CN113930809A - 一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统，涉及电解铝生产技术领域。该适用于低锂氧化铝的铝电解系统包括电解槽体、排气机构、下料机构和排液机构。电解槽体包括槽壳、内衬、阳极炭块和阴极炭块。阳极炭块依次连接有钢爪、焊块和阳极导杆。排气机构包括相互连接的排气罩和排气管，排气罩安装于电解槽体的顶部。下料机构包括储料箱、进料管、补料箱、旋转接头、下料管、分料管、导料板、第一连接管、第二连接管、滑块、第一出料头、第二出料头和分料块。排液机构包括用于排出铝液的排液管。在需要增加电解质液中的LiF时，可将储存于补料箱中的LiF导入储料箱中，以适当提高电解质液中的LiF含量，此时，便无须再增大槽压。

Description

一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统

技术领域

本发明涉及电解铝生产技术领域，尤其是涉及一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统。

背景技术

电解铝就是通过电解得到的铝，现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。

氧化铝产品中一般都含有氟化锂，氟化锂在铝电解质中含量适当时，对铝电解过程是有益的。通常认为最佳氟化锂的含量为3wt％（一般不超过5wt％），此时，氟化锂可以提高铝电解质的电导率，有利于降低电解槽的电压，从而达到节能的效果。

然而，申请人在利用澳大利亚矿生产的氧化铝时，由于工艺及装备的不匹配，导致出现氧化铝中的锂含量过低的情况。由于锂含量出现较大的变化，若想减少能耗，则需要对现有技术进行改进。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其能够在氧化铝中的锂含量较低的情况下，减少能耗。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统，主要可以包括：电解槽体、排气机构、下料机构和排液机构。

电解槽体包括槽壳、内衬、阳极炭块和阴极炭块。内衬设置于槽壳内，内衬采用保温和耐火的材料。阳极炭块依次连接有钢爪、焊块和阳极导杆，阳极导杆通过阳极提升机构安装于电解槽体。阴极炭块铺设于内衬的内侧，阴极炭块连接有阴极钢棒，电解槽体内由上至下的设置有电解质液和铝液。

排气机构包括相互连接的排气罩和排气管，排气罩安装于电解槽体的顶部。

下料机构包括储料箱、进料管、补料箱、旋转接头、下料管、分料管、导料板、第一连接管、第二连接管、滑块、第一出料头、第二出料头和分料块。储料箱安装于排气管，进料管安装于储料箱，补料箱安装于排气罩，并与进料管连通。旋转接头用于连接储料箱和下料管，下料管能够在旋转组件的驱动下旋转。下料管上周向连接有多个分料管，分料管的一端连接有沿下料管的径向设置的导料板，导料板的内部中空，导料板的下侧开设有与滑块匹配的滑槽，滑块连接有复位弹簧，第一出料头安装于滑块。下料管、分料管、导料板、第一连接管、第二连接管和第一出料头依次连通，第一连接管的一端与第一出料头连接，另一端与第二连接管相插接，第二连接管的一端与导料板连接。第二出料头连接在下料管的底部，分料块设置于下料管内，分料块的中部开设有通孔，通孔与第二出料头同轴。

排液机构包括用于排出铝液的排液管。

在本发明的一些实施例中，旋转组件包括驱动叶片，驱动叶片安装于下料管。

在本发明的一些实施例中，排气管与储料箱之间设置有隔板，隔板上插接有导柱，导柱上开设有多个相互连通的气孔，导柱的顶部安装有阀板，底部安装有连接板，连接板与隔板通过压簧连接。

在本发明的一些实施例中，储料箱上安装有支撑杆，支撑杆上插接有活动杆，活动杆靠近下料管设置，活动杆朝向下料管的一端固定有限转件，活动杆能够在限转组件的驱动下沿下料管的径向移动。

在本发明的一些实施例中，限转组件包括驱动杆、转动杆、支撑块和传动杆。转动杆的右部与支撑块相铰接，支撑块固定于支撑杆，传动杆的一端与转动杆的右端铰接，另一端与活动杆铰接，驱动杆的上端固定于连接板，下端安装有上提块，上提块能够抵接在转动杆的左部下侧。

在本发明的一些实施例中，转动杆的左端安装有配重块。

在本发明的一些实施例中，导料板上安装有破壳棒。

在本发明的一些实施例中，阳极提升机构包括立柱、滑套、升降杆、支杆、第一楔形块、第二楔形块和提升气缸。立柱安装于槽壳的顶部边缘处，滑套套接于立柱，升降杆的一端与滑套连接，另一端与阳极导杆连接，支杆的上端连接于升降杆，另一端与第一楔形块连接，第二楔形块与第一楔形块抵接，第二楔形块活动连接在排气罩的顶部，提升气缸的一端安装于立柱，另一端与第二楔形块连接，第二楔形块能够在提升气缸的驱动下，推动第一楔形块上移。

在本发明的一些实施例中，排液机构还包括滤渣箱和排出管，排液管、滤渣箱和排出管依次连通。滤渣箱内设置有滤网。

在本发明的一些实施例中，滤网通过转轴转动连接在滤渣箱内，转轴传动连接有旋转电机。滤渣箱的内壁上转动连接有连接轴，连接轴连接有摆锤和传动齿轮，传动齿轮啮合有齿板，齿板的一端传动连接有伸缩气缸。摆锤位于滤网的下方，并能锤击于滤网。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

1.排气罩能够收集电解时产生的CO₂、CO、HF等气体，并将这些气体引导至排气管，再由排气管输送至指定地点进行处理，当气体质量达标后，才能向外界排放。

2.当氧化铝中的锂含量较低时，电解质液中的LiF含量较低，为了减少能耗，设置了下料机构，在需要增加电解质液中的LiF时，可将储存于补料箱中的LiF导入储料箱中，以适当提高电解质液中的LiF含量，此时，便无须再增大槽压，以减少能耗。

3.分料块能够将氧化铝均匀的分散至第一出料头和第二出料头中，以使氧化铝能够均匀地进入电解质液中，以加快氧化铝的溶解。

4.在下料管旋转的过程中，在离心力的作用下，第一出料头会朝远离下料管的方向移动，下料管旋转的速度越快，第一出料头与下料管的间距则越大。因此，逐渐增大下料管的旋转速度，便可逐渐扩大第一出料头的撒料范围，以将氧化铝更为均匀地撒向电解质液中，以进一步加快氧化铝的溶解。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为铝电解系统的结构示意图；

图2为下料机构的结构示意图；

图3为导料板底部的结构示意图；

图4为排液机构的结构示意图；

图5为图4中A位置的局部放大图。

图标：11-电解槽体，111-槽壳，112-内衬，113-阳极炭块，114-阴极炭块，115-钢爪，116-焊块，117-阳极导杆，13-排气机构，131-排气罩，132-排气管，133-隔板，134-导柱，135-气孔，136-阀板，137-连接板，138-压簧，14-下料机构，141-储料箱，142-进料管，143-补料箱，144-旋转接头，145-下料管，146-分料管，147-导料板，148-第一连接管，149-第二连接管，151-滑块，152-第一出料头，153-第二出料头，154-分料块，155-滑槽，156-复位弹簧，157-驱动叶片，158-支撑杆，159-活动杆，161-限转件，162-驱动杆，163-转动杆，164-支撑块，165-传动杆，166-上提块，167-固定环，168-配重块，169-破壳棒，18-排液机构，181-排液管，182-滤渣箱，183-排出管，184-滤网，185-转轴，186-旋转电机，187-摆锤，188-传动齿轮，189-齿板，191-伸缩气缸，192-连接轴，21-阳极提升机构，211-立柱，212-滑套，213-升降杆，214-支杆，215-第一楔形块，216-第二楔形块，217-提升气缸。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“顺时针”、“逆时针”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例

请参照图1-图5，本实施例提供一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统，主要可以包括：电解槽体11、排气机构13、下料机构14和排液机构18。

电解槽体11包括槽壳111、内衬112、阳极炭块113和阴极炭块114。内衬112设置于槽壳111内，内衬112采用保温和耐火的材料。阳极炭块113依次连接有钢爪115、焊块116和阳极导杆117，阳极导杆117通过阳极提升机构21安装于电解槽体11。阳极提升机构21能够上移阳极炭块113，以便于根据实际生产需要调节极距。阴极炭块114铺设于内衬112的内侧，阴极炭块114连接有阴极钢棒，电解槽体11内由上至下的设置有电解质液和铝液。

排气机构13包括相互连接的排气罩131和排气管132，排气罩131安装于电解槽体11的顶部。排气罩131能够收集电解时产生的CO2、CO、HF等气体，并将这些气体引导至排气管132，再由排气管132输送至指定地点进行处理或利用（如利用高温气体发电），当气体质量达标后，才能向外界排放。

排液机构18包括用于排出铝液的排液管181。

下料机构14包括储料箱141、进料管142、补料箱143、旋转接头144、下料管145、分料管146、导料板147、第一连接管148、第二连接管149、滑块151、第一出料头152、第二出料头153和分料块154。储料箱141安装于排气管132，进料管142安装于储料箱141，补料箱143安装于排气罩131，并与进料管142连通。旋转接头144用于连接储料箱141和下料管145，下料管145能够在旋转组件的驱动下旋转。下料管145上周向连接有多个分料管146，分料管146的一端连接有沿下料管145的径向设置的导料板147，导料板147的内部中空，导料板147的下侧开设有与滑块151匹配的滑槽155，滑块151连接有复位弹簧156，第一出料头152安装于滑块151。下料管145、分料管146、导料板147、第一连接管148、第二连接管149和第一出料头152依次连通，第一连接管148的一端与第一出料头152连接，另一端与第二连接管149相插接，第二连接管149的一端与导料板147连接。第二出料头153连接在下料管145的底部，分料块154设置于下料管145内，分料块154的中部开设有通孔，通孔与第二出料头153同轴。

分料块154能够将氧化铝均匀的分散至第一出料头152和第二出料头153中，以使氧化铝能够均匀地进入电解质液中，以加快氧化铝的溶解。当氧化铝中的锂含量较低时，电解质液中的LiF含量较低，为了减少能耗，设置了下料机构14，在需要增加电解质液中的LiF时，可将储存于补料箱143中的LiF导入储料箱141中，以适当提高电解质液中的LiF含量，此时，便无须再增大槽压，以减少能耗。在下料管145旋转的过程中，在离心力的作用下，第一出料头152会朝远离下料管145的方向移动，下料管145旋转的速度越快，第一出料头152与下料管145的间距则越大。因此，逐渐增大下料管145的旋转速度，便可逐渐扩大第一出料头152的撒料范围，以将氧化铝更为均匀地撒向电解质液中，以进一步加快氧化铝的溶解。

在本实施例中，旋转组件主要可以包括驱动叶片157，驱动叶片157安装于下料管145。当物料进入电解质液后，会产生高温气体，高温气体向上流动形成高温气流，高温气流能够使驱动叶片157带动下料管145转动。

排气管132与储料箱141之间设置有隔板133，隔板133上插接有导柱134，导柱134上开设有多个相互连通的气孔135，导柱134的顶部安装有阀板136，底部安装有连接板137，连接板137与隔板133通过压簧138连接。在初始状态时，阀板136处于关闭状态，此时的阀板136抵接在隔板133上，气体难以穿过隔板133进入排气管132中，这能够在电解进行的初期，将产生的高温气体留置在电解槽体11内，以提高电解初期的保温效果，减少电耗。随着电解的继续进行，排气罩131处的压力升高，气压推动连接板137和导柱134上移，此时阀板136处于打开状态，高温气体便通过气孔135穿过隔板133并进入排气管132中。

储料箱141上安装有支撑杆158，支撑杆158上插接有活动杆159，活动杆159靠近下料管145设置，活动杆159朝向下料管145的一端固定有限转件161，活动杆159能够在限转组件的驱动下沿下料管145的径向移动。在阀板136打开后，物料也基本添加完毕，不再需要转动下料管145，也就是说，不需要将气体的部分内能转化为供下料管145转动的机械能，这有利于保证后续利用高温气体进行发电时的发电效率。

在本实施例中，限转组件主要可以包括驱动杆162、转动杆163、支撑块164和传动杆165。转动杆163的右部与支撑块164相铰接，支撑块164固定于支撑杆158，传动杆165的一端与转动杆163的右端铰接，另一端与活动杆159铰接，驱动杆162的上端固定于连接板137，下端安装有上提块166，上提块166能够抵接在转动杆163的左部下侧。连接板137上移时，驱动杆162和上提块166上移，上提块166带动转动杆163顺时针旋转，传动杆165再向右移动活动杆159，以使限转件161与下料管145接触，利用摩擦力限制料管的转动。

下料管145上设置固定环167，所述限转件161的右侧开设有与所述固定环167匹配的缺口，以增大限转件161与固定环167的接触面积，增大摩擦力。

转动杆163的左端安装有配重块168，以保证在阀板136处于关闭状态时，转动杆163能够逆时针转动，以带动限转件161左移复位。

导料板147上安装有破壳棒169，破壳棒169例如可以固定在滑块151上，以在导料板147随下料管145转动的过程中，通过破壳棒169打破电解质结壳，以便于下料。

在本实施例中，阳极提升机构21主要可以包括立柱211、滑套212、升降杆213、支杆214、第一楔形块215、第二楔形块216和提升气缸217。立柱211安装于槽壳111的顶部边缘处，滑套212套接于立柱211，升降杆213的一端与滑套212连接，另一端与阳极导杆117连接，支杆214的上端连接于升降杆213，另一端与第一楔形块215连接，第二楔形块216与第一楔形块215抵接，第二楔形块216活动连接在排气罩131的顶部，提升气缸217的一端安装于立柱211，另一端与第二楔形块216连接，第二楔形块216能够在提升气缸217的驱动下，推动第一楔形块215上移。在需要上移阳极炭块113时，只需通过提升气缸217右移第二楔形块216即可；在需要下移阳极炭块113时，只需通过提升气缸217左移第二楔形块216即可。此外，滑套212、升降杆213、支杆214、第一楔形块215、第二楔形块216、阳极炭块113、钢爪115、焊块116和阳极导杆117的重量均能够作用在排气罩131上，以使排气罩131紧压在电解槽体11上，以减少气体外溢。

立柱211上设置有刻度，以便于准确地判断阳极炭块113的移动距离。

排液机构18还包括滤渣箱182和排出管183，排液管181、滤渣箱182和排出管183依次连通。滤渣箱182内设置有滤网184。通过滤网184的设置，能够过滤掉铝液中的杂物。

为了便于清理滤网184，滤网184通过转轴185转动连接在滤渣箱182内，转轴185传动连接有旋转电机186。滤渣箱182的内壁上转动连接有连接轴192，连接轴192连接有摆锤187和传动齿轮188，传动齿轮188啮合有齿板189，齿板189的一端传动连接有伸缩气缸191。摆锤187位于滤网184的下方，并能锤击于滤网184。在需要清理滤网184时，可先通过旋转电机186使滤网184翻转（即旋转180度），使滤网184上的杂物自然下落，再从排出管183排出。若滤网184上仍然附着有少量杂物，可通过伸缩气缸191左右移动齿板189，齿板189再带动传动齿轮188，传动齿轮188带动连接轴192，连接轴192再带动摆锤187转动。当摆锤187逆时针转动时，摆锤187能够锤击在滤网184上，以震落滤网184上的杂物，避免滤网184被杂物堵塞；当摆锤187顺时针转动时，摆锤187能够位于滤网184的左下方，此时，便可转动滤网184，摆锤187不易干涉滤网184的转动。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，包括：电解槽体、排气机构、下料机构和排液机构；

所述电解槽体包括槽壳、内衬、阳极炭块和阴极炭块；所述内衬设置于所述槽壳内，所述内衬采用保温和耐火的材料；所述阳极炭块依次连接有钢爪、焊块和阳极导杆，所述阳极导杆通过阳极提升机构安装于所述电解槽体；所述阴极炭块铺设于所述内衬的内侧，所述阴极炭块连接有阴极钢棒，所述电解槽体内由上至下的设置有电解质液和铝液；

所述排气机构包括相互连接的排气罩和排气管，所述排气罩安装于所述电解槽体的顶部；

所述下料机构包括储料箱、进料管、补料箱、旋转接头、下料管、分料管、导料板、第一连接管、第二连接管、滑块、第一出料头、第二出料头和分料块；所述储料箱安装于所述排气管，所述进料管安装于所述储料箱，所述补料箱安装于所述排气罩，并与所述进料管连通；所述旋转接头用于连接所述储料箱和所述下料管，所述下料管能够在旋转组件的驱动下旋转；所述下料管上周向连接有多个分料管，所述分料管的一端连接有沿所述下料管的径向设置的导料板，所述导料板的内部中空，所述导料板的下侧开设有与所述滑块匹配的滑槽，所述滑块连接有复位弹簧，所述第一出料头安装于所述滑块；所述下料管、分料管、导料板、第一连接管、第二连接管和第一出料头依次连通，所述第一连接管的一端与所述第一出料头连接，另一端与所述第二连接管相插接，所述第二连接管的一端与所述导料板连接；所述第二出料头连接在所述下料管的底部，所述分料块设置于所述下料管内，所述分料块的中部开设有通孔，所述通孔与所述第二出料头同轴；

所述排液机构包括用于排出铝液的排液管。

2.根据权利要求1所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述旋转组件包括驱动叶片，所述驱动叶片安装于所述下料管。

3.根据权利要求1所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述排气管与所述储料箱之间设置有隔板，所述隔板上插接有导柱，所述导柱上开设有多个相互连通的气孔，所述导柱的顶部安装有阀板，底部安装有连接板，所述连接板与所述隔板通过压簧连接。

4.根据权利要求3所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述储料箱上安装有支撑杆，所述支撑杆上插接有活动杆，所述活动杆靠近所述下料管设置，所述活动杆朝向所述下料管的一端固定有限转件，所述活动杆能够在限转组件的驱动下沿所述下料管的径向移动。

5.根据权利要求4所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述限转组件包括驱动杆、转动杆、支撑块和传动杆；所述转动杆的右部与所述支撑块相铰接，所述支撑块固定于所述支撑杆，所述传动杆的一端与所述转动杆的右端铰接，另一端与所述活动杆铰接，所述驱动杆的上端固定于所述连接板，下端安装有上提块，所述上提块能够抵接在所述转动杆的左部下侧。

6.根据权利要求5所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述转动杆的左端安装有配重块。

7.根据权利要求1所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述导料板上安装有破壳棒。

8.根据权利要求1所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述阳极提升机构包括立柱、滑套、升降杆、支杆、第一楔形块、第二楔形块和提升气缸；所述立柱安装于所述槽壳的顶部边缘处，所述滑套套接于所述立柱，所述升降杆的一端与所述滑套连接，另一端与所述阳极导杆连接，所述支杆的上端连接于所述升降杆，另一端与所述第一楔形块连接，所述第二楔形块与所述第一楔形块抵接，所述第二楔形块活动连接在所述排气罩的顶部，所述提升气缸的一端安装于所述立柱，另一端与所述第二楔形块连接，所述第二楔形块能够在所述提升气缸的驱动下，推动所述第一楔形块上移。

9.根据权利要求1-8任一项所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述排液机构还包括滤渣箱和排出管，所述排液管、所述滤渣箱和所述排出管依次连通；所述滤渣箱内设置有滤网。

10.根据权利要求9所述的适用于低锂氧化铝的铝电解系统，其特征在于，所述滤网通过转轴转动连接在所述滤渣箱内，所述转轴传动连接有旋转电机；所述滤渣箱的内壁上转动连接有连接轴，所述连接轴连接有摆锤和传动齿轮，所述传动齿轮啮合有齿板，所述齿板的一端传动连接有伸缩气缸；所述摆锤位于所述滤网的下方，并能锤击于所述滤网。

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