CN109763144B - 一种基于连续阳极铝电解装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于连续阳极铝电解装置，包括：铝电解槽、阳极结构、进电装置、打壳下料机构，所述阳极结构设置在铝电解槽的上方，所述打壳下料机构设置在阳极结构的外侧，其特征在于，所述阳极结构包括阳极框架以及阳极，所述阳极框架外侧壁连接有立式翼板；所述进电装置包括夹持机构和导电块，所述夹持机构包括两个夹爪、以及用于驱动两个夹爪相对开合的气缸，所述导电块固定在其中一个夹爪内侧，所述导电块通过软连接与阳极母线连接，所述夹持机构用于夹持阳极框架翼板。本发明解决了因传统进电方式导致电压波动的问题，能够将下料点处的烟气进行收集，防止烟气泄漏。
Description
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种基于连续阳极铝电解装置及方法。
背景技术
自焙槽铝电解作为铝电解技术发展过程中出现过的一种基于连续阳极铝电解技术，对于电解铝行业的发展做出过巨大贡献。自焙阳极铝电解槽存在较大的缺陷：电解能耗高，物料消耗大；电解过程沥青烟气大，无法集中收集与处理，导致厂房环境差；阳极棒拔插棒复杂及需砂洗工序导致机械化程度低，劳动强度大。这些固有缺陷无法彻底解决导致自焙阳极逐渐被预焙阳极电解槽所代替。但预焙槽属于间断操作，需要定期更换阳极，操作难度大，而且劳动强度高，也会影响铝电解槽槽况的稳定，进而影响到铝电解技术经济指标。此外预焙阳极铝电解还存在着投资高，流程长等缺点。按照国家科技发展规划要求，铝电解实施创新、绿色、智能发展将是必经之路，采用短流程炼铝的工艺路线，将有效减少生产流程，提高劳动生产率，降低劳动强度，提高企业竞争力，将为铝行业的创新绿色发展发挥示范引领作用，为国家铝工业的科技进步和电解铝的智能发展开辟新径，有着重大的现实意义。
专利CN 106894055 B提出了一种内置导体的连续铝框阳极铝电解槽，该电解槽解决了现有铝电解槽存在导电导热和排气能力差、能耗较高、操作复杂、电解槽稳定性差、沥青烟气量大且收集困难、电解烟气净化难度大、生产出的产品品种少且质量差、影响阳极完整完好性的问题。该专利并没有很好解决沥青烟气收集与处理的问题，而且同时依靠强压紧方式将导杆压紧到铝框上容易因接触不良产生电压波动情况。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种基于连续阳极铝电解装置及方法，本装置能够克服自焙槽存在的阳极进电接触不良、烟气难以收集等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种基于连续阳极铝电解装置，包括：铝电解槽、阳极结构、进电装置、打壳下料机构，所述阳极结构设置在铝电解槽的上方，所述打壳下料机构设置在阳极结构的外侧，其特征在于，所述阳极结构包括阳极框架以及阳极，所述阳极框架外侧壁连接有立式翼板；所述进电装置包括夹持机构和导电块，所述夹持机构包括两个夹爪、以及用于驱动两个夹爪相对开合的气缸，所述导电块固定在其中一个夹爪内侧，所述导电块通过软连接与阳极母线连接，所述夹持机构用于夹持阳极框架翼板。
进一步地，所述打壳下料机构的下部外面套有集气罩，所述集气罩的侧壁连接有烟气收集管道，所述烟气收集管道与烟气处理装置连接。
进一步地，所述集气罩包括钢制壳体，所述壳体内部设有隔板，将壳体内部分成两个腔室，其中一个腔室为导料室，另一个腔室为集气室，所述导料室的顶部设有连接孔以及下料孔，所述打壳下料机构的下部通过连接孔插入导料室内，所述导料室的下料孔与料箱下料管的下端连接，所述集气室的侧壁开有集气孔，所述烟气收集管道通过集气孔与集气室连接，所述隔板设有通孔，所述集气室底部设有通孔，所述集气室底部通孔、隔板通孔均对准打壳下料机构的下端。
进一步地，所述隔板包括斜板和竖直板，斜板的下端与竖直板的上端连接，斜板与竖直板之间形成一定角度的夹角，夹角角度为110°-165°，所述隔板的上端与壳体一侧侧壁连接。
进一步地，所述夹持机构还包括机座，所述夹爪的一端通过销轴与机座连接，所述夹爪与机座连接的一端通过第一连接板与气缸的执行杆连接。
进一步地，所述阳极框架的高度为0.5-4m。
进一步地，所述阳极框架的顶部设有密封罩。
进一步地，所述阳极框架内部设有若干个水平放置或垂直放置的导电体。
采用上述装置的铝电解方法，其特征在于，阳极糊料从阳极框架顶部加入，所述的阳极糊料粒度为0.4mm-200mm。
本发明的有益技术效果，本发明提供的一种基于新型连续阳极铝电解装置，采用的进电装置很好的解决了因传统进电方式导致电压波动的问题；通过在打壳下料机构外设置集气罩，能够将下料点处的烟气进行收集，防止烟气泄漏；内置导电体，可以使阳极上电流分布更加均匀，特别是在阳极消耗过程中，形成阳极开槽，有利于阳极产生的气体的排出，减少了气泡压降对阳极的影响，阳极压降降低了50-100mv。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明进电装置的结构示意图；
图3为本发明打壳下料机构与集气罩的结果示意图；
图4为阳极结构的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-4所示，一种基于连续阳极铝电解装置，包括：铝电解槽1、阳极结构2、进电装置3、打壳下料机构4；
阳极结构设置在铝电解槽1的上方，阳极结构包括阳极框架5以及阳极，阳极设置在阳极框架内；阳极框架是消耗性框架，该框架可以是经过成型、焙烧后的炭素材料或是对原铝质量无影响的铝或铝合金材料制成，阳极框架的高度为0.5-4m；
阳极框架内部设有若干个导电体6，导电体作用在于保证电流在阳极中的分布均匀，以及阳极下降至电解质熔化形成开槽，设置在阳极内部的导电体可以采用水平放置或垂直放置，来改变开槽的大小，进而改变阳极底掌气体排出的效果，减少了气泡压降对阳极的影响，阳极压降降低了50-100mv。为保证原铝质量不受影响，导电体的材料可以采用铝或铝合金进行制作，导电体的形式可以采用正常的铝板或异形铝板来实现，导电体的数量主要依据阳极大小和电流分布均匀度而确定；
阳极框架的顶部设有密封罩7，密封罩平时保持密闭状态，起到防止沥青烟外逸的作用，仅在加糊料时打开，烟气通过收集进行入总烟气处理装置；
阳极框架外侧壁连接有立式翼板8，翼板为矩形板；进电装置包括夹持机构和导电块9，夹持机构包括机座10、两个相对设置的夹爪11、以及用于驱动两个夹爪相对开合的气缸12，气缸为薄膜气缸，夹爪的一端通过销轴与机座连接，夹爪与机座连接的一端通过第一连接板13与气缸的执行杆14连接，具体地，第一连接板的一端与夹爪的一端通过销轴连接，第一连接板的另一端与气缸的执行杆通过销轴连接；具体地，机座包括第二连接板24以及与第二连接板一侧连接的固定板25，第二连接板的中部设有通孔，机座的执行杆穿过第二连接板的通孔，夹爪的一端通过销轴与固定板连接；导电块9固定在其中一个夹爪内侧，导电块通过软连接与阳极母线15连接，阳极母线由导电母线和平衡母线组成，设置在阳极结构上部两侧，夹持机构用于夹持阳极框架翼板，当需要给阳极供电时，由控制装置控制气缸，驱动夹爪闭合，夹爪夹紧阳极框架的翼板，使导电块与翼板接触，进而给阳极供电；当需要给阳极断电时，由控制装置控制气缸，驱动夹爪张开，夹爪松开阳极框架的翼板，使导电块脱离与翼板的接触，进而给阳极断电；
打壳下料机构4设置在阳极结构的外侧，用于氧化铝和氟化铝等物料能够均匀分散到电解质中，打壳下料机构的下部外面套有集气罩16，集气罩的顶部与料箱17的下料管18连接，料箱17用于盛装氧化铝和氟化铝等物料，集气罩的侧壁连接有烟气收集管道19，用于下料点处的烟气收集，烟气收集管道与烟气处理装置连接；
进一步地，集气罩包括钢制壳体20，壳体为中空的方形体，壳体内部设有隔板21，隔板包括斜板和竖直板，斜板的下端与竖直板的上端连接形成
形，斜板与竖直板之间形成一定角度的夹角，夹角角度为110°-165°，隔板的上端与壳体一侧侧壁连接，隔板的下端与壳体内底部连接，隔板将壳体内部分成两个腔室，其中一个腔室为导料室22，另一个腔室为集气室23，导料室的顶部设有连接孔以及下料孔，打壳下料机构的下部通过连接孔插入导料室内，导料室的下料孔与料箱下料管18的下端连接，集气室的侧壁开有集气孔，烟气收集管道19通过集气孔与集气室连接，隔板设有通孔，集气室底部设有通孔，集气室底部通孔、隔板通孔均对准打壳下料机构的下端，使得打壳下料机构进行打壳下料时能够穿过隔板通孔以及集气室底部通孔，进行打壳下料。
当打壳下料机构进行打壳下料时，电解槽下料点处的电解槽烟气通过烟气收集管道收集，收集后的烟气在端部汇总后进入燃烧器燃烧，燃烧器设置在烟气汇总管道处，定期喷入燃料或空气以充分燃烧沥青烟气，最终沥青烟充分燃烧后的烟气进入电解烟气处理装置进行处理，通过负压能够对含沥青烟气的电解烟气进行高效收集与处理。烟气收集管道的设置点数量根据阳极尺寸的大小进行设置，燃烧器上喷入的燃料以脉冲形式喷入，喷入量依据下料口烟气温度决定。
采用上述装置的铝电解方法，打开阳极框架顶部的密封罩，将阳极糊料从阳极框架顶部加入，糊料的实现方式可以采用干糊或者普通糊来实现，阳极糊料粒度为0.4mm-200mm。
通过本发明的新型连续阳极铝电解装置的实施，电解槽的中阳极压降达到了330mv-380mv，降低了50mv-100mv，而且整个电解槽的集气体效率达到了 99.3％-99.6％。采用现有的上插槽阳极压降为430mv，集气效率达到88.3％。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限于本发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于连续阳极铝电解装置，包括：铝电解槽、阳极结构、进电装置、打壳下料机构，所述阳极结构设置在铝电解槽的上方，所述打壳下料机构设置在阳极结构的外侧，其特征在于，所述阳极结构包括阳极框架以及阳极，所述阳极框架外侧壁连接有立式翼板；所述进电装置包括夹持机构和导电块，所述夹持机构包括两个夹爪、以及用于驱动两个夹爪相对开合的气缸，所述导电块固定在其中一个夹爪内侧，所述导电块通过软连接与阳极母线连接，所述夹持机构用于夹持阳极框架翼板；所述打壳下料机构的下部外面套有集气罩，所述集气罩的侧壁连接有烟气收集管道，所述烟气收集管道与烟气处理装置连接；所述集气罩包括钢制壳体，所述壳体内部设有隔板，将壳体内部分成两个腔室，其中一个腔室为导料室，另一个腔室为集气室，所述导料室的顶部设有连接孔以及下料孔，所述打壳下料机构的下部通过连接孔插入导料室内，所述导料室的下料孔与料箱下料管的下端连接，所述集气室的侧壁开有集气孔，所述烟气收集管道通过集气孔与集气室连接，所述隔板设有通孔，所述集气室底部设有通孔，所述集气室底部通孔、隔板通孔均对准打壳下料机构的下端。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔板包括斜板和竖直板，斜板的下端与竖直板的上端连接，斜板与竖直板之间形成一定角度的夹角，夹角角度为110°-165°，所述隔板的上端与壳体一侧侧壁连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹持机构还包括机座，所述夹爪的一端通过销轴与机座连接，所述夹爪与机座连接的一端通过第一连接板与气缸的执行杆连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极框架的高度为0.5-4m。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极框架的顶部设有密封罩。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极框架内部设有若干个水平放置或垂直放置的导电体。
7.采用如权利要求1-6任一项所述装置的铝电解方法，其特征在于，阳极糊料从阳极框架顶部加入，所述的阳极糊料粒度为0.4mm-200mm。
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