CN108166020B - 一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块 - Google Patents
一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块 Download PDFInfo
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Abstract
本发明一种用于阳极炭块上部的定型保温组合块,主要应用于铝电解槽阳极炭块上部保温层的构造,其技术特征是:该定型保温组合块为组合式结构,由2块以上的单体定型保温砖块,相互配置组合而成;在阳极炭块上部由多个单体定型保温组合砖块,构成整体的阳极炭块上部保温层,其外轮廓为矩形,中间留有阳极钢爪头通过的空间位置。该定型覆盖料保温组合块,采用的保温耐火材料制成;或采用金属材料加保温耐火材料复合构造而成。采用本发明设计的定型保温组合砖块作为功能材料部件,用于铝电解槽阳极炭块上部保温层构造,可以替代现有传统的采用颗粒粉状覆盖料作为原料,对阳极炭块上部进行保温层作业的技术。
Description
技术领域:本发明一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,主要应用与预备铝电解槽,在生产过程中的阳极炭块上部保温层的构造,和该定型保温组合块的生产制备。
技术背景:在现有预焙铝电解槽在进行电解生产过程中,一个重要的生产工序是更换阳极作业,即当阳极炭块消耗到残极厚度时,即当电解质液腐蚀危及到阳极钢爪头的安全时,需进行更换阳极炭块的作业,即将残阳极炭块从铝电解槽槽膛内取出,更换上一个高度如初的新阳极炭块。
在新更换的阳极炭块入槽就位后,为了提升阳极炭块的升温速度,防止阳极炭块氧化,减少铝电解槽阳极炭块的热散失,保证铝电解槽的热平衡,需在新阳极炭块的上表面部添加的散状颗粒物料粉,在阳极炭块上部形成一厚度在15cm至18cm厚度的覆盖料保温层。在电解生产过程中,覆盖在阳极炭块上部的散状覆盖料保温层,会随着阳极炭块消耗,温度的提高,会和整个铝电解槽阳极炭块上部的覆盖料,烧结成一个整体的覆盖料结壳块层,俗称覆盖料结壳块。
该覆盖料结壳块一旦在铝电解槽内阳极炭块上部烧结定型后,其强度和温度较高,在铝电解槽更换阳极炭块时,需要用多功能天车打壳锤头,将残极边部的覆盖料结壳块打开,(俗称开边缝作业),而后,才能将残极炭块和处于红热状态的覆盖料结壳块层,从铝电解槽内取出,并更换上一块新阳极炭块。
刚从铝电解槽内取出的残极炭块以及阳极钢爪,和覆盖料结壳层烧结在一起,还是处于红热状态,其平均温度在700℃左右。为了使得阳极钢爪和覆盖料可重复利用,以及在阳极钢爪的底部重新浇注钢爪阳极炭块,需先清理掉阳极炭块上部的覆盖料结壳。其清理工序是:待残极炭块和电解质覆盖料结壳层冷却后,采用机械干涉破碎或人工锤击破碎的方法,将电解质覆盖料结壳层破碎,并从残极炭块上清理下来,而后在将这些覆盖料结壳层块,运送到机械破碎系统装置,将其破碎成粉状物料后,重新返回到电解生产工艺中,添加到新更换的阳极炭块上部,作为覆盖料重复使用。
现通用的铝电解槽生产工艺,采用散状不定型的颗粒粉状物料,作为阳极炭块上部覆盖料生产方式,在电解铝生产行业,已经延续了几年,这种生产工艺作业方式存在以下缺陷;
1、用散状物料,即电解质及氧化铝颗粒粉形成覆盖料保温层,在电解槽内烧结形成硬质结壳的过程中,会吸收大量的热能,
2、在更换阳极作业的过程中,残极炭块上部带出的处在红热状态下的覆盖保温结壳层,会在铝电解槽外,释放散失大量的无功热能,浪费电解能耗。
3、在清理破碎残极炭块上部覆盖料结壳,使覆盖料保温结壳层与残极炭块和阳极钢爪头分离过程中,不仅会消耗大量的人工劳动和机械能耗,而且会产生大量的粉尘,污染环境。
4、在将电解质结壳块破碎成颗粒粉末状,形成可重复利用的覆盖料粉料的过程中,不仅会消耗大量的人工劳动量和机械能耗,也产生大量的粉尘,污染环境。
5、在更换残极时,由于有部分覆盖料结壳块会坠入到电解质液中,为防止覆盖料结壳块污染电解质,需要用人工和机械进行捞块作业。该项工作在高温环境下进行,不仅作业环境艰苦,而且工作强度较大。
现有的预焙铝电解槽生产工艺,采用预焙阳极炭块进行生产,就必然存在着换极作业工序。这是不可避免和淘汰的工序,就会产生的上述对阳极炭块上部覆盖料保温层的处理作业工序。而在现行的电解铝生产工艺过程中,对残极炭块上部覆盖料的清理,破碎,输送物料工作量,占电解铝生产过程中的作业量比重相当大,并需要投入相当多的设备进行配置。且会产生上述缺陷。
有没有办法改变现有的传统的,,用添加散状覆盖料,构造阳极炭块上部保温层的作业方式,使得上述缺陷产生的概率及负面影响最小呢?这是电解铝产业工程技术人员,一直追寻的目标。
发明内容:为了减少铝电解槽现有生产工艺中,采用颗粒粉散状覆盖料作为阳极炭块上部保温层所产生的上述缺陷,减少覆盖结壳的热吸收和热散失,降低电解铝在生产过程中的能耗,减少覆盖料的物流周转量和破碎处理工作量,减少残极清理作业的工序环节,减轻工人的劳动强度,降低企业的生产成本。本发明根据铝电解槽生产的实际工况条件,提出了一种新的对铝电解槽阳极炭块上部,实施保温的技术方案。
本发明技术方案的技术路线是,用定型保温组合砖块块作为保温材料,安装在铝电解槽阳极炭块的上部,阳极钢头的外围,构造成一个既可以重复利用,又能便于拆卸安装的保温层,以替代现有传统的用散状(不定型)覆盖料在阳极炭块实施保温的作业施工方式。本发明文件主要对该创新工艺所用的材料部件,即定型保温组合砖块的结构特征、以及构造和使用方法技进行阐述。
1、一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,是安装扣合在铝电解槽阳极炭块(4)的上顶部,阳极钢爪头(2)外围,用于构造阳极炭块(4)上部保温层的组合部件,其技术特征是:该定型保温组合砖块(7)为组合式结构,即在阳极炭块(4)上部构造组合形成保温层时,由2块以上的单体定型保温组合砖块(7)相互配置组合而成;其单体定型保温组合砖块外侧轮廓为矩形,内侧中间留有阳极钢爪头通过的位置空间或凹型槽。
2、依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合块,其特征是:该定型保温组合砖块(7),安装时靠贴在阳极钢爪头(2)的侧边部,内侧设置有钢爪头(2)通过的空间位置凹口,该凹口为方形或半圆形。
3、依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合块,其特征是:其定型保温组合块(7),采用抗热震性能好的保温或耐火材料制成,或采用金属材料加保温耐火材料复合制造而成。
4、依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合块,其特征是,定型定型保温组合砖块(7)上下采用两种材料构造而成;在定型保温组合砖块(7)底部,与阳极炭块(4)扣合接触处的材料,采用抗电解质液(5)侵蚀的保温或耐火材料制成,其上部采用普通耐火材料制成。
5依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合块,其特征是:在定型保温组合块(7)上,设置有安装卡具或定位装置。
6、依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合块,其特征是:该定型保温组合块(7)的下底部面的形状,应依据阳极炭块(4)上部结构的形状进行设计,即可为平面构造,亦可为凹凸形状构造。
采用本发明设计的定型保温组合砖块作为功能材料部件,用于铝电解槽阳极炭块上部保温层构造,可以替代现有传统的技术,即采用颗粒粉状覆盖料作为原料,对阳极炭块上部实施工作保温层的技术,本发明技术方案,具有以下技术优势:在铝电解槽现有生产工艺中,可减少覆盖结壳的热吸收和热散失,降低电解铝在生产过程中的能耗,减少覆盖料的物流周转量和破碎处理工作量,减少残极清理作业的工序环节,减轻工人的劳动强度,降低企业的生产成本。
附图说明:本发明一种用于阳极炭块保温层构造的组合砖块,即一种阳极炭块定型保温组合块的构造特点和使用方法,通过说明书附图和具体实施例的表述,则更加清晰。
图1、现有传统技术采用散状状覆盖料对阳极炭块实施保温作业后的阳极炭块和保温侧的1/2主视图
图2、为实施1采用本发明定型保温组合砖块,对阳极炭块上部实施保温作业后的阳极炭块和保温层的1/2主视图。
图3、为图2的A-A向视图。
图4、为实施例2定型保温组合块与阳极炭块构造组装后的主视图。
图5、为图4的俯视图。
图6、为实施例3定型保温组合块与阳极炭块构造组装后的主视图。
图7、为图6的俯视图
图8、为本发明定型保温组合块实施例4的主视图。
图9、为图8的侧视图。
图10、为图8的俯视图。
图11、为本发明定型保温组合块实施例5的主视图。
图12、为图11的侧视图。
图13、为图11的俯视图.
图14、为本发明定型保温组合块实施例6的主视图。
图15、为图14的B-B断面侧视图。
图16、为图14的A-A断面俯视图.
图17、为本发明定型保温组合块实施例7的主视图。
图18、为图17的A-A断面侧视图。
图19、为图17的俯视图。
图20、为本发明定型保温组合块实施例8的主视图。
图21、为图20的A-A断面侧视图。
图22、为图20的B-B断面俯视图
图23、为本发明定型保温组合块实施例9的主视图。
图24、为图23的侧视图。
图25、为图23的俯视图
其图中所示:1阳极钢爪、2钢爪头、3散状覆盖料、4阳极炭块、5电解质液、6电解槽膛、7定型保温组合块、8半圆形凹口、9方形凹口,10、粉料垫层、11吊装卡具、12、保温层、13耐火层、14金属盖板、15、保温填料、16、连接锚栓、17连接配筋、18金属框架。
具体实施方式:
实施例1:如图1所示、原设计的铝电解槽阳极炭块(4),上部采用的是散状覆盖料(3)进行保温。改进创新后,本发明技术方案的特点是,在阳极炭块的上部,用定型保温组合砖块块(7)对阳极炭块上部进行保温,即用4个单体的定型保温组合砖块块(7),安装扣合在阳极炭块(4)的上部、阳极钢爪头(2)的外围,构造成阳极炭块(4)的上部保温层,以替代原传统设计的散状覆盖料(3)保温层。用多个定型保温组合砖块(7)构造成的整体保温层,其外轮廓的平面投影为矩形,中间有阳极钢爪头(2)通过的位置空间,如图2、图3所示。
实施例2:如图4、图5所示,本实施例的单体的定型保温组合块(7),贴靠在阳极钢爪头(2)外围侧面,设计有半圆形凹口(8)。
用4个定型保温组合块(7)在阳极炭块(4)上部扣合组对后,在阳极钢爪(1)横梁的两侧,两侧定型保温组合块(7)的半圆形凹口(8),对称形成阳极钢爪头(2)通过的空间位置。
实施例3:如图6、图7所示,本实施例表述的是一种定型保温组合块(7)单体成品块的结构形态和构造方法。
与实施例1基本相同,其区别特点是,安装扣合在阳极炭块(4)上部的单体定型保温组合块(7)为左右对称的两块单体的定型保温组合砖块(7),贴靠在阳极钢爪头外围侧面,其单体组合砖块上设计有方形凹口(9),在阳极炭块(4)上部,用2块单体定型保温组合块(7)扣合组对后,两侧的方形凹口(9)对称形成阳极钢爪(2)头通过的空间位置。
其单体定型保温组合块(7)的上部设置有吊装卡具(11)。以便用于定型保温组合块(7)在热负荷状态下的安装。
实施例4:如图8、图9、图10所示,本实施例表述的是一种定型保温组合块(7)单体成品块的结构形态和构造方法。其单体定型保温组合块(7)的外观平面投影为矩形,一侧设置有半圆形凹口(8)。该单体定型保温组合块(7)采用抗电解质侵蚀、抗热震性能好的耐火材料制成、如用碳素石墨材料、或氮化硅结合碳化硅等材料制成,或用高铝耐火砖材料制成。
建议,在具体实施时,采用铝电解槽阴极炭块固废破碎料作为原材料进行生产制备。这样不仅可以降低成本,减少固废对环境的污染,而且该材料本身具有抗电解质侵蚀的性能。
实施例5:如图11、图12、图13所示,本实施例表述的是一种定型保温组合块(7)单体成品块的结构形态和构造方法。其单体定型保温组合块(7)为双层复合材料构造,即定型保温组合块(7)的上层部,由于和铝电解槽膛(6)内的电解质液(5)发生接触的概率极小,可采用保温隔保温热材料或普通耐火材料制成上部保温层(12),其底部由于和电解质液(5)发生接触的概率较大,可采用抗电解质液(5)侵蚀的的耐火材料制成底部的耐火层(13)。
其制作方法有两种,一种是现制作出上下两层部件后,采用胶结或锚栓连接的方式,将上下两层的部件构造成为一体的单体定型保温组合块块(7)部件。一种是在成型过程中,将保温材料或一般普通耐火材料,与抗电解质液(5)侵蚀的的耐火材料(如碳素石墨材料)分层布料,一次成型制成整体的定型保温组合砖块(7)部件。
实施例6:如图14、图15、图16所示,本实施例表述的是一种定型保温组合块(7)单体成品块的结构形态和构造方法。该定型保温组合块(7)的构造特点是,先用抗电解质液(5)侵蚀的的耐火材料(如碳素石墨材料、阴极废料)制成一个外部耐火层(13)凹型状砖块,再在其凹形槽膛内构造上隔热保温材料,并在上部加上一个金属盖板,(该盖板可为金属网结构),形成一个定型保温组合砖块(7)。
实施例7:如图17、图18、图19所示,本实施例表述的是一种定型保温组合块(7)单体成品块的结构形态和构造方法。该定型保温组合块(7)的构造特点是,采用抗电解质液(5)侵蚀的定型耐火砖材料作为耐火层(13),采用定型保温材料(15)(如硅酸钙板、岩棉板、轻质保温砖等)作为定型保温组合块(7)的上部保温层(12),并在其上部设置连接金属盖板(14),采用连接锚栓构造而成的单体定型保温组合块(7)产成品。
实施例8:如图20、图21、图22所示,本实施例表述的是一种定型保温组合块(7)单体成品块的结构形态和构造方法。该定型保温组合块(7)的构造特点是:由于定型保温组合块(7)在使用过程中,受到的热负荷冲击较大,为了防止单体定型保温组合块(7)的开裂掉块,在构造过程中,可在定型保温组合块(7)中进行配筋加强设计。
如本实施例,先制作一个带有连接配筋(17)的金属框架(18),其金属框架(18)内部设置有保温材料(15),形成保温层(12),而后将内部设置有保温层的其金属框架,底部朝上放入到模具中,在模具中金属框架(18)边框的外围和上部捣鼓上碳素糊料层,或其它抗电解质侵蚀材料层捣固料,在中金属框架(18)外围制备上耐火层(13)即可。
实施例9:如图23、图24、图25所示,本实施例表述的是一种定型保温组合块(7)单体成品块的结构形态和构造方法。该定型保温组合块(7)单体成品块结构形式,与实施列8基本相同,其区别特点是:在带有连接配筋的金属框架(18)和内部的保温材料(15)制备完成,形成一个带有金属框架的上部保温层(12)后,再在其底部,制备上一层抗电解质液侵蚀的耐火层(13)。
Claims (6)
1.一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,是安装扣合在铝电解槽阳极炭块(1)的上顶部,阳极钢爪头(2)外围,用于构造阳极炭块(4)上部保温层的组合功能部件,其技术特征是:该定型保温组合砖块(7)为组合式结构,由两块以上的单体定型保温组合砖块(7)相互配置组合而成;其单体定型保温组合砖块外侧轮廓为矩形,内侧中间留有阳极钢爪头通过的位置空间或凹型槽,其定型保温组合砖块(7)的下底部面的形状,依据阳极炭块(4)上部结构的形状进行设计,即为平面构造或为凹凸形状构造;
(1)其单体定型保温组合砖块(7),可采用抗电解质侵蚀的碳素石墨材料、或氮化硅结合碳化硅材料制成,或用高铝耐火砖材料制成;
(2)其单体定型保温组合砖块或为双层复合材料构造,即定型保温组合砖块(7)的上层部,可采用保温热材料,或普通耐火材料制成上部保温层(12),其底部由于能够和电解质液(5)发生接触,可采用抗电解质液(5)侵蚀的耐火材料制成底部的耐火层(13)。
2.依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,其特征是:其单体保温砖块(7)采用铝电解槽阴极炭块固废破碎料作为原材料进行生产制备。
3.依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,其特征是:其单体保温砖块(7)分为上下两层构造,其制作方法是:
(1)一种是先制作出定型保温组合砖块7上下两层部件后,采用胶结或锚栓连接的方式,将上下两层的部件构造成为一体的单体定型保温组合砖块(7)部件;
(2)一种是在成型过程中,将保温材料或一般普通耐火材料,与抗电解质液(5)侵蚀的碳素石墨材料分层布料,一次成型制成整体的定型保温组合砖块(7)部件。
4.依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,其特征是:其单体保温砖块7分为上下两层构造,其制作方法是:先用抗电解质液(5)侵蚀的的耐火材料,即碳素石墨材料或阴极废料,制成一个外部耐火层(13)凹型状砖块,再在其凹形槽膛内构造上隔热保温材料,并在上部加上一个金属盖板,形成一个定型保温组合砖块(7)。
5.依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,其特征是:其定型保温组合砖块7单体成品块,采用抗电解质液5侵蚀的定型耐火砖材料作为耐火层(13),采用定型保温材料(15),即硅酸钙板、岩棉板、轻质保温砖作为定型保温组合砖块(7)的上部保温层12,并在其上部设置连接金属盖板(14),采用连接锚栓构造而成的单体定型保温组合砖块(7)产成品。
6.依据权利要求1所述的一种用于阳极炭块上部的定型保温组合砖块,其特征是:其定型保温组合砖块(7)的制作程序是:先制作一个带有连接配筋(17)的金属框架(18),其金属框架(18)内部设置有保温材料形成保温层(12),而后在内部设置有保温层的金属框架(18),底部朝上放入到模具中;在模具中金属框架(18)边框的外围和上部捣鼓上碳素糊料层。
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