CN102719854B - 一种铝电解槽氧化铝下料*** - Google Patents

Abstract

本发明属于铝电解技术领域，是一种铝电解槽氧化铝下料***，包括阳极、料管、缓冲均料器、主下料器，所述阳极设有垂直于阳极底面的导气槽以及至少一个与导气槽连通的下料孔；所述缓冲均料器的一端与所述主下料器的下料口连接，另一端设有多个出料口，每一个出料口通过料管与设于阳极上的下料孔连通。本发明结构设计合理、实现了铝电解槽内氧化铝下料过程中原位均匀分散、高效预热、连续加料并快速溶解；运用于铝电解槽，可使槽内氧化铝浓度稳定、空间分布均匀性好、沉淀少、效应系数低、热平衡波动小，综合能耗低、槽寿命长。适于工业化应用，并可与各种型号的铝电解槽配套使用。

Description

一种铝电解槽氧化铝下料***

技术领域

本发明公开了一种铝电解槽氧化铝下料***；属于铝电解技术领域。

背景技术

传统霍尔-埃鲁特法（Hall-Héroult）铝电解工艺一直是工业炼铝的唯一方法。在传统铝电解槽中，氧化铝作为主要原料被加入到铝电解槽的熔体中。向电解槽中加入的氧化铝原料，在电解质熔体中完成分散与溶解，到达电极反应的界面参加电化学反应而被还原生成液态熔融铝，铝液由于密度高于电解质而沉降到电解质层以下形成铝液层，最终作为产物通过间歇式的虹吸操作离开铝电解槽。氧化铝在电解质中的输运及溶解对于维持电解槽稳定及降低电解槽能耗都有着极为重要意义；对于氧化铝输运及溶解情况不好的电解槽来说，不但会因局部氧化铝浓度过低而诱发阳极效应（导致能耗升高并排放PFC温室效应气体），而且会因部分氧化铝不及时溶解而产生局部沉淀，从而严重影响电解过程的稳定性，进而导致能耗升高、电流效率降低，甚至导致电解槽无法正常运行。此外，氧化铝的扩散及溶解过程是一个强烈的吸热过程，故在下料后往往伴随着电解质局部区域的温度大幅降低，从而影响电解槽热稳定性，降低电解槽的槽寿命。

20世纪60年代点式下料技术出现以前，电解槽的下料一般由人工间歇式完成，电解工在每个工作日进行数次加料操作，每次加料量达到100kg以上。由于每次加料量极大，引起下料后的一段时间内电解质局部或全部出现大幅降温，而电解质温度的降低进一步恶化其对氧化铝的输运与溶解能力，导致部分氧化铝不能及时被输运溶解而沉降到槽底形成沉淀。一方面沉淀的存在使得槽电阻上升并且改变了铝液中的电流的走向而引起水平电流的增加，进而导致作为磁流体的铝液界面剧烈波动；另一方面由于槽内氧化浓度不能精确控制，因此容易导致阳极效应频发，既增大了电解过程的能耗，又排放大量含氟污染物。

20世纪80年代发展起来的点式下料***，它由槽上料箱和点式下料器组成。料箱上部与原料输送管相通，原料通过现代气力输送***直达槽上料箱。点式下料器安装在料箱的下侧部。由打壳装置和下料装置两个部分组成，或者是将打壳与下料集合在一起的“二合一”装置，其中打壳装置实现在电解槽结壳表面上打开一个孔穴，下料装置实现将其定容室中的氧化铝通过打开的孔穴卸入电解质中。点式下料器动作一次向电解槽添加少量且定量的氧化铝，每次下料的典型加料量为0.5-3kg，一般地，正常下料间隔时间在1.5-3min的范围。由于下料间隔很短，点下料技术常被称为“准连续”或“半连续”下料技术，基本满足现代铝电解工艺对氧化铝浓度控制的要求。

随着现代铝电解槽容量的增大，且铝业界为追求电解槽节能所推行的低极距工艺，再加上部分铝厂为抑制槽内铝液的波动而采取了减弱槽内熔体流动的设计，使得现行的基于点式下料的准连续下料方法所加入电解质中的氧化铝在下料后越来越难以在槽内输运及分散；此外，现行国内铝电解槽也在逐步向低温低过热度的工艺路线靠拢也使得氧化铝的溶解过程更加困难，导致槽内氧化铝浓度空间分布差异大、浓度波动较为明显、槽热平衡波动大、沉淀及局部阳极效应时有发生。因此，对于加快氧化铝在槽内电解质中的输运、分散及溶解，从而形成均匀稳定的氧化铝浓度场，不仅关系着现代大型槽开发及新工艺路线能否成功，同时也是一项减小电解能耗及污染的重要手段。

自点式下料技术出现以来，铝电解槽的设计人员与研究人员一直沿用这种点式下料技术作为氧化铝下料的方式，相对于更为原始的边部下料，这种点式下料方法所具有的优点最初被认为已经解决了电解槽的下料问题。然而，随着铝电解技术的发展，这种点式下料方法开始暴露出其单次下料量仍然较大、连续性差等问题。受限于现行下料器必须要安装打壳锤头及其气动装置进行打壳作业、氧化铝物料槽上输送装置等只能布置极为有限的数量这一固有缺陷，设计与研究人员把解决氧化铝浓度空间分布差异大、浓度波动较为明显、槽热平衡波动大、沉淀及局部阳极效应等问题的重心集中在了优化铝电解槽控制***、电解工艺或者改变槽结构上，以期能够解决以上问题，却从来没有突破过现行下料***所具有的固有缺点这一基础性问题的解决。本发明所公开的内容，即是针对点式下料***本身的固有缺点，提出一种新的下料***，以促进上述问题的解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种结构设计合理、电解槽工作时槽内氧化铝浓度稳定、空间均匀性好、沉淀少、效应系数低、热平衡波动小、综合能耗低、槽寿命长的铝电解槽氧化铝下料***。

为解决上述技术问题，本发明一种铝电解槽氧化铝下料***，包括阳极、料管、缓冲均料器、主下料器，所述阳极设有垂直于阳极底面的导气槽以及与至少一个导气槽连通的下料孔；所述缓冲均料器的一端与所述主下料器的下料口连接，另一端设有多个出料口，每一个出料口通过料管与设于阳极上的下料孔连接。

本发明一种铝电解槽氧化铝下料***中，所述阳极的导气槽沿阳极横向或者纵向垂直于阳极底面设置，所述导气槽为1-3条；电解时产生的气体可以通过所述导气槽以及与导气槽连通的下料孔逸出电解槽。

本发明一种铝电解槽氧化铝下料***中，每一个下料孔上连接有一个三通管，所述三通管由直管与斜管组成，所述斜管轴线与所述直管轴线的夹角为20-70°；所述下料孔为圆孔，直径为15mm-50mm；所述料管的一端与所述斜管连接。

本发明一种铝电解槽氧化铝下料***中，所述缓冲均料器上部与主下料器下料口连接，在所述缓冲均料器内设有圆锥形均料斗，所述圆锥形均料斗锥尖朝上，锥底与所述缓冲均料器底面连接；在所述圆锥形均料斗锥底以外的缓冲均料器环形底面，均布有2-12个出料口；所述的缓冲均料器内部表面光滑，并且整个缓冲均料器安装高度应保证底部与出料口连接的料管与水平面所成的角度为20-80°，以保证物料可在管内自由下滑。

本发明提供的下料***在铝电解槽中可以分多个区域布置多套。

所述的阳极炭块下部设有1-3条沿阳极横向或者纵向的导气槽，并且其中至少有一条导气槽具有与阳极炭块上部表面连通的下料孔。导气槽及下料孔可以通过在普通阳极上进行加工成形，也可以通过预成型后焙烧后直接成形。

所述料管制作材质应具有足够的强度、硬度及韧性，保证在使用过程中不因碰撞或弯曲而折断或损毁。同时其应具有可塑性，以便在使用过程中可临时折弯或转向而不脱落；其管内壁光滑，可使得氧化铝在重力作用下在管里自由下滑。

本发明采用上述技术方案的氧化铝下料***，应用于铝电解槽时，利用阳极上设置的导气槽及下料孔，直接将氧化铝送入阳极底部的电解质中，因此可以显著减小氧化铝在电解质中的输运与分散距离；由于从各下料孔下料的量较小，整个***对物料分散的缓冲作用而使加料呈连续状态，特别是阳极上设置的下料孔与电解槽相通，下料孔中温度很高，对流经其中的氧化铝充分预热，因而所下料的氧化铝在气泡搅拌下可以较快溶解于电解质中，而不易形成沉淀；在阳极效应发生时，氧化铝可以直接到达阳极底掌，因此可以快速辅助效应的熄灭。本发明克服了现有技术铝电解槽所采用的点式下料***不能很好的适应大型铝电解槽内熔体的流动特性及电解工艺对于氧化铝浓度控制的要求。具有使电解槽工作时槽内氧化铝浓度稳定、空间均匀性好、沉淀少、效应系数低、热平衡波动小、综合能耗低、槽寿命长的优点。

综上所述，本发明结构设计合理、应用于电解槽时可使槽内氧化铝浓度稳定、空间均匀性好、沉淀少、效应系数低、热平衡波动小、综合能耗低、槽寿命长。适于工业化应用，并可与各种型号的铝电解槽配套使用。

附图说明

附图1是本发明一种氧化铝连续下料***的示意图。

附图2是本发明中阳极横向开有两条导气槽的结构示意图。

附图3是本发明中缓冲均料器底面俯视图。

图中：1-阳极，2-主下料器，3-缓冲均料器，4-料管，5-三通管，6-下料孔，7-导气槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步说明。

参见附图1、2、3，本发明一种铝电解槽氧化铝下料***，包括阳极1、料管4、缓冲均料器3、主下料器2，所述阳极1设有垂直于阳极底面的导气槽7以及至少一个与导气槽7连通的下料孔6；所述缓冲均料器3的一端与所述主下料器2的下料口连接，另一端设有多个出料口，每一个出料口通过料管4与设于阳极1上的下料孔6连接。

本实施例中，所述阳极1的导气槽7沿阳极1横向垂直于阳极1底面设置，所述导气槽7为2条；电解时产生的气体可以通过所述导气槽7以及与导气槽7连通的下料孔6逸出电解槽。

本实施例中，每一个下料孔6上连接有一个三通管5，所述三通管5由直管8与斜管9组成，所述斜管9轴线与所述直管8轴线的夹角为20-70°；所述下料孔6为圆孔，直径为15mm-50mm；所述料管4的一端与所述斜管9连接。

本实施例中，所述缓冲均料器3上部与主下料器2下料口连接，在所述缓冲均料器3内设有圆锥形均料斗10，所述圆锥形均料斗10锥尖朝上，锥底与所述缓冲均料器3底面连接；在所述圆锥形均料斗10锥底以外的缓冲均料器3环形底面，均布有6个出料口；所述的缓冲均料器3内部表面光滑，并且整个缓冲均料器3安装高度应保证底部与出料口连接的料管4与水平面所成的角度为20-80°，以保证物料可在管内自由下滑。

本发明所述的氧化铝下料***应用于铝电解槽，可以显著减小氧化铝在电解质中的输运与分散距离；由于阳极上设置的下料孔6与电解槽相通，下料孔6中温度很高，对流经其中的氧化铝充分预热，使氧化铝进入电解质以后可以较快溶解于电解质中而不形成沉淀；在阳极效应发生时可以快速辅助熄灭效应。所以采用此下料***的电解槽工作时槽内氧化铝浓度稳定、空间均匀性好、沉淀少、效应系数低、热平衡波动小、综合能耗低、槽寿命长。

Claims (3)

1.一种铝电解槽氧化铝下料***，包括阳极、料管、缓冲均料器、主下料器，所述阳极设有垂直于阳极底面的导气槽以及至少一个与导气槽连通的下料孔；所述缓冲均料器的一端与所述主下料器的下料口连接，另一端设有多个出料口，每一个出料口通过料管与设于阳极上的下料孔连接；所述阳极的导气槽沿阳极横向或者纵向垂直于阳极底面设置，所述导气槽为1-3条；所述下料孔为圆孔，直径为15mm-50mm。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽氧化铝下料***，其特征在于：每一个下料孔上连接有一个三通管，所述三通管由直管与斜管组成，所述斜管轴线与所述直管轴线的夹角为20-70°；所述料管的一端与所述斜管连接。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽氧化铝下料***，其特征在于：所述缓冲均料器上部与主下料器下料口连接，在所述缓冲均料器内设有圆锥形均料斗，所述圆锥形均料斗锥尖朝上，锥底与所述缓冲均料器底面连接；在所述圆锥形均料斗锥底以外的缓冲均料器环形底面，均布有2-12个出料口；所述的缓冲均料器内部表面光滑，缓冲均料器出料口连接的料管与水平面所成的角度为20-80°。