CN117552048A - 用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电解槽整体阴极的制作技术领域，具体是一种用短流程智能化制作新型铝电解槽整体惰性阴极的方法。包括以下步骤：步骤S1，用短流程智能化复式层合工艺与碳复合材料制作新型铝电解槽整体惰性阴极；步骤S2，将制得的新型铝电解槽整体惰性阴极的壳底部及侧部耐火材料与保温材料浇铸成一体化结构；步骤S3，用不定型碳复合材料短流程智能化整体层合结构制作的阴极钢棒、底部和侧部整体阴极；步骤S4，惰性阴极采用焦粒、抗氧化材料对其保护烘炉焙烧定型。由于采用了智能化层合工艺技术，铝电解槽的造价低，具有长寿使用，可以修补使用和降低固危废物的排放，不会发生铝水漏槽现象，还利于调整整体阴极的电流电压，获得节能降耗的效果，有比较高的经济技术价值。
Description
技术领域
本发明涉及冶金和设备的制作技术领域，具体是一种用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法。
背景技术
现有技术中，电解槽的制作一直采用炭砖作为筑炉材料，槽底导电体安装是在炭砖中部开槽后装入再予以扎固，炭砖与炭砖之间，采用填缝糊进行填缝连接扎固，为防漏槽还在槽周围扎上糊料防止漏槽，使用炭素材料多，施工工艺复杂，稍有不慎就会留下隐患，很难保证电解槽的制作质量。因而电解槽在生产过程中易产生漏槽现象，以致造成炭砖上浮，槽内衬提前破坏，工厂被迫停槽检修，影响生产的正常进行，导致减产、造成很大的经济损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用不定型碳复合材料，层合制作工艺新技术将铝电解槽阴极及其钢棒，槽壁采用高压层合结构，形成为新型铝电解槽整体阴极，解决传统阴极容易渗透，造成漏炉穿炉的技术难题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种用短流程智能化制作新型铝电解槽整体阴极的方法，包括以下步骤：
步骤S1，用短流程智能化层合工艺与碳复合材料制作新型铝电解槽整体阴极；
步骤S2，先在铝电解槽槽壳底部和侧部铺贴上保温材料；再砌筑或者整体浇筑耐火材料；
步骤S3，用不定型碳复合惰性阴极材料与短流程智能化复式层合工艺制作阴极钢棒、底部和侧部整体阴极；
步骤S4，焙烧：在一体化制作的惰性阴极槽底、侧部用焦粒、抗氧化材料对惰性阴极保护密封后，按照制定的升温曲线完成烘炉焙烧；
步骤S5，惰性阴极使用受损后，可用不定型惰性阴极予以修补，减少或者不排除固危废物。
优选地，用不定型碳复合材料将阴极钢棒与槽底进行层合时，烘炉焙烧时获得的铝电解槽底部阴极和侧部阴极，其体积密度为大于1.65g/cm3～1.90g/cm3。
优选地，不定型碳复合材料施工温度为8～35°
优选地，其智能控制制作工艺所用的高速脉冲复式振动设备的压力≧0.8MPa，槽衬体积密度≧1.65g/cm3。
优选地，其具体步骤包括：
(1)智能保温与耐火材料的整体制作；
(2)新型铝电解槽整体阴极的制作；
(3)整体阴极焙烧；
(4)整体阴极含高导电的阴极底部、高阻抗的阴极侧部与钢棒所形成的整体阴极结构特征。
优选地，在制作新型铝电解槽整体阴极时，其具体包括：
①在新型铝电解槽整体阴极壳底部与侧部，用保温材料粘贴完成制作；
②用耐火浇铸料沿槽底槽壁，整体浇铸为整体耐火层；
③用不定型碳复合材料，将底部整体阴极与钢棒按照层合结构组成密实的导电体；
④再按照整体阴极层合结构制作要求，将底部槽体导电部分与高阻抗侧部予以无缝层合制作。
优选地，所述短流程智能化层合工艺包括：
①首先获得电解槽槽壳数据，然后根据需要的材料总量，按照压缩比制定出短流程的复式层合施工程序，确定施工制作的工器具及智能化机械设备的使用；
②惰性阴极施工制作时，按已制定好的智能控制制作数据，通过高频脉冲振动机，将惰性阴极材料按复式叠加，层层脉冲压制、无缝嵌入层合，完成整个新型铝电解槽惰性阴极的制作；
③惰性阴极嵌入式工艺完成施工制作，须用密度检测仪检测密度是否达到工艺要求，其检测过程，始终贯穿于惰性阴极复式层合体成型体，直至完成整个惰性阴极的制作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用整体层合工艺技术与碳复合材料短流程工艺技术，将铝电解槽阴极制作成为整体阴极，也可以用于大修铝电解阴极，通过烘炉焙烧，将整体阴极焙烧成为一个完整的惰性的阴极炉衬，既可保证阴极制作质量，又可降低大量的制作经费，同时，由于采用了智能化层合工艺技术，铝电解槽的造价低，不会发生铝水漏槽现象，还利于阳极和阴极间冶炼生产的相对均衡、降低物料的还原反应时间。另外，铝电解槽惰性阴极如出现受损，可以通过修补，不排除或者少排槽体固危废物，让新型铝电解槽获得降本增效和节能降耗的效果，有比较高的经济价值。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的铝电解槽的结构示意图；
图3为本发明的嵌入式层合工艺示意图；
图4为本发明的不定型碳复合惰性阴极材料示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-4，本发明是采用一种复式层合制作工艺与不定型惰性阴极材料，通过智能化控制方法，将铝电解槽底部、钢棒、侧部，制作成一个整体惰性阴极，再通过焙烧，实现新型铝电解槽一体化惰性阴极的制作。在实现制作这种一体化无缝结构的惰性阴极铝电解槽时，首先根据不同铝电解槽的工艺设计尺寸，将复式层合工艺与不定型阴极材料每层对应的压缩比，惰性阴极烘炉焙烧要求输入智能化控制系统，获得各项制作数据，按程序控制数据，完成一体化惰性阴极的制作。
该发明用于制作新型铝电解槽时，可根据不同的铝电解槽壳体尺寸，采用复式层合工艺与不定型惰性阴极材料、焙烧技术输入本发明中的智能控制系统，设定制作成流程控制数据，完成对铝电解槽底部、侧部、钢棒的一体化制作，让铝电解槽阴极槽衬成为完整的无缝结构的惰性阴极，通过烘炉焙烧热处理，使其在热能条件下向石墨化转化，成为耐热冲刷，能承受高温应力破坏，耐损耗、容易修补、不排或者减少固危废物排放的新型铝电解槽，获得铝电解惰性阴极槽的长寿使用与节能降耗。
实施步骤S1，短流程的复式层合制作工艺与短流程生产的不定型碳复合惰性阴极材料，按照本发明的智能化控制数据及制作程序，制作一体化惰性阴极新型铝电解槽；
步骤S2，惰性阴极置于铝电解槽钢结构槽壳底部侧部耐火材料、保温材料的上部和侧部，按照设定的智能化数据链，按复式层合工艺将碳复合惰性阴极材料逐层制作成无缝结构的铝电解槽惰性阴极。
步骤S3，钢棒按照设定的智能化复式层合制作的工艺程序，与惰性阴极底部整体制作为无缝结构的层合体；
步骤S4，焙烧与保护：在智能控制系统中，根据槽型与制作一体化惰性阴极后的各种参数，制定新型铝电解槽焙烧曲线。焙烧前对一体化惰性阴极实施保护措施，保护体可以采用焦粒、抗氧化的材料对整个惰性阴极予以保护，按照烘炉焙烧曲线要求完成焙烧。
步骤S5，新型惰性阴极制作的电解槽发生受损，只需要将氧化受损部分清除干净，再用不定型惰性阴极材料修补恢复即可投入生产；
投入使用后的智能化新型铝电解槽不会发生铝水漏槽现象，还利于调整一体化惰性阴极的电流电压，获得节能降耗的效果，发明有比较高的经济科研技术使用价值。
本发明中使用的惰性阴极材料是：其配料方根据散料堆积密度选择为：①负极骨料72～78％，复合粘结剂17～22％，其它添加材料4～12％。骨料粒度>12㎜。②按配方比例配好重量，然后通过智能化控制数据，将配比计量好的各种惰性材料投入已经预热到≥70度的混捏锅中混合25～35分钟，再加入添加材料和复合粘结剂共同在混捏锅里混捏，混捏35分钟后，排出不定型惰性材料，然后冷却，采用吨袋或者30㎏袋包装，即可运到铝电解槽旁制作惰性阴极槽衬。
实施时，是将铝电解槽的槽底、槽壁清扫干净、把袋装的惰性阴极材料，按照与复式层合工艺设定的智能化制作的比例要求，把准备好的不定型惰性阴极材料分别分层铺在炉底、炉壁上，材料的厚度根据智能控制设定的规格确定，每层厚度120mm±10mm，在复式层合铺筑过程中，用高速脉冲机械不断进行机械振动压型，机械振动所需风压大于0.5MPa，每层质量，体积密度不小于1.65g/cm3，层合工具可采用智能振动成型机，风动成型机和倒角度风镐。层合成型之前，应校核铝电解槽中心线和槽底上的标高，并标明在周围槽壁上，槽底成型前，应对槽基进行干燥处理，惰性阴极材料的预铺厚度，每层不超过120mm为宜，料温应比糊料温度高10％左右，使其有较好的可塑性，惰性阴极材料层合相邻两层之间的接触面，在连续施工时不用处理，如因故停工8小时以上和成型体表面落有灰尘，需经过清扫，刷上焦油，方可继续施工。在槽壁施工时需架设模板，模板要安装牢固，成型时按对称方向同时进行，不定型惰性阴极材料制作钢棒部位时需先固定好钢棒(须检查钢棒是否有弯曲变形现象，若有须修正)，成型体的体积密度是评定成型质量的主要依据，用取样器在已经制作好的成型体内取出试块，并立即将留下的洞眼用惰性阴极材料填紧捣实，经取样检验发现有不合格的成型体，必须继续施工至合格为止。惰性阴极的体积密度要求，槽底应大于1.80g/cm3，炉壁和其它部位的填缝均应大于1.65g/cm3。
本发明在直流电炉上做过惰性整体阴极的工业试验。获得长达五年的技术使用效果。从技术的的角度来说，由于惰性阴极材料在施工制作时采用了常温抗热冲击高温材料而不用再加热，因而去掉了传统碳砖制作阴极时产生的沥青烟气，改善了施工制作时工人的劳动条件，从而保证了施工制作的工作质量，为延长阴极炉衬寿命提供了有力的保证。
本发明中的惰性阴极材料是不定型碳复合材料，使用复式层合工艺技术可适应新建电解槽和大修及局部修补。电解槽一体化整体惰性阴极，在烘炉焙烧后成型体各项理化指标和传统使用的碳砖制作的阴极理化指标相当，避免了采用炭砖筑炉时炭砖之间因多种原因影响容易出现破损，导致铁水渗漏，影响炉龄的缺陷。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，用短流程智能化层合工艺与碳复合材料制作新型铝电解槽整体阴极；
步骤S2，先在铝电解槽槽壳底部和侧部铺贴上保温材料；再砌筑或者整体浇筑耐火材料；
步骤S3，用不定型碳复合惰性阴极材料与短流程智能化复式层合工艺制作阴极钢棒、底部和侧部整体阴极；
步骤S4，焙烧：在一体化制作的惰性阴极槽底、侧部用焦粒、抗氧化材料对惰性阴极保护密封后，按照制定的升温曲线完成烘炉焙烧；
步骤S5，惰性阴极使用受损后，可用不定型惰性阴极予以修补，减少或者不排除固危废物。
2.根据权利要求1用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法，其特征在于：用不定型碳复合材料将阴极钢棒与槽底进行层合时，烘炉焙烧时获得的铝电解槽底部阴极和侧部阴极，其体积密度为大于1.65g/cm3～1.90g/cm3。
3.根据权利要求1用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法，其特征在于：不定型碳复合材料施工温度为8～35°。
4.根据权利要求1用短流程智能化制作新型铝电解惰性槽整体阴极的方法，其特征在于：其智能控制制作工艺所用的高速脉冲复式振动设备的压力≧0.8MPa，槽衬体积密度≧1.65g/cm3。
5.根据权利要求1用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法，其特征在于，其具体步骤包括：
(1)智能保温与耐火材料的整体制作；
(2)新型铝电解槽整体阴极的制作；
(3)整体阴极焙烧；
(4)整体阴极含高导电的阴极底部、高阻抗的阴极侧部与钢棒所形成的整体阴极结构特征。
6.根据权利要求5用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法，其特征在于：在制作新型铝电解槽整体阴极时，其具体包括：
①在新型铝电解槽整体阴极壳底部与侧部，用保温材料粘贴完成制作；
②用耐火浇铸料沿槽槽壁，整体浇铸为整体耐火层；
③用不定型碳复合材料，将底部整体阴极与钢棒按照层合结构组成密实的导电体；
④再按照整体阴极层合结构制作要求，将底部槽体导电部分与高阻抗侧部予以无缝层合制作。
7.根据权利要求5用短流程智能化制作新型铝电解槽惰性整体阴极的方法，其特征在于：所述短流程智能化层合工艺包括：
①首先获得电解槽槽壳数据，然后根据需要的材料总量，按照压缩比制定出短流程的复式层合施工程序，确定施工制作的工器具及智能化机械设备的使用；
②惰性阴极施工制作时，按已制定好的智能控制制作数据，通过高频脉冲振动机，将惰性阴极材料按复式叠加，层层脉冲压制、无缝嵌入层合，完成整个新型铝电解槽惰性阴极的制作；
③惰性阴极嵌入式工艺完成施工制作，须用密度检测仪检测密度是否达到工艺要求，其检测过程，始终贯穿于惰性阴极复式层合体成型体，直至完成整个惰性阴极的制作。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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