CN108301020A - 一种新型的铝电解槽槽壳体结构 - Google Patents
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Abstract
一种新型的铝电解槽槽壳体结构，主要用于铝电解槽的结构设计、制造以及铝电解槽的生产。其技术特征是：在铝电解槽的钢制槽壳体上设有挥发气体溢出孔。在槽壳体上设置上挥发气体溢出孔的目的是，将铝电解槽槽壳体内的阴极炭块钢棒组以及保温砌筑材料在焙烧启动阶段所产生的挥发气体，分散有序的从电解槽壳体内引导释放出来，以缩短挥发气体的溢出通的行程，和切断其各个溢出通道之间的聚合连通间隙，从而降低了铝电解槽在进入生产阶段后，其铝液通过这些挥发气体溢出通道，向电解槽壳体外进行渗漏的可能性。以防止铝电解槽在进入正常生产阶段后，其挥发气体溢出通道变为铝液渗出的通道，造成铝电解槽漏铝事故的发生。
Description
技术领域 一种新型的铝电解槽槽壳体结构，主要用于铝电解槽的结构设计、制造以及铝电解槽的生产。
技术背景：铝电解槽槽壳体为钢结构焊接部件，由槽底板、侧部围板和支撑框架构造而成，其平面投影为带圆角的矩形状，槽壳体底部为平板梯形构造，与侧部围板底边焊接在一起，外部设置有焊接支撑框架。在其钢壳体大面侧部围板的中间位置，设置有阴极钢棒穿过窗口。槽壳体主要功能一是承载起槽内的阴极炉衬材料部件，二是约束槽内炉衬构造形状，三是支撑电解槽的上部结构。
在电解槽槽壳体内由下向上砌筑有保温层、防渗漏层、阴极炭块钢棒组导电层，在槽壳体围板的内侧部，构筑有侧部炉墙。其围板内的侧部炉墙与阴极炭块上表面构造成为凹槽式熔池槽膛结构。该熔池槽膛是铝电解进行热电化学反应的生产区域，是电解铝生产技术装备铝电解槽的核心技术部位。铝电解槽阴极炭块钢棒组的阴极钢棒端头，穿过铝电解槽钢壳体侧部的阴极钢棒窗口与阴极大母线进行构造连接。铝电解槽阴极内衬结构的构造质量、技术参数和使用寿命，不仅关系的铝电解生产工艺技术状况指标，而且影响着电解铝生产的成本构成。
现通用的铝电解槽槽壳体结构，以及有炉衬衬材料构建而成的铝电解槽阴极熔池沟槽膛结构，一个主要缺点是，在铝电解槽生产过程当中，其电解槽熔池槽膛内的铝液，容易从铝电解槽钢壳体侧部的阴极钢棒窗口处产生渗漏，造成铝电解槽漏铝停槽事故的发生。其中造成这种漏槽事故发生的主要原因之一是，在铝电解槽的阴极熔池槽膛处产生了泄漏铝液的通道。而铝电解槽漏铝通道的产生形成，又与电解槽的启动焙烧过程中的气体挥发通道的形成有关。
铝电解槽焙烧启动工艺的过程，是在铝电解槽阴极内衬砌筑完成后，对铝电解槽阴极内衬材料和阳极导电材料实施加热焙烧升温，使之阴极内衬达到正常热平衡生产工艺状态条件的过程。
在铝电解槽进行焙烧启动过程中，其构造砌筑在槽壳体内的炉衬衬材料、由保温耐火材料、阴极钢棒糊等组成，其构筑材料当中的水分和其他挥发物质，会在高温的作用下产生膨胀、形成生大量挥发性的气体，从材料构造的原点处，由内外进行扩散蒸发；由于受到外围槽壳体结构的限制约束，其挥发气体只能通过设置在槽钢壳体侧部的阴极钢棒窗口，向外进行溢出散发。在铝电解槽的阴极构造层或保温构造层中，形成走向集中细小的微观的树根型挥发气体溢出间隙通道，如附图4所示。
现通用的铝电解槽，在焙烧过程中所形成的这种挥发气体溢出通道间隙，是从挥发气体材料产生的原点，向电解槽侧部钢壳体处阴极钢棒窗口处集中，它具有行程较长，走向集中特点。待电解槽启动焙烧完毕后，这些挥发气体溢出排放间隙缝已经形成固定通道，在以后的电解铝正常生产过程中则很难加以消除。既该挥发气体溢出排放间隙缝，在铝电解槽生产过程中将成为电解钠侵蚀和铝液侵蚀的通道，一旦断面扩大，流程打通。就会有较多铝液渗入，变成了铝液渗漏的通道，并集中通过阴极钢棒窗口，向电解槽外进行溢出，造成漏槽事故的发生。为了防止该事故的发生，铝电解槽在每使用一定的寿命周期后就要进行大修。
可以断定，现有铝电解槽结构设计的一个主要缺陷是，铝电解槽阴极内衬材料部件，在启动焙烧过程中所形成的挥发气体溢出通道(微观间隙)，具有走向行程长、断面较大大、相对集中的特点，是造成电解槽漏铝事故现象的发生的主要原因。
本发明内容：为了减少铝电解槽漏槽事故的发生，延长铝电解槽的使用寿命周期，降低电解铝的生产成本，本发明针对现有铝电解槽结构设计，在焙烧启动阶段，由于挥发气体排出所形成的溢出通道间隙较为集中，在电解生产过程中易形成铝液渗漏通道的缺陷，本发明设计了一种新型的铝电解槽槽壳体结构。
一种新型的铝电解槽槽壳体结构，由槽壳体底板和槽壳体围板焊接组合而成，在槽壳体大面上设置有阴极钢棒穿过窗口，其特征是：在铝电解槽的钢制槽壳体上设置有挥发气体溢出孔。
依据上述技术方案，设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔，既可构造在槽壳体围板上，亦可构造在槽壳体底板上。
依据上述技术方案，在铝电解槽槽壳体上，设置上挥发气体溢出孔后，其槽壳体内砌筑材料，在焙烧启动阶段所产生的挥发气体，不仅可以经过原设置在槽壳体围板上的阴极钢棒窗口向外进行溢出，而且可以通过设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔向外进行溢出。
依据上述技术方案，其设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔，在启动电解槽完毕后，可以用丝堵将其堵死，以防止电解槽内的热量从此孔处散失。
依据上述技术方案，由于设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔，可以用丝堵进行封闭或开启。因此该挥发气体溢出孔还具有根据铝电解槽内的工艺状况，调节槽内温度的功能。
依据上述技术方案，设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔和丝堵具有排气截止阀的功能。
本发明一种新型的铝电解槽槽壳体结构，在槽壳体上设置上挥发气体溢出孔的目的是，将铝电解槽槽壳体内的阴极炭块钢棒组以及保温砌筑材料在焙烧启动阶段所产生的挥发气体，分散有序的从电解槽壳体内引导释放出来，以缩短挥发气体的溢出通的行程，和压缩其断面面积，切断其各个溢出通道之间的集合连通间隙，缩小其挥发气体溢出集合通道的断面。以防止铝电解槽在进入正常生产阶段后，其挥发气体溢出通道变为铝液渗出的通道，造成铝电解槽漏铝事故的发生。
在电解槽槽壳体上设置上挥发气体溢出孔后，在焙由于烧启动阶段所槽壳体内的砌筑材料挥发气体溢出口的增加，其产生的气压会降低，可以使得砌筑材料的透气孔率减少，连通率降低，。有利于提高铝电解槽的保温性能，二是由于槽壳体内砌筑材料挥发气体产生的溢出通道连通率的减低，可使得砌筑构建本体以及砌筑构建之间不容易由挥发气体溢出通道，以及形成固定间隙裂纹的可能行；从而降低了铝电解槽在进入生产阶段后，其铝液通过这些挥发气体溢出通道，以及所形成的间隙裂纹向电解槽壳体外进行渗漏的可能性。
本发明一种铝电解槽槽壳体结构与现行的铝电解槽结构相比具有以下优点：即可以提升铝电解槽的焙烧质量，亦可以降低铝电解槽在产生铝液漏槽的可能性，可以延长铝电解槽炉衬的使用寿命，降低电解铝的生产成本，减少企业因槽大修而产生的固体废料的总量。
附图说明：本发明一种新型的铝电解槽槽壳体结构，设计意图和结构特征，通过阅读附图说明具体实施方式的表述则会更加清晰。
图1、为本发明一种新型铝电解槽槽壳体的主视断面图。
图2、为图1的俯视平面图
图3、为本发明一种新型铝电解槽槽壳体结构及内部炉衬构造断面示意图。
图4、为现有技术铝电解槽槽壳体结构及内部炉衬构造断面示意图。
其图中所示：1侧部围板、2挥发气体溢出孔、3丝堵、4阴极钢棒窗口、5阴极炭块、6阴极钢棒、7防渗漏料层、8保温料层、9侧部炉墙、10水平底板、11捣固糊料、12挥发气体。
具体实施方式；本发明一种新型铝电解槽槽壳体结构是在对原设计基础上，对现有铝电解槽槽壳体结构的一种创新技术改进，其创新点在于，在铝电解槽槽壳体上新增设置了挥发气体溢出孔。
如图4所示，现有的铝电解槽槽壳体为一个底部为梯形、上部为带圆角矩形侧部围板的槽壳体结构，其槽壳体底部的水平底板10，与槽壳体侧部围板1的底部实施焊接连接，在槽壳体侧部围板1的大面的中部设置有阴极钢棒穿过窗口4。
在铝电解槽槽壳体内砌筑构造有铝电解槽的炉衬材料部件，其炉底向上依次的炉衬为，底部保温层8、防渗漏层7、阴极炭块5和阴极钢棒6组导电层，阴极炭块5和阴极钢棒之间采用捣固糊料11进行导电连接，槽壳体围板1的内侧砌筑构造有侧部炉墙9内衬，上述砌筑工序完成后在铝电解槽的槽壳体内形成铝电解槽的熔池槽膛结构。其铝电解槽的阴极导电体的阴极钢棒穿铝电解槽槽壳体大面围板1中部预留的阴极钢棒穿过窗口4与铝电解槽的阴极大母线进行连接。
在启动焙烧铝电解槽时，其槽内炉衬的构筑材料，和阴极炭块5以及捣固糊料11中的水分或其他挥发物质，会在高温的工况状态下变成挥发气体12，由于铝电解槽的上述砌筑材料是坐落在底部和侧部封闭的钢制槽壳体内。因此其挥发气体12只能在达到一定的气压后进行集合，从铝电解槽槽壳体大面围板1的阴极钢棒6穿过窗口4中溢散出来。而这些挥发气体12的溢出通道，在铝电解槽启动完毕后，易形成固化的微观细小的间隙缝，在铝电解槽正常生产过程中形成钠侵蚀和铝液侵蚀的通道，在长期运行可能会导致铝液渗漏现象的发生。
为了减少铝电解槽在焙烧启动阶段形成铝液渗透通道产生的可能性，减少铝电解槽漏铝现象发生的机率，本发明对铝电解槽的钢制槽壳体结构进行了改进创新，既在铝电解槽的槽壳体上新增设计了挥发气体溢出孔，该挥发气体溢出孔2，既可设置在铝电解槽的水平底板10上，亦可设置在槽壳体侧部围板1上。既设置在挥发气体较为集中，其向外排放距离较近的区域，以便缩短挥发气体排放的行程，和减少其积聚形成集中大断面排气通道的可能性，如图1、图2、图3所示。并依此来避免铝电解槽阴极内衬材料在焙烧启动阶段，形成渗铝漏铝通道的可能性，以避免铝电解槽在正常生产阶段发生漏铝事故的发生。
在铝电解槽槽壳体上设置的挥发气体溢出2孔，可采用螺栓、螺母进行配置，既将螺母焊接在槽壳体的预留气体溢出孔上，螺栓杆作为丝堵3进行配置。当启动电解槽时，将丝堵3卸掉打开，以利于挥发气体的排放溢出；当铝电解槽启动完毕后，进入正常生产阶段后，既在槽内砌筑材料挥发气体排放完毕后，在将丝堵3螺杆拧死，使槽壳体处于一个整体封闭状态。
由于设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔2，可以用丝堵3进行封闭或开启。因此该挥发气体溢出孔2还具有根据铝电解槽内的工艺状况，调节槽内温度的功能。
Claims (6)
1.一种新型的铝电解槽槽壳体结构由槽壳体水平底板和槽壳体围板焊接组合而成，在槽壳体大面上设置有阴极钢棒穿过窗口，其特征是：在铝电解槽的钢制槽壳体上设置有槽内炉衬构筑材料挥发气体溢出孔。
2.依据上权利要求1所述的一种新型铝电解槽槽壳体结构，其特征是：设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔，既可构造在槽壳体围板上，亦可构造在槽壳体水平底板上。
3.依据上权利要求1所述的一种新型铝电解槽槽壳体结构，其特征是：在铝电解槽槽壳体上，设置上挥发气体溢出孔后，其槽壳体内砌筑材料，在焙烧启动阶段所产生的挥发气体，不仅可以经过原设置在槽壳体围板上的阴极钢棒窗口向外进行溢出，而且可以通过设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔向外进行溢出。
4.依据上权利要求1所述的一种新型铝电解槽槽壳体结构，其特征是：设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔，在启动电解槽完毕后，可以用丝堵将其堵死。以防止电解槽内的热量从此孔处散失。
5.依据上权利要求1所述的一种新型铝电解槽槽壳体结构，其特征是：由于设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔，可以用丝堵进行封闭或开启。因此该挥发气体溢出孔还具有根据铝电解槽内的工艺状况，调节槽内温度的功能。
6.依据上权利要求1所述的一种新型铝电解槽槽壳体结构，其特征是：设置在槽壳体上的挥发气体溢出孔和丝堵具有排气截止阀的功能。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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