CN106283119A - 一种用于智能电解槽的连续阳极装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于智能电解槽的连续阳极装置及其使用方法，属于冶金领域。该用于智能电解槽的连续阳极装置，包括连续阳极炭块、阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统和智能控制系统；其使用方法为：(1)连续阳极炭块安装；(2)将连续阳极炭块固定在连续阳极炭块履带式位移系统实现连续移动；(3)当履带运转，带动工作的阳极炭块下移，阳极炭块定位推送系统，将备用的阳极炭块推送到固定位置，并与原有炭块连接；(4)当连续阳极炭块下移时，滑动供电系统相应的上移，滑动供电系统实现阳极炭块与阳极之间的连接。该装置实现铝电解槽阳极的连续化，解决了目前间断性更换阳极以及产生残极的问题，降低铝电解过程的成本。

Description

一种用于智能电解槽的连续阳极装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别涉及一种用于智能电解槽的连续阳极装置及其使用方法。

背景技术

预焙阳极铝电解槽已成为当今世界炼铝方法的技术主流。然而，传统铝电解槽生产采用“间断更换预焙阳极”的工艺方法，存在着如下问题：①配套的阳极组装生产线投资与运行成本增加；②铝电解槽未使用完的残极处理量大(约为20％)；③残极返回阳极生产系统作为添加料后大幅降低了预焙阳极的质量。

以30万吨铝电解系列工程为例，配套的阳极组装生产线的基建投资约为1.03亿元，折合吨铝投资约增加264元；按阳极毛耗540kg和净耗410kg计算吨铝残极量为130kg，占阳极毛耗的24.1％，返回阳极组装车间和阳极制造生产线的残极年处理量达到3.76万吨。单阳极组装生产线的吨铝生产成本就增加了约300元，约为铝用炭阳极售价的10％。

为了解决阳极无法连续更换及产生残极的问题，国内外做了一些开发应用。包括：1)上世纪50年代，德国VAW公司开发了一种连续预焙阳极CPA(Continuous PrebakedAnode)结构，并于1972年改进后在Eibewerk铝厂投产了7万吨产能的204台120kA连续预焙阳极铝电解槽系列，其特点是：①特制粘结糊。由焦炭和沥青组成，在75℃下可塑，焦化状态下能提供较强的机械连接作用；②采用类似于自焙阳极铝电解槽的自焙阳极炭块从炭块侧部插入导电钢棒的组装方式。该结构的缺点是：不能采用中间点式自动下料技术，预焙阳极尺寸过大难于更换，对特制粘结糊质量要求非常高等。

国内的一些专利也提出连续阳极方法。专利“铝电解槽的连续预焙阳极组合结构(CN103088367A)”提供了一种新型的夹具与异形阳极炭块配合使用，可以解决产生残极的问题，但是阳极无法连续更换。专利“一种铝电解槽连续阳极的装置(CN2552947Y)”提出采用履带以及阳极糊实现阳极连续供应，该专利采用的类似于自焙阳极的阳极炭块，且没有提供阳极母线的连接方法。

随着现代铝电解厂的设计产能越来越大，对铝电解槽的原材料质量、节能环保、高效降本要求越来越高。因而，设计提供一种能大幅降低生产成本、节约投资、改善阳极质量的新型连续预焙阳极组合结构是必须的、意义重大的。

发明内容

针对传统铝电解槽需间断更换预焙阳极所产生的问题，本发明提供了一种用于智能电解槽的连续阳极装置及其使用方法，通过特殊加工的阳极炭块、阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统和智能控制系统，实现铝电解槽阳极的连续化，解决了目前间断性更换阳极以及产生残极的问题，降低铝电解过程的成本。

一种用于智能电解槽的连续阳极装置，包括连续阳极炭块、阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统和智能控制系统；

连续阳极炭块是由多个阳极炭块单元串联组成的；所述的阳极炭块单元，为长方体或正方体结构，上表面设置有卡装块，下表面设置有卡装槽，上表面和下表面均为锯齿波纹面；侧面的一组对立面上分别设置有滑道，滑道两侧为固连区。

阳极炭块定位推送系统包括支架、移动推手和限位挡板；支架为水平支架和垂直支架，垂直支架和限位挡板设置在连续阳极炭块的未加工面的两侧，垂直支架上方设置有水平支架，水平支架与垂直支架连接，水平支架上远离限位挡板的一侧设置有移动推手；

连续阳极炭块履带式位移系统包括履带；履带上设置有锯齿波纹面或固连钮；履带和连续阳极炭块固连；

所述的滑动供电系统包括滑动导电板、滑动导电杆和阳极母线；连续阳极炭块的两侧的滑道和滑动导电板接触，滑动导电板外侧设置有滑动导电杆，滑动导电杆和阳极母线连接；

阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统分别与智能控制系统连接。

智能控制系统与阳极炭块定位推送系统连接，控制阳极炭块定位推手系统中的移动推手和支架；

智能控制系统与连续阳极炭块履带式位移系统连接，控制连续阳极炭块履带式位移系统的履带连续运行；

智能控制系统与滑动供电系统连接，控制滑动供电系统的滑动、供电及断电；

所述的阳极炭块单元中，所述的卡装块为燕尾块；所述的卡装槽为燕尾槽。

所述的阳极炭块单元中，所述的固连区，采用锯齿波纹面或平面，当固连区为平面时，在平面上设置有固连孔。

所述的阳极炭块单元中，所述的固连区的锯齿波纹面为贯通锯齿波纹面。

所述的阳极炭块单元中，所述的固连孔为圆孔或多边形孔。

所述的阳极炭块单元中，所述的固连孔为1～3列。

所述的阳极炭块单元中，所述的侧面的一组对立面为左侧面和右侧面，或为前面和后面。

所述的阳极炭块单元中，所述的侧面的一组对立面的滑道为滑动导电槽，与滑动导电板配合使用。

所述的阳极炭块单元中，在使用中，若干个阳极炭块联合使用，相邻的两个连续阳极炭之间，通过燕尾块和燕尾槽卡装固连。

每两块相连接的阳极炭块单元的上表面和下表面的锯齿波纹面，均涂有高温导电胶，在保证两个阳极炭块连接强度的同时，充分降低了阳极炭块之间的接触电阻，保证其导电性。

所述的阳极炭块定位推送系统的支架和限位挡板起到支撑和定位阳极炭块的作用。

在使用时，水平支架上方设置有备用阳极炭块。

所述的连续阳极炭块履带式位移系统的履带，可以实现阳极炭块的连续位移；履带与阳极炭块定位推送系统中移动推手的垂直距离为单个阳极炭块高度的0.3～1倍。

所述的连续阳极炭块履带式位移系统中，当连续阳极炭块的固连区为锯齿波纹面时，配合使用的履带的锯齿波纹面，与固连区的锯齿波纹面卡装配合；当固连区为带有固连孔的平面时，配合使用的移机履带的固连钮，与固连孔卡装配合，实现阳极炭块的直接连续位移和安装。

所述的由履带的连续运转实现阳极炭块的连续移动，连续阳极炭块对应四条履带，履带位置与阳极炭块固连区的锯齿波纹面或固连孔相对应。履带的长度为阳极炭块单元的高度的1～2倍。

所述的滑动供电系统中，所述的滑动导电杆上设置有压紧弹簧；压紧弹簧将滑动导电板与连续阳极炭块压紧；使滑动导电板与连续阳极炭块紧密充分接触，实现连续供电。

所述的滑动供电系统的滑动导电板为铜钢复合板，分为铜板层和钢板层，滑动导电板的铜板层与阳极炭块接触，滑动导电板长度为单个阳极炭块高度的1～1.5倍。

所述的滑动供电系统实现阳极炭块与阳极之间的连接；其中，滑动供电系统的滑动导电板直接压入阳极炭块滑动导电槽中，滑动导电板与阳极炭块压实，充分接触；

本发明的用于智能电解槽的连续阳极装置及其使用方法，按如下步骤进行：

(1)连续阳极炭块是由多块阳极炭块单元串联而成的，尺寸根据实际生产需要进行设定；

(2)将连续阳极炭块固定在连续阳极炭块履带式位移系统中，由智能控制系统控制履带的连续运转，实现阳极炭块的连续移动；

(3)当履带运转，带动工作的阳极炭块下移到一定位置，智能控制系统控制阳极炭块定位推送系统，将水平支架上备用的阳极炭块推送到固定位置，并与原有炭块连接；

(4)由智能控制系统控制滑动供电系统，当连续阳极炭块下移时，滑动供电系统相应的上移，滑动供电系统实现阳极炭块与阳极之间的连接。

所述步骤(3)中，当工作的阳极炭块上端面下移至固定支架的水平位置时，阳极炭块定位推送系统中的移动推手，将水平支架上的备用的阳极炭块推动，备用阳极炭块，沿水平方向移动，移动至阳极炭块定位推送系统中限位挡板的位置，安装在连续阳极炭块上，以保证阳极炭块的连续性。

备用的阳极炭块沿水平方向移动的同时，与阳极炭块定位推送系统中支架、移动推手及工作的连续阳极炭块，以同样的下移速度下移，在完成推送的同时，实现备用阳极炭块与工作阳极炭块的高强度连接。

本发明的用于智能电解槽的连续阳极装置及其使用方法，与现有技术相比，具有以下优点：

可以解决目前电解铝工业中阳极炭块近25％的残极无法使用，同时实现阳极炭块的在线连续安装，减少因间歇更换阳极引起的电解槽的电磁场波动，提高了资源利用率和降低了电解能耗。

附图说明

图1为本发明的一种连续阳极炭块的三维立体示意图；

图2为本发明的一种连续阳极炭块的三维立体示意图；

图3为本发明的一种连续阳极炭块装配三维立体示意图；

图4为本发明的一种连续阳极炭块装配三维立体示意图；

图5为本发明的一种用于智能电解槽的连续阳极装置安装和移动的三维立体示意图；

图6为本发明的一种用于智能电解槽的连续阳极装置滑动供电的三维立体示意图；

图7为本发明的滑动供电系统的结构示意图；

图1～6中，1为：连续阳极炭块的卡装结构，1.1为：卡装块，1.2为卡装槽；2为：滑道；3为：设置有固连孔的平面固连区；4为：设置有锯齿波纹面的固连区；5为：连续阳极炭块；6为：阳极炭块定位推送系统中水平支架；7为：阳极炭块定位推送系统中垂直支架；8为：阳极炭块定位推送系统中移动推手；9为：阳极炭块定位推送系统中限位挡板；10为：连续阳极炭块履带式位移系统中履带；11为：连续阳极炭块履带式位移系统中履带的固连钮；12为：滑动供电系统中滑动导电板；13为：滑动供电系统中滑动导电杆；14为：压紧弹簧；15为：铜板层；16为：钢板层；17为：阳极母线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

以下实施例采用基于连续阳极的智能电解槽，滑动导电槽两侧为排形孔的连续阳极炭块的三维立体示意图见图1；其装配三维立体示意图见图3；

滑动导电槽两侧为锯齿的连续阳极炭块的三维立体示意图见图2；其装配三维立体示意图见图4；

用于智能电解槽的连续阳极装置安装和移动的三维立体示意图见图5，图5提供了一种阳极炭块连续推送和整体连续阳极结构移动的示意；

用于智能电解槽的连续阳极装置滑动供电的三维立体示意图见图6，；

滑动供电系统的结构示意图见图7；

以下实施例采用的智能控制系统为西门子的DCS控制系统；

实施例1

一种用于智能电解槽的连续阳极装置，包括连续阳极炭块5、阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统和智能控制系统；

连续阳极炭块是由多个阳极炭块单元串联组成的；

连续阳极炭块，为长方体或正方体结构，上表面设置有卡装块1.1，下表面设置有卡装槽1.2，上表面和下表面均为锯齿波纹面；侧面的一组对立面上分别设置有滑道2，滑道两侧为设置有1列固连孔的平面固连区3。

阳极炭块定位推送系统包括支架、移动推手8和限位挡板9；支架为水平支架6和垂直支架7，垂直支架7和限位挡板9设置在连续阳极炭块5的未加工面的两侧，垂直支架7上方设置有水平支架6，水平支架6与垂直支架7连接，水平支架6上远离限位挡板9的一侧设置有移动推手8；

连续阳极炭块履带式位移系统包括履带10；履带10上设置有固连钮11；履带10和连续阳极炭块5固连；

带有固连孔的平面固连区3，配合使用的移机履带的固连钮11，与固连孔卡装配合，实现阳极炭块的直接连续位移和安装。

由履带10的连续运转实现阳极炭块的连续移动，连续阳极炭块5对应四条履带10，履带10位置与阳极炭块带有固连孔的固连区3相对应。履带10的长度为阳极炭块单元的高度的2倍。

滑动供电系统包括滑动导电板12、滑动导电杆13和阳极母线14；连续阳极炭块5的两侧的滑道2和滑动导电板12接触，滑动导电板12外侧设置有滑动导电杆13，滑动导电杆13和阳极母线17连接；

阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统分别与智能控制系统连接。

连续阳极炭块5中，在使用中，若干个阳极炭块联合使用，相邻的两个连续阳极炭之间，通过燕尾块和燕尾槽卡装固连。

每两块相连接的阳极炭块的上表面和下表面的锯齿波纹面，均涂有高温导电胶；

在使用时，水平支架6上方设置有备用阳极炭块。

履带与阳极炭块定位推送系统中移动推手的垂直距离为单个阳极炭块高度的0.3～1倍。

滑动供电系统中，滑动导电杆12上设置有压紧弹簧14；压紧弹簧14将滑动导电板12与连续阳极炭块5压紧；使滑动导电板12与连续阳极炭块5紧密充分接触，实现连续供电。

滑动供电系统的滑动导电板12为铜钢复合板，分为铜板层15和钢板层16，滑动导电板12的铜板层15与阳极炭块5接触，滑动导电板12直接压入阳极炭块滑动导电槽的滑道2中，滑动导电板12长度为单个阳极炭块高度的1.5倍。

一种用于智能电解槽的连续阳极装置的使用方法，按如下步骤进行：

(1)连续阳极炭块5是由多块阳极炭块单元串联而成的，尺寸根据实际生产需要进行设定；

(2)将连续阳极炭块5固定在连续阳极炭块履带式位移系统中，由智能控制系统控制履带的连续运转，实现阳极炭块的连续移动；

(3)当履带10运转，带动工作的阳极炭块下移到一定位置，智能控制系统控制阳极炭块定位推送系统，将水平支架6上备用的阳极炭块推送到固定位置，并与原有炭块连接；

当工作的阳极炭块上端面下移至固定支架7的水平位置时，阳极炭块定位推送系统中的移动推手8，将水平支架6上的备用的阳极炭块推动，备用阳极炭块，沿水平方向移动，移动至阳极炭块定位推送系统中限位挡板9的位置，安装在连续阳极炭块上，以保证阳极炭块的连续性。

备用的阳极炭块沿水平方向移动的同时，与阳极炭块定位推送系统中支架、移动推手8及工作的连续阳极炭块5，以同样的下移速度下移，在完成推送的同时，实现备用阳极炭块与工作阳极炭块的高强度连接。

(4)由智能控制系统控制滑动供电系统，当连续阳极炭块下移时，滑动供电系统相应的上移，滑动供电系统实现阳极炭块与阳极之间的连接。

实施例2

一种用于智能电解槽的连续阳极装置，包括连续阳极炭块5、阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统和智能控制系统；

连续阳极炭块是由多个阳极炭块单元串联组成的；

连续阳极炭块，为长方体或正方体结构，上表面设置有卡装块1.1，下表面设置有卡装槽1.2，上表面和下表面均为锯齿波纹面；侧面的一组对立面上分别设置有滑道2，滑道两侧为设置有1列贯通的锯齿波纹面固连区4。

阳极炭块定位推送系统包括支架、移动推手8和限位挡板9；支架为水平支架6和垂直支架7，垂直支架7和限位挡板9设置在连续阳极炭块5的未加工面的两侧，垂直支架7上方设置有水平支架6，水平支架6与垂直支架7连接，水平支架6上远离限位挡板9的一侧设置有移动推手8；

连续阳极炭块履带式位移系统包括履带10；履带10上设置有锯齿波纹面；履带10和连续阳极炭块5固连；

由履带10的连续运转实现阳极炭块的连续移动，连续阳极炭块5对应四条履带10，履带10位置与阳极炭块锯齿波纹面固连区4相对应。履带10的长度为阳极炭块单元的高度的2倍。

锯齿波纹面固连区4，配合使用的移机履带的锯齿波纹面，与固连区的锯齿波纹面配合，实现阳极炭块的直接连续位移和安装。

滑动供电系统包括滑动导电板12、滑动导电杆13和阳极母线14；连续阳极炭块5的两侧的滑道2和滑动导电板12接触，滑动导电板12外侧设置有滑动导电杆13，滑动导电杆13和阳极母线17连接；

阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统分别与智能控制系统连接。

连续阳极炭块5中，在使用中，若干个阳极炭块联合使用，相邻的两个连续阳极炭之间，通过燕尾块和燕尾槽卡装固连。

每两块相连接的阳极炭块的上表面和下表面的锯齿波纹面，均涂有高温导电胶；

在使用时，水平支架6上方设置有备用阳极炭块。

履带与阳极炭块定位推送系统中移动推手的垂直距离为单个阳极炭块高度的1倍。

滑动供电系统中，滑动导电杆12上设置有压紧弹簧14；压紧弹簧14将滑动导电板12与连续阳极炭块5压紧；使滑动导电板12与连续阳极炭块5紧密充分接触，实现连续供电。

滑动供电系统的滑动导电板12为铜钢复合板，分为铜板层15和钢板层16，滑动导电板12的铜板层15与阳极炭块5接触，滑动导电板12直接压入阳极炭块滑动导电槽的滑道2中，滑动导电板12长度为单个阳极炭块高度的1.5倍。

一种用于智能电解槽的连续阳极装置的使用方法，按如下步骤进行：

(1)连续阳极炭块5是由多块阳极炭块单元串联而成的，尺寸根据实际生产需要进行设定；

(2)将连续阳极炭块5固定在连续阳极炭块履带式位移系统中，由智能控制系统控制履带的连续运转，实现阳极炭块的连续移动；

(3)当履带10运转，带动工作的阳极炭块下移到一定位置，智能控制系统控制阳极炭块定位推送系统，将水平支架6上备用的阳极炭块推送到固定位置，并与原有炭块连接；

当工作的阳极炭块上端面下移至固定支架7的水平位置时，阳极炭块定位推送系统中的移动推手8，将水平支架6上的备用的阳极炭块推动，备用阳极炭块，沿水平方向移动，移动至阳极炭块定位推送系统中限位挡板9的位置，安装在连续阳极炭块上，以保证阳极炭块的连续性。

备用的阳极炭块沿水平方向移动的同时，与阳极炭块定位推送系统中支架、移动推手8及工作的连续阳极炭块5，以同样的下移速度下移，在完成推送的同时，实现备用阳极炭块与工作阳极炭块的高强度连接。

(4)由智能控制系统控制滑动供电系统，当连续阳极炭块下移时，滑动供电系统相应的上移，滑动供电系统实现阳极炭块与阳极之间的连接。

Claims (10)

1.一种用于智能电解槽的连续阳极装置，其特征在于，包括连续阳极炭块、阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统和智能控制系统；

连续阳极炭块是由多个阳极炭块单元串联组成的；所述的阳极炭块单元，为长方体或正方体结构，上表面设置有卡装块，下表面设置有卡装槽，上表面和下表面均为锯齿波纹面；侧面的一组对立面上分别设置有滑道，滑道两侧为固连区；

阳极炭块定位推送系统包括支架、移动推手和限位挡板；支架为水平支架和垂直支架，垂直支架和限位挡板设置在连续阳极炭块的未加工面的两侧，垂直支架上方设置有水平支架，水平支架与垂直支架连接，水平支架上远离限位挡板的一侧设置有移动推手；

连续阳极炭块履带式位移系统包括履带；履带上设置有锯齿波纹面或固连钮；履带和连续阳极炭块固连；

滑动供电系统包括滑动导电板、滑动导电杆和阳极母线；连续阳极炭块的两侧的滑道和滑动导电板接触，滑动导电板外侧设置有滑动导电杆，滑动导电杆和阳极母线连接；

阳极炭块定位推送系统、连续阳极炭块履带式位移系统、滑动供电系统分别与智能控制系统连接。

2.如权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置，其特征在于，所述的阳极炭块单元中，所述的卡装块为燕尾块；所述的卡装槽为燕尾槽；所述的阳极炭块单元中，所述的固连区，采用锯齿波纹面或平面，当固连区为平面时，在平面上设置有固连孔；所述的阳极炭块单元中，所述的固连区的锯齿波纹面为贯通锯齿波纹面；所述的阳极炭块单元中，所述的固连孔为圆孔或多边形孔，所述的固连孔为1～3列。

3.如权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置，其特征在于，每两块相连接的阳极炭块的上表面和下表面的锯齿波纹面，均涂有高温导电胶。

4.如权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置，其特征在于，所述的连续阳极炭块履带式位移系统的履带，与阳极炭块定位推送系统中移动推手的垂直距离为单个阳极炭块高度的0.3～1倍。

5.如权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置的使用方法，其特征在于，所述的连续阳极炭块对应四条履带，履带位置与阳极炭块固连区的锯齿波纹面或固连孔相对应；履带的长度为阳极炭块单元的高度的1～2倍。

6.如权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置，其特征在于，所述的滑动供电系统中，所述的滑动导电杆上设置有压紧弹簧。

7.如权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置，其特征在于，所述的滑动供电系统的滑动导电板为铜钢复合板，分为铜板层和钢板层，滑动导电板的铜板层与阳极炭块接触，滑动导电板长度为单个阳极炭块高度的1～1.5倍。

8.如权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置的使用方法，其特征在于，所述的滑动供电系统实现阳极炭块与阳极之间的连接；其中，滑动供电系统的滑动导电板直接压入阳极炭块滑动导电槽中，滑动导电板与阳极炭块压实。

9.权利要求1所述的用于智能电解槽的连续阳极装置的使用方法，其特征在于，按如下步骤进行：

(1)连续阳极炭块是由多块阳极炭块单元串联而成的，尺寸根据实际生产需要进行设定；

(2)将连续阳极炭块固定在连续阳极炭块履带式位移系统中，由智能控制系统控制履带的连续运转，实现阳极炭块的连续移动；

(3)当履带运转，带动工作的阳极炭块下移到一定位置，智能控制系统控制阳极炭块定位推送系统，将水平支架上备用的阳极炭块推送到固定位置，并与原有炭块连接；

(4)由智能控制系统控制滑动供电系统，当连续阳极炭块下移时，滑动供电系统相应的上移，滑动供电系统实现阳极炭块与阳极之间的连接。

10.如权利要求9所述的用于智能电解槽的连续阳极装置的使用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当工作的阳极炭块上端面下移至固定支架的水平位置时，阳极炭块定位推送系统中的移动推手，将水平支架上的备用的阳极炭块推动，备用阳极炭块，沿水平方向移动，移动至阳极炭块定位推送系统中限位挡板的位置，安装在连续阳极炭块上；

备用的阳极炭块沿水平方向移动的同时，与阳极炭块定位推送系统中支架、移动推手及工作的连续阳极炭块，以同样的下移速度下移。