CN110629254A - 一种铝电解槽超细或低容重粉体下料技术 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金工业技术领域，尤其涉及一种铝电解槽超细或低容重粉体下料技术，包括外壳、第一压缩装置、第二压缩装置和放料壶；所述外壳的内腔开设有与外部连通的腔体，所述外壳的侧壁上开设有进料口，所述第一活塞的顶部与所述第一驱动杆的另一端固定连接；所述第二活塞与所述第一活塞杆之间形成压缩腔室，所述压缩腔室的侧壁上开设有压缩空气入口，所述放料壶的底部设有与之连通的导流槽，通过双活塞机构，对低容重的物料进行体积压缩，并利用压缩空气将物料以一定初速度从导流槽排出到电解槽内，可以有效减少超细粉料和容重较低物料的飞扬损失，提高下料的有效性，结构简单可靠，密封性好，维修方便，可适应长时间工作。

Description

一种铝电解槽超细或低容重粉体下料技术

技术领域

本发明属于冶金工业技术领域，尤其涉及一种铝电解槽超细或低容重粉体下料技术。

背景技术

铝电解是高能耗工业，在氧化铝电解生成金属铝的过程中需要消耗大量的电能，同时，电解所需要的温度由电流生成的热量维持。在铝电解过程中，氧化铝经点式下料器加入到铝电解槽内，完成溶解、扩散与运输等过程；

现有的铝电解过程中，当需要加入铝电解的物料粒度小于40μm，该物料为超细粉体，超细粉体包括：氧化铝粉，氟化铝粉，粉煤灰等。小于40μm的细粉料从下料器排出后，将在空气中产生大量飘尘，这些飘尘不但导致生产车间环境的恶化，还导致分散和飘散的氧化铝颗粒无法准确加入加料口内。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种可以增加下料的有效性，减少加料过程中的细粉尘飞扬损失的铝电解槽超细或低容重粉体下料技术。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种铝电解槽超细或低容重粉体下料器，包括外壳、第一压缩装置、第二压缩装置和放料壶；

所述外壳为上下贯通的中空结构，外壳的内腔开设有与外部连通的腔体，所述第一压缩装置和第二压缩装置插装于所述腔体内；

所述外壳的侧壁上开设有进料口，且所述进料口与所述腔体相连通，所述外壳的顶部开口套装有端盖，所述外壳的底部开口为出料口；

所述外壳的底部与放料壶的顶部固定连接；所述放料壶为中空结构。

优选的，所述外壳的顶部还扣接有保护壳，所述端盖与所述保护壳的底部相连接；

优选的，所述第一压缩装置包括第一动力源、第一驱动杆和第一活塞；

所述第一驱动杆为上下贯通的中空结构，所述第一驱动杆插装于所述腔体内，所述第一驱动杆的一端穿过所述端盖与所述第一动力源的输出端驱动连接，所述第一活塞在腔体的位置与进料口的位置平齐或高于进料口的位置；

所述第一驱动杆的另一端与所述第一活塞固定连接，第一动力源通过所述第一驱动杆带动第一活塞在腔体内滑动。

优选的，所述第二压缩装置包括第二动力源、第二驱动杆和第二活塞；

所述第二驱动杆插装于所述腔体内，所述第二驱动杆的一端从下至上依次穿过第一活塞、第一驱动杆和端盖与所述第二动力源的输出端驱动连接，所述第二活塞在所述腔体的位置平行或高于出料口；

所述第二驱动杆的另一端与所述第二活塞固定连接，第二动力源通过所述第二驱动杆带动第二活塞在腔体内滑动；

所述第一活塞与第二活塞之间形成压缩腔室。

优选的，所述外壳的侧壁上还设有压缩空气入口，所述压缩空气入口位于所述进料口的下方，且压缩空气入口距离所述进料口的垂直距离为5mm～10mm之间。

优选的，所述第一动力源和第二动力源均采用驱动电机、压缩空气或电磁力作为动力源。

优选的，所述第一驱动杆22和第二驱动杆32的顶端均安装有压力传感器。

优选的，所述放料壶的底部连接有导流槽，所述导流槽与竖直方向呈倾斜角度，且倾斜角度的范围在30°到60°之间。

优选的，包括以下步骤：

S1、将第一活塞和第二活塞分别设于初始位置，其中第一活塞的初始位置为与进料口平齐的位置，第二活塞的初始位置为与外壳的底部平齐的位置，关闭压缩空气入口；

将所述第一活塞的初始位置位于进料口，所述第二活塞的初始位置位于所述外壳的底部，同时使压缩腔室内的压缩空气入口处于关闭状态；

S2、启动所述第一动力源，通过所述第一动力源驱动所述第一驱动杆带动所述第一活塞向上移动，所述第二活塞保持初始位置不动；

S3、打开所述进料口，使料仓中的粉状物料流入并填充满整个压缩腔室；

S4、再次启动所述第一动力源驱动所述第一驱动杆，通过所述第一驱动杆带动所述第一活塞向下移动，同时启动所述第二动力源驱动所述第二驱动杆带动所述第二活塞向上移动；

S5、当所述第一活塞的位置与所述进料口平齐时，关闭所述第一动力源，所述第一活塞停止向下移动，所述第二活塞继续向上移动并对所述压缩腔室内的物料进行持续压缩至预设压力值后关闭所述第二动力源，得到压缩后的物料；

S6、再次启动第二动力源，驱动第二驱动杆带动第二活塞向下移动至放料壶内，打开压缩空气入口并向压缩腔室内注入压缩空气，所述压缩后的物料流经放料壶和导流槽排出至电解槽加料点进行下一步电解，所述导流槽与竖直方向呈倾斜角度，且倾斜角度的范围在30°到60°之间。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提出一种针对小于40μm的物料，或容重较低0.4-0.8g/cm³的物料的下料技术，通过在外壳内腔设有腔体，在腔体内设置有第一活塞、第一驱动杆、以及驱动第一驱动杆上下运动的第一动力源和第二活塞、穿过第一活塞、第一驱动杆的第二驱动杆、以及驱动第二驱动杆的第二动力源，第一活塞和第二活塞之间形成压缩腔室，压缩腔室上开设有压缩空气入口，通过双活塞机构，对低容重的物料进行体积压缩，并利用压缩空气将物料以一定初速度从导流槽排出到电解槽内，可以有效减少超细粉料和容重较低物料的飞扬损失，可将超细粉体直接排入到电解槽，提高下料的有效性，结构简单可靠，密封性好，维修方便，可适应长时间工作。

附图说明

图1为本发明一种铝电解槽超细或低容重粉体下料技术的结构示意图。

图中：1、外壳，2、第一压缩装置，21、第一动力源，22、第一驱动杆，23、第一活塞，3、第二压缩装置，31、第二动力源，32、第二驱动杆，33、第二活塞，4、放料壶，5、腔体，6、进料口，7、出料口，8、端盖，9、压缩腔室，10、压缩空气入口，11、保护壳，12、导流槽。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

一种铝电解槽超细或低容重粉体下料器，包括外壳1、第一压缩装置2、第二压缩装置3和放料壶4；

外壳1为上下贯通的中空结构，外壳1的内腔开设有与外部连通的腔体5，第一压缩装置2和第二压缩装置3插装于腔体5内；

外壳1的侧壁上开设有进料口6，且进料口6与腔体5相连通，外壳1的顶部开口套装有端盖8，外壳1的底部开口为出料口7；

外壳1的底部与放料壶4的顶部固定连接；放料壶4为中空结构。

一般而言，颗粒粒度小于40μm的物料容重一般较低，大约0.4-0.8g/cm³。料仓中物料的原始容重是已知的，物料通过进料口6流入下料器外壳1的腔体5中，在下料器外壳1的腔体5上的压缩腔室9中进行体积压缩，使其容重在短时间内增加至1.0-2.0g/cm³。本发明适用于容重较低的物料，容重超过2.0g/cm³的粉体物料不适用本方法。

当下料器将一次下料的氧化铝在外壳1的腔体5内通过第一压缩装置2和第二压缩装置3进行定容后，将定容后的氧化铝或其他物料进行体积压缩，使氧化铝的容重体积密度/容积密度保持1.0-1.5g/cm³，然后操纵第二活塞23下移打开出料口7，通过物料自身的重力或向压缩腔室9上的压缩空气入口10打开通入压缩空气将物料排出压缩腔室9，经由导流槽12，以一定初速度和角度加入下料口的电解槽内。

主要靠第一活塞23和第二活塞33的运动来实现定容、物料压缩和放料操作，第一活塞23和第二活塞33可以分别独立进行上下运动。压缩空气入口10设置在压缩腔室9的上部接近顶部。得益于可独立活动的第一活塞23和第二活塞33，该下料器可以通过改变第一活塞23和第二活塞33之间的距离而调整定容下料的体积，从而实现灵活的下料量。

具体而言，保护壳11可以对第一压缩装置2以及第二压缩装置3进行防尘防撞保护，增加第一压缩装置2以及第二压缩装置3使用寿命，外壳1的顶部还扣接有保护壳11，端盖8与保护壳11的底部相连接。

具体而言，第一压缩装置2包括第一动力源21、第一驱动杆22和第一活塞23；

第一驱动杆22为上下贯通的中空结构，第一驱动杆22插装于腔体5内，第一驱动杆22的一端穿过端盖8与第一动力源21的输出端驱动连接，第一活塞23在腔体5的位置与进料口6的位置平齐或高于进料口6的位置；

第一驱动杆22的另一端与第一活塞23固定连接，第一动力源21通过第一驱动杆22带动第一活塞23在腔体5内滑动。

具体而言，第二压缩装置3包括第二动力源31、第二驱动杆32和第二活塞33；

第二驱动杆32插装于腔体5内，第二驱动杆32的一端从下至上依次穿过第一活塞23、第一驱动杆22和端盖8与第二动力源31的输出端驱动连接，第二活塞33在腔体5的位置平行或高于出料口7；

第二驱动杆32的另一端与第二活塞33固定连接，第二动力源31通过第二驱动杆32带动第二活塞33在腔体5内滑动；

第一活塞23与第二活塞33之间形成压缩腔室9。

具体而言，外壳1的侧壁上还设有压缩空气入口10，压缩空气入口10位于所述进料口6的下方，且压缩空气入口10距离所述进料口6的距离为5mm～10mm之间。

具体而言，第一动力源21和第二动力源31均采用驱动电机、压缩空气或电磁力作为动力源。

具体而言，物料压缩过程中，活塞驱动杆上部安装有压力传感器，能够实时感应压缩室内的压力变化情况。通过压力传感器获取的压力数据，不仅可以根据设备的额定承压能力对机械部件加以保护，延长其使用寿命，还可以通过压缩过程中压力数据的变化来判断进料操作中物料是否填充满整个压缩室，对下料器每次操作的有效性进行评估，加装于第一动力源21和第二动力源31以及第一驱动杆22和第二驱动杆32上的压力传感器，可以对第一动力源21和第二动力源31进行有效的保护，防止第一动力源21和第二动力源31受到超过额定载荷而损坏，第一驱动杆22和第二驱动杆32的顶端安装有压力传感器。

具体而言，导流槽12与竖直方向呈倾斜角度，且倾斜角度的范围在30°到60°之间。

具体而言，采用的铝电解槽超细或低容重粉体下料器的下料技术，包括以下步骤：

S1、将第一活塞23和第二活塞33分别设于初始位置，其中第一活塞23的初始位置为与进料口6平齐的位置，第二活塞33的初始位置为与外壳1的底部平齐的位置，关闭压缩空气入口10；

将第一活塞23的初始位置位于进料口，第二活塞33的初始位置位于外壳1的底部，同时使压缩腔室9内的压缩空气入口10处于关闭状态；

S2、启动第一动力源21，通过第一动力源21驱动第一驱动杆22带动第一活塞23向上移动，第二活塞33保持初始位置不动；

S3、打开进料口6，使料仓中的粉状物料流入并填充满整个压缩腔室9；

S4、再次启动第一动力源21驱动第一驱动杆22，通过第一驱动杆22带动第一活塞23向下移动，同时启动第二动力源31驱动第二驱动杆32带动第二活塞33向上移动；

S5、当第一活塞23的位置与进料口6平齐时，关闭第一动力源21，第一活塞23停止向下移动，第二活塞33继续向上移动并对压缩腔室9内的物料进行持续压缩至预设压力值后关闭第二动力源31，得到压缩后的物料；

S6、再次启动第二动力源31，驱动第二驱动杆32带动第二活塞33向下移动至放料壶4内，打开压缩空气入口10并向压缩腔室9内注入压缩空气，压缩后的物料流经放料壶4和导流槽12排出至电解槽加料点进行下一步电解。

工作原理：下料操作开始之前，将第二活塞33的初始位置位于外壳1底部(遮挡出料口7)，第一活塞23的初始位置位于进料口6(遮挡进料口6)。压缩腔室9内的压缩空气入口关闭；在一次下料操作中，首先第一活塞23上移，第二活塞33保持原位。第一活塞23上移的位置取决于操作者所需要的下料量(按体积计，一般为1.0-2.0L)，本设计中，由于第一活塞23和第二活塞33可以分别独立进行运动，因此下料器的定容量并非为一定值，而是可随时根据操作者的需求随时进行调节。第一活塞23上移后，进料口6打开，料仓中的粉状物料流入并填充满整个压缩腔室9，此时进料操作完成；随后第一动力源21的驱动电机通过第一驱动杆22推动第一活塞23下移，第二动力源31的驱动电机通过第二驱动杆32推动第二活塞33上移，在压缩腔室9内对物料的体积进行压缩；第一活塞23向下运动到最低位置为进料口6，当第一活塞23恰好遮挡进料口6后，第一活塞23停止下降，第二活塞33继续上升并对压缩腔室9内的物料进行持续压缩。物料压缩后的体积取决于进料量、物料的初始容重和物料的目标容重。通过第一活塞23和第二活塞33的联合压缩活动，压缩结束后，物料的容重应增加至1.0-1.5g/cm³；物料压缩过程中，第一驱动杆22上部安装有压力传感器，能够实时感应压缩室内的压力变化情况。通过压力传感器获取的压力数据，不仅可以根据设备的额定承压能力对机械部件加以保护，延长其使用寿命，还可以通过压缩过程中压力数据的变化来判断进料操作中物料是否填充满整个压缩室，对下料器每次操作的有效性进行评估；压缩过程中第一活塞23和第二活塞23所需要的动能可以由驱动电机、压缩空气或电磁力作为动力源；随后放料操作中，第一活塞23位置不变，第二活塞33下移至放料壶4内。此时放料口打开，压缩腔室9内的压缩空气入口10打开，压缩空气注入压缩腔室9内将物料排出压缩腔室9。压缩后的物料流经放料壶4和导流槽12，按照导流槽12设定的角度，即导流槽12与竖直方向呈倾斜角度，且倾斜角度的范围在30°到60°之间，这时物料便以喷射速度为0.5m/s-2.0m/s喷射到电解槽内进行电解。

的初速度被加入电解槽加料点内，可以有效减少超细粉料和容重较低物料的飞扬损失，可将超细粉体直接排入到电解槽，提高下料的有效性，结构简单可靠，密封性好，维修方便，可适应长时间工作。

具体实施方式：某种氧化铝平均粒径40μm，容重0.5g/cm³。在电解槽实际工况中，氧化铝从下料器末端流出后，距离电解槽加料点垂直距离40cm。若采用普通1.8L定容下料器，加料过程中的氧化铝飞扬损失达到40-50％。采用本下料器后，同样条件下，加料过程中的氧化铝飞扬损失减少至5-10％。

此例中具体的设备参数和操作参数为：

下料器外壳1内直径10cm；定容体积1.8L(对应于定容时第一活塞23和第二活塞33垂直距离为25cm)；压缩体积0.9L(对应于定容时第一活塞23和第二活塞33垂直距离为14cm)；第一活塞23和第二活塞33承受的压力为1.5Mpa；在压缩空气作用下，物料从导流槽12中排出的初始速度为1.0m/s.

下料操作开始之前，第二活塞33的初始位置位于外壳1底部(遮挡出料口7)，第一活塞23的初始位置位于进料口6(遮挡进料口6)。压缩腔室9内的压缩空气入口10关闭。

首先第一活塞23上移，第二活塞33保持原位。第一活塞23上移至距离第二活塞33垂直距离25cm的位置，此时压缩腔室9内体积为1.8L。进料口6打开，料仓中的粉状物料流入并填充满整个压缩腔室9。

随后第一动力源21的驱动电机通过第一驱动杆22推动第一活塞23下移，第二动力源31的驱动电机通过第二驱动杆32推动第二活塞33上移，在压缩腔室9内对物料的体积进行压缩。第一驱动杆22上部安装的压力传感器立刻开始显示出压力显著增加的趋势，若压力表未显示压力增加，说明氧化铝未填充满整个压缩室。压力表数值开始显著上升时第一活塞23所处的位置才是实际上压缩时物料填充的原始高度。

第一活塞23向下运动至进料口6并停止运动。第二活塞33继续上移，直至距离第一活塞23垂直距离14cm位置处，停止运动，并保持15秒。此时第一驱动杆22上部安装的压力传感器显示压力值为1.5Mpa。

第一活塞23的位置不变，第二活塞33下移至放料壶4内。此时出料口7打开，压缩腔室9内的压缩空气入口10打开，将物料排出压缩腔室9。压缩空气注入压力为0.2-1.5Mpa，压缩空气的注入的压力大小随喷吹时间长短而定。压缩腔室9内压缩后的物料流经放料壶4和导流槽12，按照导流槽12设定的角度以一定的初速度被加入电解槽加料点内。经检测，物料排出导流槽的初始速度为1.0m/s，经多次试验验证，飞扬损失可控制在5％-10％的范围内。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，包括外壳(1)、第一压缩装置(2)、第二压缩装置(3)和放料壶(4)；

所述外壳(1)为上下贯通的中空结构，外壳(1)的内腔开设有与外部连通的腔体(5)，所述第一压缩装置(2)和第二压缩装置(3)插装于所述腔体(5)内；

所述外壳(1)的侧壁上开设有进料口(6)，且所述进料口(6)与所述腔体(5)相连通，所述外壳(1)的顶部开口套装有端盖(8)，所述外壳(1)的底部开口为出料口(7)；

所述外壳(1)的底部与放料壶(4)的顶部固定连接；所述放料壶(4)为中空结构，所述放料壶(4)的底部连接有导流槽(12)。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，所述外壳(1)的顶部还扣接有保护壳(11)，所述端盖(8)与所述保护壳(11)的底部相连接。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，所述第一压缩装置(2)包括第一动力源(21)、第一驱动杆(22)和第一活塞(23)；

所述第一驱动杆(22)为上下贯通的中空结构，所述第一驱动杆(22)插装于所述腔体(5)内，所述第一驱动杆(22)的一端穿过所述端盖(8)与所述第一动力源(21)的输出端驱动连接，所述第一活塞(23)在腔体(5)的位置与进料口(6)的位置平齐或高于进料口(6)的位置；

所述第一驱动杆(22)的另一端与所述第一活塞(23)固定连接，第一动力源(21)通过所述第一驱动杆(22)带动第一活塞(23)在腔体(5)内滑动。

4.根据权利要求3所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，所述第二压缩装置(3)包括第二动力源(31)、第二驱动杆(32)和第二活塞(33)；

所述第二驱动杆(32)插装于所述腔体(5)内，所述第二驱动杆(32) 的一端从下至上依次穿过第一活塞(23)、第一驱动杆(22)和端盖(8)与所述第二动力源(31)的输出端驱动连接，所述第二活塞(33)在所述腔体(5)的位置平行或高于出料口(7)；

所述第二驱动杆(32)的另一端与所述第二活塞(33)固定连接，第二动力源(31)通过所述第二驱动杆(32)带动第二活塞(33)在腔体(5)内滑动；

所述第一活塞(23)与第二活塞(33)之间形成压缩腔室(9)。

5.根据权利要求1所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，所述外壳(1)的侧壁上还设有压缩空气入口(10)，所述压缩空气入口(10)位于所述进料口(6)的下方，且压缩空气入口(10)距离所述进料口(6)的垂直距离为5mm～10mm之间。

6.根据权利要求1所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，所述第一动力源(21)和第二动力源(31)均采用驱动电机、压缩空气或电磁力作为动力源。

7.根据权利要求1所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，所述第一驱动杆(22)和第二驱动杆(32)的顶端安装有压力传感器。

8.根据权利要求1所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器，其特征在于，所述导流槽(12)与竖直方向呈倾斜角度，且倾斜角度的范围在30°到60°之间。

9.采用如权利要求1-7任一所述的铝电解槽超细或低容重粉体下料器的下料技术，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将第一活塞(23)和第二活塞(33)分别设于初始位置，其中第一活塞(23)的初始位置为与进料口(6)平齐的位置，第二活塞(33)的初始位置为与外壳(1)的底部平齐的位置，关闭压缩空气入口(10)；

所述第一活塞(23)的初始位置位于进料口，所述第二活塞(33)的初始位置位于所述外壳(1)的底部，同时使压缩腔室(9)内的压缩空气入口(10)处于关闭状态；

S2、启动所述第一动力源(21)，通过所述第一动力源(21)驱动所述第一驱动杆(22)带动所述第一活塞(23)向上移动，所述第二活塞(33)保持初始位置不动；

S3、打开所述进料口(6)，使料仓中的粉状物料流入并填充满整个压缩腔室(9)；

S4、再次启动所述第一动力源(21)驱动所述第一驱动杆(22)，通过所述第一驱动杆(22)带动所述第一活塞(23)向下移动，同时启动所述第二动力源(31)驱动所述第二驱动杆(32)带动所述第二活塞(33)向上移动；

S5、当所述第一活塞(23)的位置与所述进料口(6)平齐时，关闭所述第一动力源(21)，所述第一活塞(23)停止向下移动，所述第二活塞(33)继续向上移动并对所述压缩腔室(9)内的物料进行持续压缩至预设压力值后关闭所述第二动力源(31)，得到压缩后的物料；

S6、再次启动第二动力源(31)，驱动第二驱动杆(32)带动第二活塞(33)向下移动至放料壶(4)内，打开压缩空气入口(10)并向压缩腔室(9)内注入压缩空气，所述压缩后的物料流经放料壶(4)和导流槽(12)排出至电解槽加料点进行下一步电解。