CN106011939B - 一种预焙阳极铝电解连续生产方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预焙阳极铝电解连续生产方法及结构，其特征在于：在阳极的炭块本体（1）上方设置联接凹槽（2），联接凹槽（2）连接钢爪（7），在电解槽中的炭块本体（1）需要连接时，将新的炭块本体（1）放置在旧炭块本体（1）上方，通过设置在炭块本体（1）顶部和底部的固定凸头（3）和固定凹槽（4）将新旧炭块本体（1）连接，并通过在固定凸头（3）和固定凹槽（4）之间的间隙内填充烧结料或浇筑料将新旧炭块本体（1）固定在一起。本发明能够实现预焙阳极炭块无残极生产，阳极炭块结构和现有的差别不大，对生产系统改造小。对现有的电解槽改造也小，只需改造连接钢爪，并增加辅助挂钩即可，能在不停槽的情况下实现改造。

Description

一种预焙阳极铝电解连续生产方法及结构

技术领域

本发明涉及一种电解铝生产方法，特别是一种预焙阳极铝电解连续生产方法及结构。

背景技术

现代电解铝工业，普遍采用预焙阳极生产电解铝。在阳极炭块上表面设有2～4个直径为160～180mm，深为80～110mm的圆槽，俗称炭碗，在阳极组装时炭碗用来安装阳极爪头，并用磷生铁将阳极爪头浇铸在炭碗内，阳极爪头和铝导电杆通过铝钢爆炸焊连接，继而使铝导电杆与阳极炭块紧密连接，组成阳极炭块组。在电解铝生产过程中，阳极炭块会因其与氧化铝电解分解出来的氧气在高温下不断反应释放二氧化碳而不断消耗，因此阳极炭块需定期更换，更换后残余的炭块俗称阳极残极。目前该生产工艺主要存在以下缺点，1)更换新的阳极炭块处于常温态，要放入电解槽内经约24小时预热后才能导电，因此更换阳极炭块会使热损失增大，且换极时对电解槽的工作平稳冲击很大；2)阳极的更换会对铝电解生产形成周期性的影响，破坏电解槽的能量和物料平衡，影响电流效率，增大电耗率；3)为了将阳极爪头与阳极残极分离，需要将磷生铁浇铸处的炭碗敲碎，使阳极残极从阳极爪头脱落以实现分离，该过程不仅耗时，而且工人劳动强度大、效率低；4)更换下的阳极残极产生量一般为铝锭产量的10％～15％，按我国铝锭产量为2600万～2700万吨/年计算，每年产生的阳极残极为260万～390万吨/年，按照阳极炭块2700元/吨计算，每年我国会浪费价值达百亿元的阳极炭块；4)因阳极炭块本身有25％～27％的孔隙率，因此阳极残极内吸附了大量的电解质，电解质的主要成分是氟化盐，含有大量氟化盐的阳极残极对环境污染十分严重；5)在将将阳极爪头浇铸在炭碗内时，为了减少阳极残极浪费，必须尽量把阳极残极烧薄，在阳极炭块寿命末期，阳极炭块的顶面十分接近电解质水平面，受磁场和气流影响，电解质表面不断有强烈的波浪产生，在实际生产过程中，阳极爪头常被电解质侵蚀，阳极爪头的铁元素溶入电解质中，随即进入铝锭，影响成品品质；阳极爪头一般使用寿命在3年左右，这也使生产成本相应增加，且在阳极炭块寿命末期，过薄的阳极残极厚度，必然带来炭极导电不均，进而导致电解槽工况波动，电耗增加。要想改进现有阳极炭块的使用方式，实现无残极的生产，以降低成本，不仅仅是改进阳极炭块，必须是将阳极炭块相关的整套系统进行改进，而现有的铝电解槽如果要停槽改造，电解槽上部结构及底部槽壳内的耐火保温结构、阳极棒、阴极炭块等完全报废，损失巨大，而电解槽上方的母线、龙门架等结构重新制造的费用也十分高昂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种预焙阳极铝电解连续生产方法及结构。本发明具有实现无残极生产，改造成本低等特点。

本发明的技术方案：一种预焙阳极铝电解连续生产方法，在阳极的炭块本体上方设置炭块钢爪联接凹槽，联接凹槽连接钢爪，在电解槽中的炭块本体需要连接时，将新的炭块本体放置在旧炭块本体上方，通过设置在炭块本体顶部和底部的固定凸头和固定凹槽将新旧炭块本体连接，并通过在固定凸头和固定凹槽之间的间隙内填充烧结料或浇筑料将新旧炭块本体固定在一起。

前述的预焙阳极铝电解连续生产方法，所述固定凸头和固定凹槽之间设有通孔，将浇筑料注入固定凸头和固定凹槽之间的间隙。

前述的预焙阳极铝电解连续生产方法，炭块本体连接时，旧的炭块本体通过辅助挂件承重定位。

前述的预焙阳极铝电解连续生产方法，所述钢爪包括导电杆，导电杆连接桥型支架，桥型支架连接定位钢板，定位钢板上设有联接锁紧部件，联接锁紧部件与炭块本体的联接凹槽连接，将钢爪和炭块本体固定连接。

预焙阳极铝电解连续生产结构，包括阳极的炭块本体，炭块本体上方设置联接凹槽，联接凹槽连接钢爪，在炭块本体顶部和底部分别设置固定凸头和固定凹槽，新旧炭块本体通过固定凸头和固定凹槽定位连接，并通过在固定凸头和固定凹槽之间的间隙内填充烧结料或浇筑料将新旧炭块本体固定在一起。

前述的预焙阳极铝电解连续生产结构，所述炭块本体连接辅助挂件。

前述的预焙阳极铝电解连续生产结构，所述辅助挂件包括横担，横担连接吊杆。

前述的预焙阳极铝电解连续生产结构，所述辅助挂件包括挂钩，挂钩插入炭块本体侧面的辅助定位槽。

前述的预焙阳极铝电解连续生产结构，所述钢爪包括导电杆，导电杆连接导电桥型支架，桥型支架连接导电定位钢板，定位钢板上设有联接锁紧部件，联接锁紧部件与炭块本体的联接凹槽连接。

前述的预焙阳极铝电解连续生产结构，所述联接锁紧部件与联接凹槽截面为L型。

与现有技术相比，本发明将阳极炭块与钢爪的连接方式改为机械连接，在阳极炭块的炭块本体上设有联接凹槽，使用时，通过钢爪与联接凹槽连接，将阳极炭块固定。在连接阳极炭块时，先用辅助挂钩挂住炭块，承受炭块、钢爪的重量，再将钢爪与旧阳极炭块分开，把新的阳极炭块放置在旧阳极炭块上，固定凸头和固定凹槽对应连接，并在固定凸头和固定凹槽之间放入烧结料，通过在电解槽内旧阳极炭块的高温，将新旧阳极炭块迅速烧结连接。或者使用在固定凸头和固定凹槽之间设有的上下贯通炭块的通孔，放入浇筑料，将新旧阳极炭块浇筑连接在一起，浇筑料也可先涂覆在旧阳极炭块上，然后立即将新阳极炭块放置在旧阳极炭块上。此时下方的旧阳极炭块可通过连接辅助挂钩来承重，辅助挂件可采用横担放置在阳极炭块的底部。或者辅助挂件制作挂钩，插入炭块本体侧面的辅助定位槽或由挂件横向夹住炭块使炭块不下落。新阳极炭块连接完毕后，新阳极炭块仍然通过顶部的钢爪固定和承重，旧阳极炭块则通过固定凸头和固定凹槽与新阳极炭块连接在一起，由于此时旧阳极炭块已烧损大部分，且有大部分浸在电解槽的电解质中，而电解质对阳极炭块有浮力，且静置在电解槽内不受冲击，所以此时旧阳极炭块所需的连接力并不大，通过固定凸头和固定凹槽之间的烧结或浇筑方式即可将旧阳极炭块连接牢固。本发明钢爪的导电杆连接桥型支架，桥型支架连接定位钢板，定位钢板与炭块本体上表面的尺寸相同或大于炭块上表面的尺寸，不仅用于连接炭块本体，还可以将炭块本体上表面覆盖，保证炭块本体上表面的干净、平整。定位钢板通过联接锁紧部件连接炭块本体，炭块本体可以将联接锁紧部件包裹在内部，防止高温融熔状态的电解质与联接锁紧部件接触融蚀联锁机构，以便尽可能的烧损旧阳极炭块，减轻旧阳极炭块的重量，降低旧炭块高度。

本发明能够实现预焙阳极炭块无残极生产的连续使用，同时，阳极炭块的结构和现有的阳极炭块结构差别不大，现有的阳极炭块生产系统改造小。而本发明的阳极炭块在使用时，对现有的电解槽改造也小，不对电解槽上部的母线、龙门架等进行改造，只需改造连接钢爪，并增加辅助挂钩即可完成，在不停槽、不影响现有生产的情况下实现改造，电解车间现有的炭块也可机加工改装使用无浪费，降低了现有铝电解厂改造的成本。本发明申请人之前申请的一种预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，申请号为201610104972.4，采用四周裸露的T形连接凸头，本申请与之相比，本申请采用内藏式L型连接，残留炭块高度比以T型连接的炭块更低，L型锁紧螺栓底部低于电解质水平线高度时，炭块能够继续保护L型锁紧螺栓不会被电解质侵蚀；使炭块本体的上表面成为一个平面，能够使旧炭块和新炭块的导电面连接更可靠，也便于钢爪以平面方式与炭块表面接触并全覆盖，在拆去钢爪接极时，炭块上表面没有其它杂质存在，无需清理炭块上表面，使接极工作简洁顺畅。

附图说明

图1是本发明炭块本体的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的侧视图；

图4是炭块本体与钢爪连接示意图；

图5是钢爪的结构示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是辅助挂件为横担和吊杆的结构示意图；

图8是辅助挂件为挂钩和吊杆的结构示意图；

图9是辅助挂件为挂钩和吊杆的结构示意图。

附图中的标记为：1-炭块本体，2-联接凹槽，3-固定凸头，4-固定凹槽，5-通孔，6-辅助定位槽，7-钢爪，8-导电杆，9-桥型支架，10-定位钢板，11-联接锁紧部件，12-辅助挂件，13-横担，14-吊杆，16-挂钩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1。预焙阳极铝电解连续生产结构，如图1-9所示，包括阳极的炭块本体1，炭块本体1上方设置联接凹槽2，联接凹槽2连接钢爪7，在炭块本体1顶部和底部分别设置固定凸头3和固定凹槽4，新旧炭块本体1通过固定凸头3和固定凹槽4定位连接，并通过在固定凸头3和固定凹槽4之间的间隙内填充烧结料或浇筑料将新旧炭块本体1固定在一起。

所述炭块本体1连接辅助挂件12，用于固定旧阳极。

所述辅助挂件12可以采用横担13，横担13连接吊杆14。

所述辅助挂件12还可以采用挂钩16，挂钩16插入炭块本体1侧面的辅助定位槽6，挂钩16连接吊杆14。

如图5-6所示，钢爪7包括导电杆8，导电杆8连接桥型支架9，桥型支架9连接定位钢板10，定位钢板10上设有联接锁紧部件11，联接锁紧部件11与炭块本体1的联接凹槽2连接。所述联接锁紧部件11与联接凹槽2截面为L型。联接锁紧部件11上方为螺杆，联接凹槽2的孔径大于联接锁紧部件11整体的宽度，使用时，将联接锁紧部件11放入联接凹槽2，然后向内靠近，联接锁紧部件11的L型底部插入联接凹槽2底部，然后通过螺母、垫片将联接锁紧部件11与定位钢板10炭块本体1锁紧。

所述固定凸头3和固定凹槽4之间设有通孔5，可放入浇筑料，将新旧阳极炭块浇筑连接在一起。。

预焙阳极铝电解连续生产方法，在阳极的炭块本体1上方设置联接凹槽2，联接凹槽2连接钢爪7，在电解槽中的炭块本体1需要连接时，将新的炭块本体1放置在旧炭块本体1上方，通过设置在炭块本体1顶部和底部的固定凸头3和固定凹槽4将新旧炭块本体1连接，并通过在固定凸头3和固定凹槽4之间的间隙内填充烧结料或浇筑料将新旧炭块本体1固定在一起。烧结料可采用陶瓷泥、高岭土和炮泥等各种可烧结的材料，浇注料可采用熔融的硅、铁和铁合金、各种非金属的高温融熔浆等。

所述固定凸头3和固定凹槽4之间设有通孔5，将浇筑料注入固定凸头3和固定凹槽4之间的间隙，浇筑料也可在新旧炭块本体1连接时，先涂覆在旧炭块本体1上。

炭块本体1连接时，旧的炭块本体1通过辅助挂件12承重定位。辅助挂件12可以采用横担13，横担13连接吊杆14。所述辅助挂件12还可以采用挂钩16，挂钩16插入炭块本体1侧面的辅助定位槽6，挂钩16连接吊杆14。辅助挂件12可借助母线，对旧的炭块本体1进行承重。

所述钢爪7包括导电杆8，导电杆8连接桥型支架9，桥型支架9连接定位钢板10，定位钢板10上设有联接锁紧部件11，联接锁紧部件11与炭块本体1的联接凹槽2连接，将钢爪7和炭块本体1固定连接。定位钢板10与炭块本体1上表面的尺寸相同或大于炭块本体1上表面的尺寸，不仅用于连接炭块本体1，还可以将炭块本体1上表面覆盖，保证炭块本体1上表面的干净、平整。

Claims (6)

1.一种预焙阳极铝电解连续生产方法，其特征在于：在阳极的炭块本体(1)上方设置联接凹槽(2)，联接凹槽(2)连接钢爪(7)，在电解槽中的炭块本体(1)需要连接时，将新的炭块本体(1)放置在旧炭块本体(1)上方，通过设置在炭块本体(1)顶部和底部的固定凸头(3)和固定凹槽(4)将新旧炭块本体(1)连接，并通过在固定凸头(3)和固定凹槽(4)之间的间隙内填充烧结料或浇筑料将新旧炭块本体(1)固定在一起；所述钢爪(7)包括导电杆(8)，导电杆(8)连接桥型支架(9)，桥型支架(9)连接定位钢板(10)，定位钢板(10)上设有联接锁紧部件(11)，联接锁紧部件(11)与炭块本体(1)的联接凹槽(2)连接，将钢爪(7)和炭块本体(1)固定连接；定位钢板(10)与炭块本体(1)上表面的尺寸相同或大于炭块本体(1)上表面的尺寸；炭块本体(1)连接时，旧的炭块本体(1)通过辅助挂件(12)承重定位。

2.根据权利要求1所述的预焙阳极铝电解连续生产方法，其特征在于：所述固定凸头(3)和固定凹槽(4)之间设有通孔(5)，将浇筑料注入固定凸头(3)和固定凹槽(4)之间的间隙。

3.一种预焙阳极铝电解连续生产结构，其特征在于：包括阳极的炭块本体(1)，炭块本体(1)上方设置联接凹槽(2)，联接凹槽(2)连接钢爪(7)，在炭块本体(1)顶部和底部分别设置固定凸头(3)和固定凹槽(4)，新旧炭块本体(1)通过固定凸头(3)和固定凹槽(4)定位连接，并通过在固定凸头(3)和固定凹槽(4)之间的间隙内填充烧结料或浇筑料将新旧炭块本体(1)固定在一起；所述钢爪(7)包括导电杆(8)，导电杆(8)连接导电桥型支架(9)，桥型支架(9)连接导电定位钢板(10)，定位钢板(10)上设有联接锁紧部件(11)，联接锁紧部件(11)与炭块本体(1)的联接凹槽(2)连接；定位钢板(10)与炭块本体(1)上表面的尺寸相同或大于炭块本体(1)上表面的尺寸；所述炭块本体(1)连接辅助挂件(12)。

4.根据权利要求3所述的预焙阳极铝电解连续生产结构，其特征在于：所述辅助挂件(12)包括横担(13)，横担(13)连接吊杆(14)。

5.根据权利要求3所述的预焙阳极铝电解连续生产结构，其特征在于：所述辅助挂件(12)包括挂钩(16)，挂钩(16)插入炭块本体(1)侧面的辅助定位槽(6)。

6.根据权利要求3所述的预焙阳极铝电解连续生产结构，其特征在于：所述联接锁紧部件(11)与联接凹槽(2)截面为L型。