CN114411204B - 一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电解铝技术领域，具体的说是一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺，所述包括电解箱、电解箱盖、废气排气管、废气吸收箱、出气管和分流箱，废气通过废气排气管进入到分流箱中，废气从分流箱被分流到不同的分流道中，然后废气在通过分流道上均匀设有的分流孔进入到废气吸收箱内，废气中的CO2气体和HF气体回合废气吸收箱中的强碱性溶液发生反应，生成可溶于水的盐，该技术方案能够对排出的气体细化分流，从而高效的吸收废气中的有害物质，解决了对环境造成污染的问题。
Description
技术领域
本发明属于电解铝技术领域，具体的说是一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺。
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。铝电解工艺流程：现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法，化学反应主要通过以下方程进行：2Al2O3+3C＝＝4Al+3CO2↑。阳极：2O2-+C-4e-＝CO2↑阴极Al3++3e-＝Al。阳极产物主要是二氧化碳，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气，阴极产物是铝液。
在现有技术中，很多的生产是不对这些有害的废气进行处理的，对生产车间中的工人的身体产生了很大的危害，虽然也有相应的技术对废气进行处理，但是不能够将废气均匀的与吸收废气的碱性溶液进行混合，从而无法高效的吸收废气中的有害物质，造成废气对环境造成污染的问题。
鉴于此，本发明提出来一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺，以解决上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决现有的电解铝用电解槽在电解铝的过程中，不能够对排出的气体细化分流，从而无法高效的吸收废气中的有害物质，造成废气对环境造成污染的问题；本发明提出了一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种电解铝用电解槽的电解工艺，所述电解工艺包括以下步骤：
S1：打开电解箱上方的电解箱盖，向电解箱中加入冰晶石、氧化铝和氟化盐，然后关闭电解箱上方的电解箱盖，然后打开电源的开关，通过电解箱中的阳极和阴极施加高压直流电；
S2：在通过阳极和阴极向电解箱内通入直流电后，电解箱内的温度会逐渐升高，当达到额定的高温后，冰晶石会融化，并作为溶剂将氧化铝溶解，随后在电解槽的两极上发生电化学反应，得到电解铝；
S3：在电解的过程中产生废气，废气通过废气排气管进入到分流箱中，废气从分流箱被分流到不同的分流道中，然后废气在通过分流道上均匀设有的分流孔进入到废气吸收箱内，废气中的CO2气体和HF气体会和废气吸收箱中的强碱性溶液发生反应，生成可溶于水的盐；
S4：在完成S3步骤后，将铝水净化澄清，在净化的过程中，杂质会沉淀到铝液的底部，在净化澄清完成后，将铝水浇入到特定的模具中，得到所需要的铝锭。
一种电解铝用电解槽，所述电解铝用电解槽适用于上述的电解铝用电解槽的电解工艺，所述电解铝用电解槽包括电解箱、电解箱盖、废气排气管、废气吸收箱和出气管，所述电解箱内设有阳极和阴极，所述阳极成排状在电解箱内部左右侧面上部分与电解箱固连，所述阴极成排状在电解箱内部左右侧面下部分与电解箱固连，所述电解箱盖下端面固与电解箱的上端面固连，所述出气管固连在废气吸收箱的上端并与废气吸收箱相通，所述废气吸收箱内部装满强碱性溶液，所述其特征在于：所述电解铝用电解槽还包括分流箱，所述分流箱固连在废气吸收箱的侧面底端，所述分流箱右侧面开有分流道，所述分流道横向贯穿废气吸收箱的底部，所述分流道上端均匀设有分流孔，所述分流孔与废气吸收箱内部相通，所述废气排气管两端分别与电解箱盖和分流箱固连，所述电解箱通过废气排气管与分流箱相通。
工作时，通过阳极和阴极向电解箱内通入直流电，电解箱内的温度会逐渐升高，当达到额定的高温后，冰晶石会融化，并作为溶剂将氧化铝溶解，随后在电解槽的两极上发生电化学反应，得到电解铝，在这个过程中会产生废气，废气中含有大量的CO2气体和一定量的HF气体，其中CO2气体会产生温室效应，虽然HF气体的产生量较小，但是同等剂量下所产生的温室效应远远高于CO2气体，并且HF气体含有剧毒，因此应当对废气进行处理，废气通过废气排气管进入到分流箱中，废气从分流箱被分流到不同的分流道中，然后废气在通过分流道上均匀设有的分流孔进入到废气吸收箱内，废气中的CO2气体和HF气体会和废气吸收箱中的强碱性溶液发生反应，生成可溶于水的盐，该技术方案能够对排出的气体细化分流，从而高效的吸收废气中的有害物质，解决了对环境造成污染的问题。
优选的，所述废气吸收箱的内部设有一号分流管和二号分流管，所述一号分流管和所述二号分流管为中空管，所述一号分流管和所述二号分流管正对于分流孔设置且所述一号分流管分流管和所述二号分流管通过分流孔与分流道相通，所述一号分流管的长度大于所述二号分流管的长度，所述一号分流管上设有一号喷头，所述二号分流管上设有二号喷头，所述一号喷头和所述二号喷头在其上端面均匀设有一号喷口。
工作时，为了能够对从分流孔中喷出的气体能够得到进一步的分流，安装与分流道相通的一号分流管和二号分流管，在一号分流管的上端部和二号分流管的上端部设有一号喷头和二号喷头，在一号喷头和二号喷头的上端面均匀设有一号喷口，这样从分流孔中喷出的废气就可以通过一号喷口得到进一步的分流，使喷向废气吸收箱中的废气更加的分散，这样废气就可以与强碱性溶液接触的更加的充分，促进了CO2体和HF气体和强碱性溶液的反应，一号分流管的长度大于二号分流管的长度，这样可以使处于不同液面高度的强碱性溶液能够与废气接触并发生反应，从而进一步提升了对废气中的有害物质的吸收，更加彻底的解决了对环境造成污染的问题。
优选的，所述一号喷头和所述二号喷头在侧面围绕设有均匀的二号喷口。
工作时，为了能够更大范围上的利用强碱性溶液与废气中的CO2气体和HF气体产生反应，在一号喷头和二号喷头在侧面设有均匀的二号喷口，这样在同一液面上废气与强碱性溶液的接触面积更大，从而进一步促进了CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应，进一步提升了对废气中的有害物质的吸收。
优选的，所述一号喷头下端面均匀设有三号喷口。
工作时，一号喷头在二号喷头的上端，在一号喷头的下端面均匀的设有三号喷口，这样，从二号喷头上端的一号喷口喷出的废气和从三号喷口喷出的废气会带动强碱性溶液产生对流的作用，使废气与强碱性溶液的混合更加的充分，这样就使CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应得到进一步的提升。
优选的，所述废气吸收箱内均匀设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴、一号叶片和二号叶片，所述一号叶片和所述二号叶片围绕所述搅拌轴均匀分布，所述一号叶片位于一号喷头下端面的下方，所述二号叶片位于二号喷头上端面的上方；
所述一号叶片位于二号叶片的上方，且所述一号叶片与所述二号叶片的扭转方向相反，所述搅拌轴与废气吸收箱的下端面转动连接，所述搅拌轴与设于废气吸收箱下端的电机箱中的电机的输出轴固定连接。
工作时，通过围绕搅拌轴均匀设有一号叶片和二号叶片，且使一号叶片和二号叶片分布在竖直方向上的不同位置，同时一号叶片和二号叶片的扭转方向相反，这样在电机带动搅拌轴，搅拌轴带动一号叶片和二号叶片旋转时，可以使一号叶片驱动强碱性溶液向上方流动与三号喷口所带动的强碱性溶液产生对流的作用，同时二号叶片驱动强碱性溶液向下方流动与二号喷头上端的一号喷口所带动的强碱性溶液产生对流的作用，使强碱性溶液的对流的作用更加的充分，使废气与强碱性溶液的混合更加的充分，进一步的提升CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应。
优选的，所述电解箱盖为下端大，上端小的梯形结构，且所述废气吸收箱的前后端面固连有输液管，所述输液管与废气吸收箱的内部相通。
工作时，为了使在电解过程中产生的废气能够更加有效的通过废气排气管排出电解箱，电解箱盖被制成电解箱盖为下端大，上端小的梯形结构，这样对废气起到汇聚的作用，使废气的排出更加的高效，同时，为了能够使废气吸收箱中的强碱性溶液能够得到及时的更换，在废气吸收箱的前后端面固连有输液管，这样就可通过输液管及时更换废气吸收箱中的强碱性溶液。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺，废气通过废气排气管进入到分流箱中，废气从分流箱被分流到不同的分流道中，然后废气在通过分流道上均匀设有的分流孔进入到废气吸收箱内，废气中的CO2气体和HF气体会和废气吸收箱中的强碱性溶液发生反应，生成可溶于水的盐，该技术方案能够对排出的气体细化分流，从而高效的吸收废气中的有害物质，解决了对环境造成污染的问题。
2.本发明所述的一种电解铝用电解槽及使用该电解槽的电解工艺，安装与分流道相通的分流管，在分流管的上端部设有一号喷头和二号喷头，在一号喷头和二号端面的上端面均匀设有一号喷口，这样从分流孔中喷出的废气就可以通过一号喷口得到进一步的分流，使喷向废气吸收箱中的废气更加的分散，这样废气就可以与强碱性溶液接触的更加的充分，促进了CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明中电解工艺的工艺流程图；
图2是本发明中电解槽的立体图；
图3是图2中A处的局部放大图；
图4是搅拌装置的正视图；
图中：电解箱1、阳极11、阴极12、电解箱盖2、废气排气管3、废气吸收箱4、一号分流管41、一号喷头411、一号喷口413、二号喷口414、三号喷口415、搅拌装置42、搅拌轴421、一号叶片422、二号叶片423、输液管43、二号分流管44、二号喷头441、出气管5、分流箱6、分流道61、分流孔62。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种电解铝用电解槽的电解工艺，所述电解工艺包括以下步骤：
S1：打开电解箱1上方的电解箱盖2，向电解箱1中加入冰晶石、氧化铝和氟化盐，然后关闭电解箱1上方的电解箱盖2，然后打开电源的开关，通过电解箱1中的阳极11和阴极12施加高压直流电；
S2：在通过阳极11和阴极12向电解箱内通入直流电后，电解箱内的温度会逐渐升高，当达到额定的高温后，冰晶石会融化，并作为溶剂将氧化铝溶解，随后在电解槽的两极上发生电化学反应，得到电解铝；
S3：在电解的过程中产生废气，废气通过废气排气管3进入到分流箱6中，废气从分流箱6被分流到不同的分流道61中，然后废气在通过分流道61上均匀设有的分流孔62进入到废气吸收箱4内，废气中的CO2气体和HF气体汇合废气吸收箱4中的强碱性溶液发生反应，生成可溶于水的盐；
S4：在完成S3步骤后，将铝水净化澄清，在净化的过程中，杂质会沉淀到铝液的底部，在净化澄清完成后，将铝水浇入到特定的模具中，得到所需要的铝锭。
一种电解铝用电解槽，所述电解铝用电解槽适用于上述的电解铝用电解槽的电解工艺，所述电解铝用电解槽包括电解箱1、电解箱盖2、废气排气管3、废气吸收箱4和出气管5，所述电解箱1内设有阳极11和阴极12，所述阳极11成排状在电解箱1内部左右侧面上部分与电解箱1固连，所述阴极12成排状在电解箱1内部左右侧面下部分与电解箱1固连，所述电解箱盖2下端面固与电解箱1的上端面固连，所述出气管5固连在废气吸收箱4的上端并与废气吸收箱4相通，所述废气吸收箱4内部装满强碱性溶液，所述其特征在于：所述电解铝用电解槽还包括分流箱6，所述分流箱6固连在废气吸收箱4的侧面底端，所述分流箱6右侧面开有分流道61，所述分流道61横向贯穿废气吸收箱4的底部，所述分流道61上端均匀设有分流孔62，所述分流孔62与废气吸收箱4内部相通，所述废气排气管3两端分别与电解箱盖2和分流箱6固连，所述电解箱1通过废气排气管3与分流箱6相通。
工作时，通过阳极11和阴极12向电解箱1内通入直流电，电解箱1内的温度会逐渐升高，当达到额定的高温后，冰晶石会融化，并作为溶剂将氧化铝溶解，随后在电解槽的两极上发生电化学反应，得到电解铝，在这个过程中会产生废气，废气中含有大量的CO2气体和一定量的HF气体，其中CO2气体会产生温室效应，虽然HF气体的产生量较小，但是同等剂量下所产生的温室效应远远高于CO2气体，并且HF气体含有剧毒，因此应当对废气进行处理，废气通过废气排气管3进入到分流箱6中，废气从分流箱6被分流到不同的分流道61中，然后废气在通过分流道61上均匀设有的分流孔62进入到废气吸收箱4内，废气中的CO2气体和HF气体会和废气吸收箱4中的强碱性溶液发生反应，生成可溶于水的盐，该技术方案能够对排出的气体细化分流，从而高效的吸收废气中的有害物质，解决了对环境造成污染的问题。
作为本发明的一种具体实施方式，所述废气吸收箱4的内部设有一号分流管41和二号分流管44，所述一号分流管41和所述二号分流管44为中空管，所述一号分流管41和所述二号分流管44正对于分流孔62设置且所述一号分流管分流管41和所述二号分流管44通过分流孔62与分流道61相通，所述一号分流管41的长度大于所述二号分流管44的长度，所述一号分流管41上设有一号喷头411，所述二号分流管44上设有二号喷头441，所述一号喷头411和所述二号喷头441在其上端面均匀设有一号喷口413。
工作时，为了能够对从分流孔62中喷出的气体能够得到进一步的分流，安装与分流道61相通的一号分流管41和二号分流管44，在一号分流管41的上端部和二号分流管44的上端部设有一号喷头411和二号喷头441，在一号喷头411和二号喷头441的上端面均匀设有一号喷口413，这样从分流孔62中喷出的废气就可以通过一号喷口413得到进一步的分流，使喷向废气吸收箱4中的废气更加的分散，这样废气就可以与强碱性溶液接触的更加的充分，促进了CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应，一号分流管41的长度大于二号分流管44的长度，这样可以使处于不同液面高度的强碱性溶液能够与废气接触并发生反应，从而进一步提升了对废气中的有害物质的吸收，更加彻底的解决了对环境造成污染的问题。
作为本发明的一种具体实施方式，所述一号喷头411和所述二号喷头441在侧面围绕设有均匀的二号喷口414。
工作时，为了能够更大范围上的利用强碱性溶液与废气中的CO2气体和HF气体产生反应，在一号喷头411和二号喷头441在侧面设有均匀的二号喷口414，这样在同一液面上废气与强碱性溶液的接触面积更大，从而进一步促进了CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应，进一步提升了对废气中的有害物质的吸收。
作为本发明的一种具体实施方式，所述一号喷头411下端面均匀设有三号喷口415。
工作时，一号喷头411在二号喷头441的上端，在一号喷头411的下端面均匀的设有三号喷口415，这样，从二号喷头441上端的一号喷口413喷出的废气和从三号喷口415喷出的废气会带动强碱性溶液产生对流的作用，使废气与强碱性溶液的混合更加的充分，这样就使CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应得到进一步的提升。
作为本发明的一种具体实施方式，所述废气吸收箱4内均匀设有搅拌装置42，所述搅拌装置42包括搅拌轴421、一号叶片422和二号叶片423，所述一号叶片422和所述二号叶片423围绕所述搅拌轴421均匀分布所述搅拌轴421与废气吸收箱4的下端面转动连接，所述搅拌轴421与设于废气吸收箱4下端的电机箱中的电机的输出轴固定连接；
所述一号叶片422位于一号喷头411下端面的下方，所述二号叶片423位于二号喷头441上端面的上方，所述一号叶片422位于二号叶片423的上方，且所述一号叶片422与所述二号叶片423的扭转方向相反。
工作时，通过围绕搅拌轴421均匀设有一号叶片422和二号叶片423，且使一号叶片422和二号叶片423分布在竖直方向上的不同位置，同时一号叶片422和二号叶片423的扭转方向相反，这样在电机带动搅拌轴421，搅拌轴421带动一号叶片422和二号叶片423旋转时，可以使一号叶片422驱动强碱性溶液向上方流动与三号喷口421所带动的强碱性溶液产生对流的作用，同时二号叶片423驱动强碱性溶液向下方流动与二号喷头441上端的一号喷口411所带动的强碱性溶液产生对流的作用，使强碱性溶液的对流的作用更加的充分，使废气与强碱性溶液的混合更加的充分，进一步的提升CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应。
作为本发明的一种具体实施方式，所述电解箱盖2为下端大、上端小的梯形结构，且所述废气吸收箱4的前后端面固连有输液管43，所述输液管43与废气吸收箱4的内部相通。
工作时，为了使在电解过程中产生的废气能够更加有效的通过废气排气管3排出电解箱1，电解箱盖2被制成电解箱盖2为下端大，上端小的梯形结构，这样对废气起到汇聚的作用，使废气的排出更加的高效，同时，为了能够使废气吸收箱4中的强碱性溶液能够得到及时的更换，在废气吸收箱4的前后端面固连有输液管43，这样就可通过输液管43及时更换废气吸收箱4中的强碱性溶液。
具体工作流程如下：
通过阳极11和阴极12向电解槽内通入强大的直流电，电解槽内的温度会逐渐升高，当达到额定的高温后，冰晶石会融化，并作为溶剂将氧化铝溶解，随后在电解槽的两极上发生电化学反应，得到电解铝，在这个过程中会产生废气，废气中含有大量的CO2气体和一定量的HF气体，其中CO2气体会产生温室效应，虽然HF气体的产生量较小，但是同等剂量下所产生的温室效应远远高于CO2气体，并且HF气体含有剧毒，因此应当对废气进行处理，废气通过废气排气管3进入到分流箱6中，废气从分流箱6被分流到不同的分流道61中，然后废气在通过分流道61上均匀设有的分流孔62进入到废气吸收箱4内，为了能够对从分流孔62中喷出的气体能够得到进一步的分流，安装与分流道61相通的分流管41，在分流管41的上端部设有一号喷头411和二号喷头441，在一号喷头411和二号端面的上端面均匀设有一号喷口413，这样从分流孔62中喷出的废气就可以通过一号喷口413得到进一步的分流，使喷向废气吸收箱4中的废气更加的分散，这样废气就可以与强碱性溶液接触的更加的充分，促进了CO2气体和HF气体和强碱性溶液的反应，同时相邻的分流管41高低交错分布，这样可以使处于不同液面高度的强碱性溶液能够与废气接触并发生反应，从而进一步提升了对废气中的有害物质的吸收，更加彻底的解决了对环境造成污染的问题。废气中的CO2气体和HF气体会和废气吸收箱4中的强碱性溶液发生反应，生成可溶于水的盐。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图2为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种电解铝用电解槽，所述电解铝用电解槽包括电解箱(1)、电解箱盖(2)、废气排气管(3)、废气吸收箱(4)和出气管(5)，所述电解箱(1)内设有阳极(11)和阴极(12)，所述阳极(11)成排状在电解箱(1)内部左右侧面上部分与电解箱(1)固连，所述阴极(12)成排状在电解箱(1)内部左右侧面下部分与电解箱(1)固连，所述电解箱盖(2)下端面固与电解箱(1)的上端面固连，所述出气管(5)固连在废气吸收箱(4)的上端并与废气吸收箱(4)相通，所述废气吸收箱(4)内部装满强碱性溶液，其特征在于：所述电解铝用电解槽还包括分流箱(6)，所述分流箱(6)固连在废气吸收箱(4)的侧面底端，所述分流箱(6)右侧面开有分流道(61)，所述分流道(61)横向贯穿废气吸收箱(4)的底部，所述分流道(61)上端均匀设有分流孔(62)，所述分流孔(62)与废气吸收箱(4)内部相通，所述废气排气管(3)两端分别与电解箱盖(2)和分流箱(6)固连，所述电解箱(1)通过废气排气管(3)与分流箱(6)相通；
所述废气吸收箱(4)的内部设有一号分流管(41)和二号分流管(44)，所述一号分流管(41)和所述二号分流管(44)为中空管，所述一号分流管(41)和所述二号分流管(44)正对于分流孔(62)设置且所述一号分流管(41)和所述二号分流管(44)通过分流孔(62)与分流道(61)相通，所述一号分流管(41)的长度大于所述二号分流管(44)的长度，所述一号分流管(41)上设有一号喷头(411)，所述二号分流管(44)上设有二号喷头(441)，所述一号喷头(411)和所述二号喷头(441)在其上端面均匀设有一号喷口(413)；
所述一号喷头(411)在其下端面均匀设有三号喷口(415)；
所述废气吸收箱(4)内均匀设有搅拌装置(42)，所述搅拌装置(42)包括搅拌轴(421)、一号叶片(422)和二号叶片(423)，所述一号叶片(422)和所述二号叶片(423)围绕所述搅拌轴(421)均匀分布；所述搅拌轴(421)与废气吸收箱(4)的下端面转动连接，所述搅拌轴(421)与设于废气吸收箱(4)下端的电机箱中的电机的输出轴固定连接；
所述一号叶片(422)位于一号喷头(411)下端面的下方，所述二号叶片(423)位于二号喷头(441)上端面的上方，所述一号叶片(422)位于二号叶片(423)的上方，且所述一号叶片(422)与所述二号叶片(423)的扭转方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种电解铝用电解槽，其特征在于：所述一号喷头(411)和所述二号喷头(441)在侧面围绕设有均匀的二号喷口(414)。
3.根据权利要求2所述的一种电解铝用电解槽，其特征在于：所述电解箱盖(2)为下端大、上端小的梯形结构，且所述废气吸收箱(4)的前后端面均固连有输液管(43)，所述输液管(43)与废气吸收箱(4)的内部相通。
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