CN106676580B - 预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法及结构，其特征在于：阳极的炭块本体（1）顶部炭碗（3）通过铝水浇铸连接钢爪（2），在电解槽中的炭块本体（1）烧损到需要连接新阳极时，旧炭块本体（1）炭碗（3）中的铝水已经融化，将钢爪（2）取出，此时旧炭块本体（1）通过炭块四周的覆盖料与电解质的凝结层承重，将新的炭块本体（1）放置在旧炭块本体（1）上方，通过新炭块本体（1）底部的固定凸头（4）和旧炭块本体（1）的炭碗（3）将新旧炭块本体（1）连接，钢爪（2）通过铝水浇铸固定在新炭块本体（1）的炭碗（3）内。本申请进一步简化了钢爪与阳极炭块的结构，降低了改造成本，使用更加方便。

Description

预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法及结构

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在线连接阳极的方法及结构。

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连接，连接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）连接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，因此连接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）阳极的连接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）连接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15%～18%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。申请人之前也做了大量研究，并申请了一系列的专利，将阳极炭块与钢爪的连接采用机械连接，用于实现阳极炭块的连续使用。但仍然存在阳极炭块和钢爪结构改动大，使用不方便的缺点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法及结构。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：预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法，阳极的炭块本体顶部炭碗通过铝水浇铸连接钢爪，在电解槽中的炭块本体烧损到需要连接新阳极时，旧炭块本体炭碗中的铝水已经融化，将钢爪取出，此时旧炭块本体通过炭块四周的覆盖料与电解质的凝结层承重，将新的炭块本体放置在旧炭块本体上方，通过新炭块本体底部的固定凸头和旧炭块本体的炭碗将新旧炭块本体连接，钢爪通过铝水浇铸固定在新炭块本体的炭碗内。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法，所述钢爪上设有张紧机构，在铝水融化时固定炭块本体。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法，所述炭块本体的炭碗内设有固定环槽，与张紧机构配合固定。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法，所述炭块本体顶部和底部分别设置凸块和凹槽，凸块和凹槽之间涂覆糊料将新旧炭块本体固定连接。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的结构，包括阳极的炭块本体，炭块本体顶部设有炭碗，底部设有固定凸头，新旧炭块本体通过炭碗和固定凸头定位连接。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的结构，所述炭块本体顶部和底部分别设置凸块和凹槽。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的结构，还包括钢爪，钢爪上设有张紧机构，张紧机构包括与钢爪连接的卡件，卡件上设有插入炭碗的紧固块，卡件连接用于移动紧固块的支架。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的结构，所述卡件和紧固块置于钢爪内的安装槽内。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的结构，所述支架连接转杆，支架和转杆的连接部分别设有啮合的锯齿带和锯齿端, 所述支架连接滑动杆，滑动杆通过支架连接卡件。

前述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的结构，所述卡件为转动轴，转动轴下方连接支架上端，支架下端设有紧固块；所述支架和紧固块置于钢爪内的安装槽内。

与现有技术相比，本发明将阳极炭块与钢爪的连接改为铝水浇铸，辅以机械连接，由于铝的熔点在660度，而电解槽中温度高达950度，随着铝电解工艺的进行，阳极炭块不断消耗，通过阳极炭块的热传导，使得炭块本体炭碗中的铝融化，把辅助的机械爪头收紧后，即可将钢爪及辅助机械爪头整体取出，此时的阳极炭块，通过炭块四周的覆盖料与电解质的凝结层承重固定。通过新炭块本体底部的固定凸头和旧炭块本体的炭碗将新旧炭块本体连接，钢爪通过铝水浇铸固定在新炭块本体的炭碗内，此时旧炭块本体炭碗中的铝水作为导电材料，提高阳极炭块的导电率。在旧炭块本体炭碗中铝融化过程中，通过钢爪的张紧机构和炭碗的固定环槽配合进行固定，此时炭块本体已经大部分烧损，而且有部分浸入电解质中承重，因此张紧机构的承重要求降低，结构更加简单和灵活。炭块本体顶部和底部分别设置凸块和凹槽，新旧炭块本体上下连接时，通过涂覆糊料，再利用炭块本体的导热，将糊料烧结，使新旧炭块本体固定在一起。

本发明能够实现预焙阳极炭块无残极生产的连续使用，使用钢爪的结构和现有的相比，仅增加张紧机构，无需炭块连接辅助挂钩等结构；因借助炭块四周的覆盖料与电解质的凝结层承重，无需打壳就可实现接极工作，电解车间的工作量大幅减少，且工作时工人不需面对950℃的高温工作了。可降低现有铝电解厂的改造成本，同时可减少电解车间的运营成本，改善工作环境。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，另一件专利一种预焙阳极铝电解连续生产方法及结构，申请号为201610526791.0，采用内藏式L型连接，钢爪与阳极炭块均采用机械式连接，而且需要辅助挂件。本申请进一步简化了钢爪与阳极炭块的结构，降低了改造成本，使用更加方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是炭块本体的结构示意图；

图3是本发明张紧机构的一种结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是双向张紧机构结构示意图；

图6是本发明张紧机构的另一种结构示意图；

图7是图6的俯视图。

附图中的标记为：1-炭块本体，2-钢爪，3-炭碗，4-固定凸头，5-张紧机构，6-固定环槽，7-凸块，8-凹槽，501-卡件，502-紧固块，503-锯齿带，504-支架，505-安装槽，506-锯齿端，507-转杆，508-滑动杆。

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。预焙阳极铝电解在线连接阳极的结构，包括阳极的炭块本体1，炭块本体1顶部设有炭碗3，底部设有固定凸头4，新旧炭块本体1通过炭碗3和固定凸头4定位连接。

所述炭块本体1顶部和底部分别设置凸块7和凹槽8。

还包括钢爪2，钢爪2上设有张紧机构5，如图3-7所示，张紧机构5包括与钢爪2连接的卡件501，卡件501上设有插入炭碗的紧固块502，卡件501连接用于移动紧固块502的支架504。所述卡件501和紧固块502置于钢爪2内的安装槽505内。

张紧机构5可采用多种机械结构完成移动紧固块502的功能。

如图3-5所示，所述支架504连接转杆507，支架504和转杆507的连接部分别设有啮合的锯齿带503和锯齿端506, 所述支架504连接滑动杆508，滑动杆508通过支架504连接卡件501。如图5所示，可通过一个转杆507，带动两侧的支架实现多个钢爪双向的紧固。

滑动杆508与卡件501连接固定，滑动杆508与支架504活动连接，实现支架504的移动。转动转杆507，在啮合的锯齿带503和锯齿端506作用下，带动支架504移动，实现紧固块502的移动。

如图6和7所示，所述卡件501为转动轴，转动轴上方与钢爪连接，可绕连接位置转动，转动轴下方连接支架504上端，支架504下端设有紧固块502；所述支架504和紧固块502置于钢爪内的安装槽505内。

通过卡件501转动轴的转动，带动支架504，带动紧固块502移动。

工作原理如下，阳极的炭块本体1顶部炭碗3通过铝水浇铸连接钢爪2，在电解槽中的炭块本体1烧损到需要连接新阳极时，旧炭块本体1炭碗3中的铝水已经融化，将钢爪2取出，此时旧炭块本体1通过炭块四周的覆盖料与电解质的凝结层承重，将新的炭块本体1放置在旧炭块本体1上方，通过新炭块本体1底部的固定凸头4和旧炭块本体1的炭碗3将新旧炭块本体1连接，钢爪2通过铝水浇铸固定在新炭块本体1的炭碗3内。

为了固定炭块本体1，所述钢爪2上设有张紧机构5，在铝水融化时固定炭块本体1。所述炭块本体1的炭碗3内设有固定环槽6，与张紧机构5配合固定。使用时，张紧机构5可活动的紧固部件（紧固块502）插入固定环槽6中，将炭块本体1固定。

所述炭块本体1顶部和底部分别设置凸块7和凹槽8，凸块7和凹槽8之间涂覆糊料将新旧炭块本体1固定连接，利用旧炭块本体1的余热以及电解过程中产生的热能，将新旧炭块本体1烧结在一起。

Claims (3)

1.一种预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法，其特征在于：阳极的炭块本体（1）顶部炭碗（3）通过铝水浇铸连接钢爪（2），在电解槽中的炭块本体（1）烧损到需要连接新阳极时，旧炭块本体（1）炭碗（3）中的铝水已经融化，将钢爪（2）取出，此时旧炭块本体（1）通过炭块四周的覆盖料与电解质的凝结层承重，将新的炭块本体（1）放置在旧炭块本体（1）上方，通过新炭块本体（1）底部的固定凸头（4）和旧炭块本体（1）的炭碗（3）将新旧炭块本体（1）连接，钢爪（2）通过铝水浇铸固定在新炭块本体（1）的炭碗（3）内；所述钢爪（2）上设有张紧机构（5），在铝水融化时固定炭块本体（1）；张紧机构（5）包括与钢爪（2）连接的卡件（501），卡件（501）上设有插入炭碗的紧固块（502），卡件（501）连接用于移动紧固块（502）的支架（504）。

2.根据权利要求1所述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法，其特征在于：所述炭块本体（1）的炭碗（3）内设有固定环槽（6），与张紧机构（5）配合固定。

3.根据权利要求1所述的预焙阳极铝电解在线连接阳极的方法，其特征在于：所述炭块本体（1）顶部和底部分别设置凸块（7）和凹槽（8），凸块（7）和凹槽（8）之间涂覆糊料将新旧炭块本体（1）固定连接。

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