CN103088367A - 铝电解槽的连续预焙阳极组合结构 - Google Patents

铝电解槽的连续预焙阳极组合结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，铝导杆（11）与夹具（14）连接，在夹具（14）的两侧夹板（1）下部内侧有异型阳极炭块（8），异型阳极炭块（8）由上、下两个炭块组合而成，每个炭块的顶部为凸台，下部有凹槽，凸台和凹槽形成燕尾槽连接结构。凸台和凹槽上的连接表面加工成锯齿状。上、下炭块通过紧固销（10）连接。夹具（14）的结构为两侧的夹板（1）与活动曲柄（3）连接，活动曲柄（3）与曲柄轴（4）连接，在曲柄轴（4）的两端有螺帽（5）；在两侧的夹板（1）下部内侧设置有压板（2），在两侧的夹板（1）上部内侧设置有铝钢***焊板（6）、铝软带（7），铝软带（7）连接铝导杆（11）。

Description

铝电解槽的连续预焙阳极组合结构
技术领域
本发明涉及一种铝电解槽的连续预焙阳极结构。
背景技术
全球铝电解工业自从1886年采用Hall-Heroult氧化铝熔盐电解炼铝方法以来，经历了小型预焙阳极铝电解槽、自焙阳极铝电解，然后到大型预焙阳极铝电解槽生产工艺的不断探索与改进的开发应用过程。预焙阳极铝电解槽虽然是当今世界炼铝方法的技术主流。但随着国际、国内原材料上涨，能源紧缺导致的铝电解行业生产成本不断攀高的变化趋势，传统铝电解槽生产采用“间断更换预焙阳极”的工艺方法，已存在着：①配套的阳极组装生产线投资与运行成本增加，②铝电解槽未使用完的残极处理量大（约为20%），③残极返回阳极生产***作为添加料后大幅降低了预焙阳极的质量等难于满足现代铝工业降本增效需求的问题。
以30万吨铝电解系列工程为例，配套的阳极组装生产线的基建投资约为1.03亿元，折合吨铝投资约增加264元；按阳极毛耗540kg和净耗410kg计算吨铝残极量为130kg，占阳极毛耗的24.1%，返回阳极组装车间和阳极制造生产线的残极年处理量达到3.76万吨。单阳极组装生产线的吨铝生产成本就增加了约300元，约为铝用炭阳极售价的10%。
为了简化阳极组装生产线的投资和运行成本，国内外做了一些开发应用。包括：
1）上世纪50年代，德国VAW公司开发了一种连续预焙阳极CPA（Continuous Prebaked Anode）结构，并于1972年改进后在Eibewerk铝厂投产了7万吨产能的204台120kA连续预焙阳极铝电解槽系列，其特点是：①特制粘结糊。由焦炭和沥青组成，在75℃下可塑，焦化状态下能提供较强的机械连接作用；②采用类似于自焙阳极铝电解槽的自焙阳极炭块从炭块侧部***导电钢棒的组装方式。
该结构的缺点是：不能采用中间点式自动下料技术，预焙阳极尺寸过大难于更换，对特制粘结糊质量要求非常高等。
国内也曾有过阳极夹具、预焙阳极粘结法生产工艺专利，但也存在连续预焙阳极安装与更换不方便、不利于改善阳极电流分布等缺陷。随着现代铝电解厂的设计产能越来越大，对铝电解槽的原材料质量、节能环保、高效降本要求越来越高。因而，设计提供一种能大幅降低生产成本、节约投资、改善阳极质量的新型连续预焙阳极组合结构是必须的、意义重大的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，该结构简单，易于制作和组装，利于改善阳极电流分布和降低电压降，且可靠性较高，以克服现有技术存在的安装与更换不方便、不利于改善阳极电流分布等不足。
为了解决所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：铝导杆与夹具连接，在夹具的两侧夹板下部内侧有异型阳极炭块，异型阳极炭块由上、下两个炭块组合而成，每个炭块的顶部为凸台，下部有凹槽，凸台和凹槽形成燕尾槽连接结构。
凸台和凹槽上用于上、下炭块连接的连接表面加工成锯齿状。
凸台和凹槽上有锥孔，上、下炭块通过紧固销连接。
在异型阳极炭块的上、下两个炭块之间有接缝，接缝宽度为3～20mm，接缝内填充有粘结糊。
在铝导杆的下端部设置有导杆升降孔。
凸台与凹槽的长度等于或小于阳极炭块长度，凸台高度h为100～200mm，凸台与凹槽的倒梯形倾角α为0～10°。
在异型阳极炭块及夹具的上面设置有防尘罩，该防尘罩采用铝合金、或薄钢板、或耐热毯材质制作，分几组相扣而成，并通过螺栓固定在铝导杆上。
夹具的结构为两侧的夹板与活动曲柄连接，活动曲柄与曲柄轴连接，在曲柄轴的两端有螺帽；在两侧的夹板下部内侧设置有压板，在两侧的夹板上部内侧设置有铝钢***焊板，铝钢***焊板连接铝软带，铝软带连接铝导杆。
压板与夹板的连接为镶嵌或铆接方式。
活动曲柄为两组，分别与夹板焊接固定，并通过曲柄轴和螺帽连接。
夹板采用高强度钢材制作，厚度为30～80mm，其下部对应炭块倒梯形凸台部分可制成内曲状；压板用铝板制成，厚度为10～50mm；压板与夹板的连接为镶嵌或铆接方式。
紧固销为圆锥形或梯形销，当量直径为φ30～80mm。
与现有技术相比，本发明综合了可靠阳极夹具、连续预焙阳极简易组装的结构和工艺特点，具有结构简单，制作成本低和易于安装的特点，并可为有效改善阳极电流分布、降低电压降和通过消除残疾返回处理工序，直接和间接地降低了阳极组装生产线的投资，并为提高预焙阳极的质量创造了条件。
附图说明
图1为本发明的结构示意图、主视图；
图2为本发明的结构示意图、侧视图；
图3为图1中Ⅰ部放大示意图；
图4为图1中的异型阳极炭块的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施例：本发明主要由：铝导杆11、夹具14、异型阳极炭块8、防尘罩13等部件组成，其中夹具14由夹板1、压板2、活动曲柄3、曲柄轴4、螺帽5、铝钢***焊板6、铝软带7等组成。具体结构如下：
如图1所示意，铝导杆11与夹具14连接，在夹具14的两侧夹板1下部内侧有异型阳极炭块8，异型阳极炭块8由上、下两个炭块组合而成，每个炭块的顶部为凸台，下部有凹槽，凸台和凹槽形成燕尾槽连接结构。异型阳极炭块8由上、下两个炭块组合而成，每个炭块的顶部为凸台（倒梯形），下部有凹槽（倒梯形），凸台和凹槽形成燕尾槽连接结构（如图4所示意），利于增加粘结糊9有效粘结面积，增加粘结强度。
凸台和凹槽上用于上、下炭块连接的的连接表面加工成锯齿状。
凸台和凹槽上有锥孔，上、下炭块通过紧固销10连接。如图4所示意，在凸台的侧面设置有锥孔15。
在异型阳极炭块8的上、下两个炭块之间有接缝，接缝宽度为3～20mm，接缝内有粘结糊9，粘结糊9采用焦炭与煤沥青配制。
在铝导杆11的下端部设置有导杆升降孔12。
凸台与凹槽的长度等于或小于阳极炭块长度，凸台高度h为100～200mm，凸台与凹槽的倒梯形倾角α为0～10°。
在异型阳极炭块8及夹具14的上面设置有防尘罩13，该防尘罩采用铝合金、或薄钢板、或耐热毯材质制作，分几组相扣而成，并通过螺栓固定在铝导杆11上，方便装卸。
夹具14的结构为两侧的夹板1与活动曲柄3连接，活动曲柄3与曲柄轴4连接，在曲柄轴4的两端有螺帽5；在两侧的夹板1下部内侧设置有压板2，在两侧的夹板1上部内侧设置有铝钢***焊板6，铝钢***焊板6连接铝软带7，铝软带7连接铝导杆11。
压板2与夹板1的连接为镶嵌或铆接方式。
活动曲柄3为两组，分别与夹板1焊接固定，并通过曲柄轴4和螺帽5连接。
夹板1采用高强度钢材制作，厚度为30～80mm，其下部对应炭块倒梯形凸台部分可制成内曲状 (但须盖住炭块凸台侧部的销孔)，具有加紧和防滑作用。
压板2用铝板制成，厚度为10～50mm。
紧固销10为圆锥形或梯形销，当量直径为φ30～80mm。紧固销10的作用是压缩上下两块阳极的间缝，强化连接，并防止因粘结糊9质量问题等发生底部阳极炭块掉落现象，可采用具有导电性的炭素材料或铝材制成。
铝导杆11下部所开的导杆升降孔12，用于固定和升降定位活动曲柄3。当需要夹紧阳极炭块时，先使夹板1和压板2对位炭块凸台，用钢钎顶起曲柄轴4部位使夹板1加紧炭块，提升或悬挂起铝导杆11可使活动曲柄3靠重量落到导杆升降孔12低位，可进一步夹紧阳极炭块。当需要增换另一组阳极时，可用铁锤敲打下降活动曲柄的曲柄轴部位，直至夹板松开炭块至。
由于生产过程中，铝电解槽内粉尘大，会导致阳极表面覆盖大量粉料，给覆盖料清理和后续加粘结糊以组装连续预焙阳极带来困难。因此，宜增设密闭内空间的防尘罩13。

Claims (10)

1.一种铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：铝导杆（11）与夹具（14）连接，在夹具（14）的两侧夹板（1）下部内侧有异型阳极炭块（8），异型阳极炭块（8）由上、下两个炭块组合而成，每个炭块的顶部为凸台，下部有凹槽，凸台和凹槽形成燕尾槽连接结构。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：凸台和凹槽上用于上、下炭块连接，连接表面可加工成锯齿状。
3.根据权利要求1所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：凸台和凹槽上有锥孔，上、下炭块通过紧固销（10）连接。
4.根据权利要求1所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：在异型阳极炭块（8）的上、下两个炭块之间有接缝，接缝宽度为3～20mm，接缝内填充有粘结糊（9）。
5.根据权利要求1所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：在铝导杆（11）的下端部设置有导杆升降孔（12）。
6.根据权利要求1所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：凸台与凹槽的长度等于或小于阳极炭块长度，凸台高度h为100～200mm，凸台与凹槽的倒梯形倾角α为0～10°。
7.根据权利要求1所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：在异型阳极炭块（8）及夹具（14）的上面设置有防尘罩（13），该防尘罩采用铝合金、或薄钢板、或耐热毯材质制作，分几组相扣而成，并通过螺栓固定在铝导杆（11）上。
8.根据权利要求1所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：夹具（14）的结构为两侧的夹板（1）与活动曲柄（3）连接，活动曲柄（3）与曲柄轴（4）连接，在曲柄轴（4）的两端有螺帽（5）；在两侧的夹板（1）下部内侧设置有压板（2），在两侧的夹板（1）上部内侧设置有铝钢***焊板（6），铝钢***焊板（6）连接铝软带（7），铝软带（7）连接铝导杆（11）。
9.根据权利要求8所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：压板（2）与夹板（1）的连接为镶嵌或铆接方式。
10.根据权利要求8所述的铝电解槽的连续预焙阳极组合结构，其特征在于：活动曲柄（3）为两组，分别与夹板（1）焊接固定，并通过曲柄轴（4）和螺帽（5）连接。
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