CN116240586B - 铝电解槽氧化铝连续下料装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽氧化铝连续下料装置及方法，以解决现有的铝电解槽下料装置短时间内下料过多难以完全溶解，下料精度低，影响电解槽的寿命，增加电解槽功耗的技术问题。本发明包括驱动机构、传动机构、螺旋下料机构、底部出料机构以及控制系统，其中，所述螺旋下料机构包括外壳、螺旋输送组件，所述传动机构包括支撑架、传动轴，螺旋下料机构的外壳和传动机构的支撑架底部固定连接，螺旋输送组件位于螺旋下料机构的外壳内并与传动轴固定连接；所述底部出料机构包括出料底盘、旋转叶片。本发明的有益技术效果在于：连续下料防止瞬间下料过多难以溶解，并且控制精度高，有利于保护铝电解槽。

Description

铝电解槽氧化铝连续下料装置及方法

技术领域

本发明涉及电解铝技术领域，具体涉及一种铝电解槽氧化铝连续下料装置及方法。

背景技术

目前国内电解铝厂电解槽氧化铝下料通过定容下料器间断定时定量往电解槽加入氧化铝粉，定容下料器包括一定容积的空间以及上下锥体，在现有电解槽操作方式下，打开上锥体使氧化铝自氧化铝仓进入定容下料器中，之后关闭上锥体打开下锥体使定容下料器中的氧化铝全部进入电解槽中。通过定容下料器每次间隔时间约2—2.5分钟进行1次氧化铝下料，下料量约1.2-1.8升左右，由于氧化铝粉一次性在较短的时间（5-10秒）下到电解槽熔池内，会造成很短时间内氧化铝下料相对数量较多，在下料的当前时间点，氧化铝在熔融电解质里溶解较慢，一部分氧化铝溶解不了，在电解槽底部形成氧化铝沉淀，时间长会形成槽底部结疤，致使电解槽内水平电流加大，影响电流效率，影响槽寿命。另外，由于定容下料器下料量不稳定，下料量偏差50%-60%，因此容易产生阳极效应，加大电解槽运行的不稳定性，容易使槽帮融化，缩短电解槽寿命，每吨铝能耗加大。因此，从优化生产工艺和进一步电解节能的方面考虑，如能在现有电解槽运行中实现电解槽的氧化铝连续下料是很有实际意义的。

发明内容

本发明提供一种铝电解槽氧化铝连续下料装置及方法，以解决现有的铝电解槽下料装置短时间内下料过多难以完全溶解，下料精度低，影响电解槽的寿命，增加电解槽功耗的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种铝电解槽氧化铝连续下料装置，和氧化铝仓匹配连接，包括驱动机构、传动机构、螺旋下料机构、底部出料机构以及控制系统，其中，

所述驱动机构设置于氧化铝仓的顶部，螺旋下料机构设置于氧化铝仓的底部，传动机构连接于驱动机构和螺旋下料机构之间，底部出料机构设置于螺旋下料机构的底部；

所述螺旋下料机构包括圆筒状的外壳、螺旋输送组件、进料口和出料口，进料口位于外壳的上部，出料口位于外壳的下部，出料口为内收状口，螺旋输送组件具有短螺距螺旋结构，具体螺距在螺距为20-70mm的范围，用于传输氧化铝粉并控制流量；

所述传动机构包括支撑架、传动轴，螺旋下料机构的外壳和传动机构的支撑架底部固定连接，螺旋输送组件位于螺旋下料机构的外壳内并与传动轴连接。

进一步的，所述底部出料机构包括出料底盘，出料底盘位于螺旋下料机构的出料口的下方，出料底盘和螺旋下料机构的外壳之间具有出料间隙。

进一步的，所述底部出料机构还包括旋转叶片，旋转叶片位于出料底盘的上方，旋转叶片为由中心往外圆周呈放射状的导流叶片，旋转叶片与传动机构的传动轴固定或可拆卸连接。

进一步的，所述底部出料机构的出料底盘为弧面形，其内弧面向上并连接于螺旋下料机构的外壳上，所述螺旋叶片与出料底盘内弧面间隙0.1-10mm，螺旋叶片与内收状出料口下沿间隙0.1-10mm，内收状出料口下沿与出料底盘上沿出料间隙1-30mm。

进一步的，所述传动轴上设置有搅拌叶片，搅拌叶片位于螺旋下料机构的外壳上方以及外壳内部，该搅拌叶片沿传动轴上下间隔设置且沿传动轴周向分布。

进一步的，所述传动轴上设置有转动检测设备（接近开关或编码器），对传动轴转动进行监测，当传动轴转速出现异常（偏高、偏低、停）时自动报警。

进一步的，所述驱动机构包括抗磁性干扰、耐高温的调速减速电机，转速为0.5转/分～100转/分，传动功率为0.15KW～0.8KW，配套减速电机减速比为1:30～1:150。

进一步的，所述进料口为上宽下窄的漏斗形结构，便于氧化铝进料及将螺旋下料机构准确定位于氧化铝仓底部处。

进一步的，所述传动机构的支撑架包括至少两个支撑杆，支撑杆设置于传动轴的外周侧，支撑杆顶部设置有顶板，驱动机构安装在该顶板上，支撑杆底部固定在螺旋下料机构的顶端。

进一步的，还包括下料溜管组件，下料溜管组件包括出料溜道和出料收缩管，出料溜道和螺旋下料机构的出料口对应连接，出料收缩管插接于出料溜道上，出料收缩管的管径逐渐变小。在氧化铝连续下料量为小流量时，为保证不产生较大扬尘，下料溜管组件的出口段设计制作成收缩管，氧化铝流出时成股汇聚不分散，扬尘少。

进一步的，所述的出料收缩管为直径为15—50mm圆管或上部圆弧状下部为30—120度角“V”形的管，所述氧化铝连续下料量调节范围为0-3kg/min。

本发明的第二个方面是：设计一种铝电解槽氧化铝连续下料方法，将原槽控机控制定容下料器下料的开关频率信号转换为模拟信号或数字信号，将电解槽“过量”、“正常”、“欠量”、“效应处理”、“堵料”等氧化铝下料状态对应的定容器开关动作频率，转换成相应的转速，作为设定值，通过模拟量信号或以数字通讯等方式控制螺旋下料机构以不同的速度连续运行，实现氧化铝连续下料控制。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1、本发明通过设置螺旋下料器有规律的控制氧化铝粉的流量，在1-2分钟时间内小流量连续下料，解决了现有的定容下料器氧化铝一次下料量较大，在电解槽底部形成氧化铝沉淀结疤和造成电解槽阳极效应的问题。

2、本发明下料精度较高，由于装置中设计有短螺距螺旋，能较好控制氧化铝的流动，底部出料装置设计有渐开线叶片的氧化铝导流片，在不同转速下保证氧化铝能够顺畅排出，从而提高连续下料装置的下料精度，精度达到±5%。

3、本发明的控制系统可利用现有槽控机，增加转换装置后实现氧化铝连续下料量在不同状态下的调整和切换，完成氧化铝浓度控制及异常情况处理，实施便捷、可靠性高。

4、本发明氧化铝连续下料，能够使得氧化铝下料更加均匀，使其在电解质中快速、均匀溶解；减少氧化铝在电解质中溶解吸热，大幅减少局部槽温降低量，稳定电解质的氧化铝溶解速度，避免形成炉底沉淀，减少水平电流、提高电流效率，稳定电解铝生产。

附图说明

图1为本发明铝电解槽氧化铝连续下料装置的安装示意图。

图2为图1中A-A处的第一种剖视结构图。

图3为图1中A-A处的第二种剖视结构图。

图4为本发明铝电解槽氧化铝连续下料装置的结构示意图。

图5为本发明中底部出料机构的结构示意图。

图6为本发明中底部出料机构的俯视示意图。

图中，氧化铝仓1，驱动机构2，传动机构3，螺旋下料机构4，底部出料机构5，氧化铝仓出料竖管6，出料溜道7，出料收缩管8，搅拌叶片9；

传动轴31，支撑杆32，顶板33；

进料口41，螺旋输送组件42，外壳43，台阶部44，出料口45；

出料底盘51，连杆52，侧面螺栓53，螺纹54，旋转叶片55，出料间隙56。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种铝电解槽氧化铝连续下料装置，参见图1，包括驱动机构2、传动机构3、螺旋下料机构4、底部出料机构5以及控制系统。该铝电解槽氧化铝连续下料装置安装在氧化铝料仓内，其中，驱动机构2设置于氧化铝仓1的顶部，螺旋下料机构4设置于氧化铝仓1的底部，传动机构3连接于驱动机构2和螺旋下料机构4之间，底部出料机构5设置于螺旋下料机构4的底部。

螺旋下料机构4包括螺旋输送组件42和外壳43，参见图4，传动机构3包括支撑架和传动轴31，支撑架包括三个支撑杆32，沿传动轴的外周侧均匀分布，支撑杆32顶部设置有顶板33，驱动机构2安装在该顶板33上，支撑杆32底部固定在螺旋下料机构4的顶端。

螺旋下料机构4的外壳43和传动机构3的支撑架底部固定连接，螺旋输送组件42位于螺旋下料机构的外壳43内并与传动轴31固定连接。螺旋输送组件为具有螺距为20-70mm的短螺距螺旋结构，用于传输氧化铝粉并控制流量。在螺旋下料机构4的顶部设置有进料口41，该进料口为上宽下窄的漏斗形结构，保证氧化铝料仓氧化铝粉料能够较好进入螺旋下料器内。进料口41的外侧底部设置有周向的台阶部44，用于将螺旋下料机构卡接在氧化铝仓的底部。螺旋下料机构4的出料口45位于外壳的下部，出料口45为内收状口。

底部出料机构5的结构参见图5和图6，包括出料底盘51、旋转叶片55，旋转叶片55的转动中心和传动机构的传动轴31固定连接，出料底盘51位于旋转叶片55的下方并与传动机构的传动轴31通过螺纹54固定连接，出料底盘和螺旋下料机构的外壳之间具有出料间隙。出料底盘51通过4个连杆52安装在螺旋下料机构4的外壳43上，以侧面螺栓53固定。

底部出料机构5的旋转叶片55为由中心往外圆运动渐开线导流叶片，其与传动机构的传动轴可拆卸连接，底部出料机构的出料底盘和传动机构的传动轴可拆卸连接。底部出料机构5的出料底盘51为弧面形，其内弧面向上并连接于传动机构的传动轴上。出料底盘51和螺旋下料机构4的外壳43制件具有一定的出料间隙56，当旋转叶片55随传动轴转动时，氧化铝粉自出料间隙56向外输出。底部出料机构5起到在单位时间内排出一定量氧化铝粉的作用，排出氧化铝粉重量的多少与渐开线旋转叶片55的数量和出料转速有关，渐开线叶片多和出料转速快，排出的氧化铝粉重量就重，反之，渐开线叶片较少和出料转速较慢，排出的氧化铝粉重量就轻。

螺旋下料机构4外侧设置有氧化铝仓出料竖管6和出料溜道7，氧化铝仓出料竖管6通过固定块安装在螺旋下料机构4的外侧，出料溜道7连接在氧化铝仓出料竖管6的底部并斜向下设置，出料溜道7的下方连接有出料收缩管8，出料收缩管8的管径逐渐变小，末端的直径在15—50mm左右，出料收缩管8通过插接形式用紧钉螺栓与出料溜道7连接在一起，出料收缩管8的末端可以是如图2所示的圆管形，也可以是如图3所示的圆管加30—120度角“V”形两种结构，保证氧化铝流出时成股汇聚不分散，扬尘少。

上述传动轴部件、螺旋下料机构、底部出料机构均由防磁力304不锈钢材料制作而成。且螺旋下料器螺旋叶片与外筒的间隙控制在直径方向3-4毫米，出料装置渐开线叶片与底盘及螺旋下料器外筒下端面的间隙控制到2-3毫米。

为提高连续下料装置下料精度，在距离螺旋下料器上部进料口50毫米的位置和传动轴部件上每间距50毫米的位置，在圆周等分处安装搅拌叶片9共3片。下料器螺旋叶片螺距设计为20-70毫米的短螺距螺旋，既能控制氧化铝的自流又能较好的通过螺旋叶片有规律的输送氧化铝料。底部出料机构的旋转叶片设计为在圆周均匀等分3-8片渐开线叶片的氧化铝导流片，在不同转速下保证氧化铝能够顺畅排出，从而明显提高连续下料装置的下料精度，下料精度能达到±5%。

为确保连续下料装置传动和下料的可靠性、稳定性，驱动机构采用抗磁性干扰、耐高温调速减速电机，转速为0.5转/分～100转/分，传动功率为0.15KW～0.8KW，配套减速电机减速比为1:30～1:150，氧化铝连续下料量调节范围为0-3kg/min。

实施例2：一种铝电解槽氧化铝连续下料方法，包括以下步骤：拆除现有氧化铝仓内使用的定容下料器，替换为实施例1中所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置。

原有的氧化铝下料采用定容器间歇下料方式，槽控机（铝电解槽的电控系统）通过测量电解槽的槽电压和系列电流，计算槽电阻变化斜率，判断电解槽内电解质中氧化铝浓度变化。通过改变“过量”、“正常”、“欠量”等下料状态的时长，调整不同状态周期内的下料总量，实现氧化铝浓度控制。通过“效应处理”、“堵料”等特殊下料状态，实现来效应时短时多次、堵料停料的特殊处理。

采用氧化铝连续下料后，对现有槽控机进行改造，将上述定容器方式下的“过量”、“正常”、“欠量”、“效应处理”、“堵料”等状态信号转换为模拟信号或者数字信号，控制下料装置以相应的设定转速连续运行，以实现不同状态下氧化铝下料量转换，完成氧化铝浓度及异常状态下的控制。为了方便对现有控制系统进行改造，也可以在现有的槽控机不变的情况下增加一级转换装置，将原有的槽控机的输出信号转换为适合本发明的连续下料装置的控制信号。

在传动轴顶端还安装有转动检测设备（接近开关或编码器），对传动轴转动进行监测，当传动轴转速出现异常（偏高、偏低、停）时自动报警，提醒及时进行检修处理。避免下料器故障造成氧化铝下料异常或停料，对电解生产造成影响。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种铝电解槽氧化铝连续下料装置，和氧化铝仓匹配连接，其特征在于，包括驱动机构、传动机构、螺旋下料机构、底部出料机构以及控制系统，其中， 所述驱动机构设置于氧化铝仓的顶部，螺旋下料机构设置于氧化铝仓的底部，传动机构连接于驱动机构和螺旋下料机构之间，底部出料机构设置于螺旋下料机构的底部； 所述螺旋下料机构包括圆筒状的外壳、螺旋输送组件、进料口和出料口，进料口位于外壳的上部，出料口位于外壳的下部，出料口为内收状口，螺旋输送组件具有螺距为20-70mm短螺距螺旋结构； 所述传动机构包括支撑架、传动轴，螺旋下料机构的外壳和传动机构的支撑架底部固定连接，螺旋输送组件位于螺旋下料机构的外壳内并与传动轴连接；

所述底部出料机构包括出料底盘，出料底盘位于螺旋下料机构的出料口的下方，出料底盘和螺旋下料机构的外壳之间具有出料间隙，内收状出料口下沿与出料底盘上沿出料间隙1-30mm。

2.据权利要求1所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，所述底部出料机构还包括旋转叶片，旋转叶片位于出料底盘的上方，旋转叶片为由中心往外圆周呈放射状的导流叶片，旋转叶片与传动机构的传动轴固定或可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，所述底部出料机构的出料底盘为弧面形，其内弧面向上并连接于螺旋下料机构的外壳上； 所述螺旋叶片与出料底盘内弧面间隙0.1-10mm，螺旋叶片与内收状出料口下沿间隙0.1-10mm。

4.据权利要求1所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，所述传动轴上设置有搅拌叶片，搅拌叶片位于螺旋下料机构的外壳上方以及外壳内部，该搅拌叶片沿传动轴上下间隔设置且沿传动轴周向分布。

5.根据权利要求1所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，所述驱动机构包括抗磁性干扰、耐高温的调速减速电机，转速为0.5转/分～100转/分，传动功率为0.15KW～0.8KW，配套减速电机减速比为1:30～1:150，所述传动轴上还设置有对传动轴的转速进行监测的接近开关或编码器。

6.根据权利要求1所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，所述进料口为上宽下窄的漏斗形结构，便于氧化铝进料及将螺旋下料机构准确定位于氧化铝仓底部处。

7.根据权利要求1所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，所述传动机构的支撑架包括至少两个支撑杆，支撑杆设置于传动轴的外周侧，支撑杆顶部安装于上部连接板上，驱动机构安装在该连接板的上端，支撑杆底部固定在螺旋下料机构的顶端。

8.根据权利要求1所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，还包括下料溜管组件，下料溜管组件包括出料溜道和出料收缩管，出料溜道和螺旋下料机构的出料口对应连接，出料收缩管插接于出料溜道上。

9.根据权利要求8所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，其特征在于，所述的出料收缩管为直径为15—50mm圆管或上部圆弧状下部为30—120度角“V”形的管，所述氧化铝连续下料量调节范围为0-3kg/min。

10.一种铝电解槽氧化铝连续下料方法，其特征在于，将铝电解槽原有的定容下料器替换为权利要求1-9任一项所述的铝电解槽氧化铝连续下料装置，将槽控机控制定容下料器下料的开关频率信号转换为模拟信号或数字信号，将电解槽“过量”、“正常”、“欠量”、“效应处理”、 “堵料”表征的氧化铝下料状态对应的定容下料器开关动作频率，转换成相应的转速，作为设定值，通过模拟量信号或以数字通讯的方式控制螺旋下料机构以不同的速度连续运行，实现氧化铝连续下料控制。