的一部分，会高出槽壳体水平沿板上部立板，而电解槽壳体水平沿板上部立板与阳极炭块端部之间，是无约束的自由空间位置，在用散状覆盖料，对阳极炭块的侧端部，进行覆盖保温时，为实现均衡保温、防止炭块氧化的理想效果，需在阳极炭块的侧端上部，添加大量的散状覆盖料，才能满足阳极炭块的保温工艺要求，否则很难做到使保温覆盖料达到均厚理想的形状。

2、在实施阳极炭块覆盖料作业时，大量的覆盖料覆盖会堆积在铝电解槽内侧部炭块压板上，在电解高温状态下形成死料区，既不不利于侧部散热和炉帮的形成。影响电解槽工艺状况，降低电流效率，需经常进行维护清理修整炭块侧端部的覆盖料，俗称的修边帮维护作业，加大人工作业量。

3、上下一体式可移动侧部槽盖板是由铝板和上下端部U型绝缘层构造而成，使用时，侧部槽盖板的下端扣合在铝电解槽槽壳体水平沿板的上面，该扣合处的温度较高，极易造成侧部槽盖板和绝缘层的损坏，加大了槽盖板的维修成本。

发明内容：为了解决现行铝电解槽侧部保温密封装置即槽盖板设置，在用散状覆盖料对高出槽壳阳极炭块外端侧部，进行保温覆盖作业时，会产生覆盖料厚度不均匀、保温隔热不足、阳极炭块氧化工作量大的问题；以及槽壳体上部水平压板处覆盖料散热带易形成覆盖料死料区，不利于侧部炉帮形成和维护的问题。为减轻工人的劳动强度，减少覆盖料的用量，解决槽侧部槽盖板及绝缘易造成损坏问题，本发明对现通用的铝电解槽侧部密封保温结构，以及侧部槽盖板结构的进行了创新性改进，并设计出了一种新型的铝电解槽烟罩密封结构，即设置有保温挡料装置的铝电解槽。

设置有挡料装置的铝电解槽，其技术方案是：将设置在铝电解槽水平烟罩板与铝电解槽壳体水平沿板之间的侧部槽盖板，即铝电解槽侧部保的保温隔热槽盖板，由原来的上下整体的一段设计构造，改为上下两段两个部件的设计，即将侧部槽盖板下段部设置成为可移动的覆盖料保温挡料装置部件，上段仍为槽盖板部件，其特征是：在铝电解槽侧部槽盖板下边端与槽壳体上沿水平板之间，增加设置上覆盖料保温挡料装置；使用时，将该挡料装置安置在电解槽槽壳体水平沿板上部，在阳极炭块的侧端部形成一块可移动的挡料板堵墙，再将槽盖板的下边端扣合安装在挡料装置上部，槽盖板的上边端扣合在铝电解槽上部水平烟罩板边沿处，从而构成铝电解槽上部水平烟罩板与电解槽下部壳体之间，形成铝电解槽侧部保温密封结构。

依据上述技术方案，铝电解槽保温挡料装置由挡料板和支撑定位架所构成。

依据上述技术方案，铝电解槽保温挡料装置的挡料板为箱腔式构造，箱腔内设置有保温隔热材料。

依据上述技术方案，铝电解槽保温挡料装置的上设置有提拉手柄。

依据上述技术方案，铝电解槽保温挡料装置的挡料板采用无磁金属材料进行制作。

依据上述技术方案，在铝电解槽保温挡料装置、侧部槽盖板以及水平烟罩板之间设置有绝缘件，以防止电解槽上部结构的阳极电流，通过侧部槽盖板和保温挡料装置传导到铝电解槽阴极槽壳体上，造成电流损失。

依据上述技术方案，设置有挡料装置的铝电解槽，其挡料装置上设置有与电解槽壳体定位连接的支撑定位架，其支撑定位架由定位卡销或定位插座的等零部件组成。

在铝电解槽槽壳体的上部，侧部槽盖板的下端，安装设置上侧部挡料装置，目的是在高出槽壳体水平沿板的阳极炭块侧端部，形成一堵防止散状覆盖料，向电解槽外流撒的挡料保温堵墙，再将侧部槽盖板扣合在保温挡料装置与铝电解槽水平烟罩板之间，形成构造出一种新型的铝电解槽侧部保温密封结构。该结构设计的优点是：因侧部挡料板具有挡料和保温密封两大功能，在实施铝电解槽更换新阳极炭块保温覆盖作业时，可防止散状电解质覆盖料流撒到电解槽外，可用较少的散状覆盖料对阳极炭块侧端部，构造出理想的覆盖料保温层。同时，又可用利用保温挡料装置保温隔热。这样不仅可以减少铝电解槽的阳极炭块的热散失，防止阳极炭块的氧化，减少电解工人添加覆盖料和修边帮维护作业的劳动强度，而且利于电解槽熔池内侧部炉帮的形成，优化铝电解槽的热 平衡工况技术条件，减少散状电解质覆盖料的用量，实现节能降耗生产的目的。

附图说明：本发明设置有阳极炭块侧端部保温挡料装置的铝电解槽，其技术方案和特征在附图说明和实施例中表述的更加清晰。

图1为现行铝电解槽上部侧部槽盖板密封结构的1/2断面示意图。

图2为图1的侧面局部示意图。

图3为本发明在侧部槽盖板底部设置有保温挡料装置的铝电解槽侧部密封保温结构的1/2断面示意图。

图4为图3的局部侧面示意图。

图5为本发明挡料板为箱腔式，其箱腔内填充有保温隔热材料的挡料装置的立体图。

图6为本发明侧部带保温箱腔的保温挡料装置的结构主视图。

图7为图6的断面示意图。

图8为本发明挡料板前面设置有定型保温材料的保温挡料装置主视图

图9为图8的断面侧视图。

图10为在铝电解槽上设置有保温挡料装置，其铝电解槽在新更换阳极炭块后的断面示意图。

图11为在铝电解槽上设置有保温挡料装置，其铝电解槽在更换残极炭块时前的断面示意图。

其图中所示：1水平烟罩板、2侧部槽盖板、3挡料装置、4覆盖料、5水平沿板、6电解槽壳体、7立挡板、8侧部炭块炉墙9侧部炉帮、10铝液、11电解质液、12阳极炭块、13、阳极钢爪、14铝导杆、15挡料板、16保温箱腔、 17定位插杆、18提升拉手、19保温隔热材料、20支撑板、21、定位套管。

具体实施方式：本发明设置有保温挡料装置的铝电解槽，是一种新型铝电解槽的侧部保温密封挡料结构，其特征是，在铝电解槽壳体水平沿板的上部，安装设置一个可移动的散状保温覆盖料挡板或挡墙，即保温挡料装置，以便在用散装覆盖料实施对新更换的阳极炭块实施保温覆盖作业时，能使该装置挡料板起到防止炭块侧端部的散状覆盖料向电解槽外侧流淌的作用，又能使该装置的挡料板和隔热材料起到能替代部分散状保温覆盖料作用。从而达到用较少的散状覆盖料量和较少的人工作业量，对阳极炭块和铝电解槽，实施有效定型的保温，以提高保温添加覆盖料作业质量，和防止炭块氧化，提高阳极炭块温度，减少热散失，减少电解质覆盖料修边作业和更换残极作业工作量，达到优化铝电解槽热平衡工艺参数，进行节能降耗生产的目的。

1、保温挡料装置构造：

实施例1：用铝板或不锈钢板等无磁性金属板，按图纸(如图3、图4所示)及具体设计要求，制造出挡料装置(3)，该保温挡料装置(3)主要部件由挡料板(15)、定位插杆(17)、和提拉手柄(18)所组成。该实施例挡料装置(2)结构的特点是，在挡料板(15)内外两侧不设保温材料，该挡料装置(3)自身只起挡料作用，其优化保温效果，靠挡料板(15)规范散状覆盖料(4)的构造形状来获取。

实施例2：用铝板或不锈钢板等无磁性金属板，按图纸(如图5、图6和图7所示)及具体设计要求，制造出设置有保温箱腔的铝电解槽用挡料装置(3)，该挡料装置(3)主要部件由挡料板(15)、定位插杆(17)、和提拉手柄(18)所组成，本实施例的特征是，在挡料板的外侧设置有保温箱腔(16)，保温箱腔 内设置填充有保温耐火隔热材料(19)。在保温箱腔(16)内填充保温隔热材料(19)的目的是，借此来减少散状电解质覆盖料的用量，达到降低物耗，减轻人工作业量，提高并优化铝电解槽保温性能的效果。

实施例3：(如图8、图9所示)，该铝电解槽的侧部挡料装置(3)由挡料板(15)、支撑板(21)、定位插杆(17)、和提拉手柄(18)所构成。本实施例挡料装置的特点是：在挡料板的内侧设置有轻质定型保温耐火材料(19)，如硅酸钙板或陶瓷纤维板等。

本发明设置有挡料装置的铝电解槽，其电解槽槽壳体(6)的上部设置有用于挡料装置安装用的定位装置。如设置焊接在铝电解槽水平沿板(5)或立板(7)上的定位套管(21)。安装时，将设置在保温挡料装置(3)上的支撑定位插杆(17)插入到定位套管(21)中，以防止挡料装置位移和向槽内倾斜。

为保证局部散热，有利于电解槽内的侧部炉帮(9)的形成，以及在受力情况下防止保温挡料装置(3)向槽内倾斜，可在挡料装置(3)下部设置上支撑定位板(20)。安装时，支撑定位板(20)放置在铝电解槽槽壳体(6)内侧上部的侧部炭块炉墙(8)的水平压板上。此时，设置在挡料装置(3)下部和电解槽壳体(6)上部的支撑定位装置，不仅有防止挡料装置(3)在覆盖物料(4)的挤压下向槽外侧移的功能，而且具有调整散热带间隙的功能。

设置有挡料装置的铝电解槽，其挡料装置的当料板与铝电解槽内阳极炭块端部的距离，根据阳极炭块的高度、保温覆盖料的质量粒度、挡料装置的构造、铝电解槽热平衡状况而定，以用较少的覆盖料填充，实现最优化的铝电解槽热平衡目的为最佳。

2、设置有保温挡料装置的铝电解槽，在更换阳极作业时操作方法：

将扣合在水平烟罩板(1)边沿和保温挡料装置(3)上部之间的侧部槽盖板(2)移开；

将安置在铝电解槽槽水平沿板(5)上的保温挡料装置(3)移开；

将残极炭块(12)从电解槽内取出，将新更换的阳极炭块(12)入槽就位；将保温挡料装置(3)安插就置在铝电解槽水平沿板(5)上；(将设置在保温挡料装置(3)上的定位插杆插入到槽壳(6)水平沿板(5)上部的定位套管(21)中，温挡料装置(3)安置就位)

将散状保温覆盖料(4)添加到新更换阳极(12)的上表面，以及阳极炭块(12)的端部与保温挡料装置(3)之间的空隙中。此时，就可发挥保温挡料装置(3)挡墙作用。防止散状保温覆盖料(4)外流。保温覆盖料(4)添加完毕后，将侧部槽盖板(2)安置扣合在保温挡料装置(3)上部与电解槽水平烟罩板(1)之间。

换极作业操作完毕后，此刻，多组平行排列的保温挡料装置(3)及侧部槽盖板(2)，在铝电解槽的侧部形成整体的铝电解槽侧部密封保温挡料结构。

设置有保温挡料装置的铝电解槽，为防止铝电解槽上部水平烟罩板外泄电流，通过侧部槽盖板或挡料装置，传导到底部的铝电解槽壳体上造成无功电耗损失，应在其相关部位设置绝缘。其绝缘设置方式为：

在保温挡料装置(3)的上端，可设置构造上与侧部槽盖板(2)绝缘的部件，如U型绝缘槽等，作为铝电解槽底部壳体(6)阴极与侧部槽盖板(2)与电解术平烟罩板(1)阳极电流之间的绝缘构造。此时，在侧部槽盖板(2)上可不做绝缘。如果在侧部槽盖板(2)上设置了绝缘，保温挡料装置(3)上可不设绝缘，如果在铝电解槽水平烟罩板(1)与侧部槽盖板(2)上边端接触扣合处设置 了绝缘，此时，在保温挡料装置(3)和侧部槽盖板(2)上可以都不设绝缘。这些绝缘点设置构造处，可避开电解槽壳体部分(6)的高温区，以延长绝缘材料部件使用寿命和提高可靠性，减少漏电损失。

本发明铝电解槽用侧部保温挡料装置亦可构造安装在铝电解槽的端部，用于铝电解槽端部碳块的侧部保温。其构造方法和原理基本相同，其区别在与挡料板(3)上部和水平烟罩板(1)之间，安置的不是侧部槽盖板(2)，而是端部槽盖板(2)。其构造的技术方案和技术特征于此相同。

Claims (7)

1.设置有保温挡料装置的铝电解槽，是对原设置在铝电解槽水平烟罩板与铝电解槽壳体之间整体一块构造的侧部槽盖板，改为上下两段分体结构部件，即将侧部槽盖板下段部，设置成为可移动的覆盖料保温挡料装置部件，上段仍为槽盖板部件，其特征是：在槽盖板下边端与槽壳体水平板之间，新增加设置上覆盖料保温挡料装置；使用时，该挡料装置安置在电解槽槽壳体水平沿板上部，在阳极炭块的侧端部形成一块可移动的挡料板堵墙，再将槽盖板的下边端扣合安装在保温挡料装置上部，槽盖板的上边端扣合在铝电解槽上部水平烟罩板边沿处，从而构成铝电解槽上部水平烟罩板与电解槽下部壳体之间的铝电解槽侧部保温密封结构。

2.依据权利要1所述的设置有保温挡料装置的铝电解槽，其特征是：保温挡料装置由挡料板和支撑定位架所构成。

3.依据权利要1所述的设置有保温挡料装置的铝电解槽，其特征是：保温挡料装置的挡料板为箱腔式构造，箱腔内设置有保温隔热材料。

4.依据权利要1所述的设置有保温挡料装置的铝电解槽，其特征是：保温挡料装置的上设置有提拉手柄。

5.依据权利要1所述的设置有保温挡料装置的铝电解槽，其特征是：保温挡料装置的挡料板采用无磁金属材料进行制作。

6.依据权利要1所述的设置有保温挡料装置的铝电解槽，其特征是：保温挡料装置上设置有与电解槽壳体定位连接的支撑定位架；其支撑定位架由定位卡杆或定位插板等零部件组成。

7.依据权利要1所述的设置有保温挡料装置的铝电解槽，其特征是：铝电解槽保温挡料装置、侧部槽盖板以及水平烟罩板之间设置有绝缘件。