CN105350020B - 铝电解连续阳极电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝电解连续阳极电解槽，包括电解槽，设于电解槽底部的阴极，还包括：设于电解槽上的连续阳极组件，连续阳极组件包括下端开口的阳极金属壳体，设于阳极金属壳体内的阳极体，阳极体的下端部延伸出阳极金属壳体的下端开口，阳极体延伸出阳极金属壳体的周侧设有若干电极棒，阳极金属壳体上设有供于填充颗粒混合原料的阳极进料孔，下端开口的周侧还设有供于切割阳极体以供下降阳极体的高度的若干切割组件。本铝电解连续阳极电解槽不需要重复更换残缺阳极，在实现了连续阳极技术的同时减少了环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及电解槽技术领域，特别涉及一种铝电解连续阳极电解槽。
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，该方法由于阳极的沥青在生产厂家已经被处理掉，具有环保的优势，但存在着：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。
现有的自焙阳极铝电解槽相对于预焙阳极铝电解槽具有省去预焙阳极的生产工序的优点，可以大量减少能源消耗，但产生的沥青烟、F化物以及粉尘无法得到很好的解决，因此，无法投入生产。
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。
另外，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
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种铝电解连续阳极电解槽，现有的间断更换预焙阳极生产中未使用完的残极处理量大，需要大量的人力物力更换阳极和残极回收，本技术采用连续阳极解决了上述问题，不需要重复更换残缺阳极，可以实现阳极连续下料。
本发明提供了一种铝电解连续阳极电解槽，包括电解槽，设于电解槽底部的阴极，还包括：设于电解槽上的连续阳极组件，所述连续阳极组件包括下端开口的阳极金属壳体，设于阳极金属壳体内的阳极体，所述阳极体的下端部延伸出所述阳极金属壳体的下端开口，所述阳极体延伸出阳极金属壳体的周侧设有若干电极棒，所述阳极金属壳体上设有供于填充颗粒混合原料的阳极进料孔，所述下端开口的周侧还设有供于切割阳极体以供下降阳极体的高度的若干切割组件。
优选地，所述切割组件包括多个切割件以及设于切割件上的动力机构，多个切割件均匀切割于所述阳极金属壳体的两侧，所述切割件包括切割臂以及设于切割臂下端的切割器件，所述切割臂的上端与动力机构相连接，所述切割器件切合于阳极体内部，所述动力机构同步驱动所述切割臂带动所述切割器件转动以供夹切割所述阳极体的同时下降所述阳极体的高度。
优选地，动力机构包括电机以及传动串接多个切割臂的传动体，所述电机与所述传动体传动连接，以供所述传动体转动时同步带动多个所述切割件同步转动。
优选地，所述切割器件包括一圆柱支撑块以及设于支撑块上的多个切割刀片。
优选地，所述多个切割刀片一体式螺旋设置于所述圆柱支撑块上，或者所述多个切割刀片均匀分层设置，或者所述多个切割刀片断开式螺旋设置。
优选地，电解槽上设有支撑板，所述支撑板上设有多个电极安装槽以及供于朝电解槽内填充氧化铝的填充开口，多个所述电极安装槽内分别对应安装多个连续阳极组件，所述阳极金属壳体的周侧还设有卡座，所述阳极金属壳体经由所述卡座卡合于所述支撑板上。
优选地，多个所述连续阳极组件的电极棒经由导通连接片相连接。
优选地，所述阳极金属壳体上设有供于收集废弃的废气集气孔。
优选地，填充开口为设于所述支撑板中部的条状开口，所述电极安装槽为对称且垂直设于所述条状开口两侧的多对电极安装槽。
优选地，阳极金属壳体为立方体壳体，所述电极棒吮吸式吸附于所述阳极体上。
本发明所提供的铝电解连续阳极电解槽，将连续阳极组件设于电解槽上，阳极金属壳体的下端开口，阳极体延伸出阳极金属壳体的下端开口设置，阳极体周侧设有若干电极棒以及供于切割阳极体并可以下降阳极体的高度的若干切割组件，通过若干切割组件下降阳极体高度，通过阳极金属壳体的阳极进料孔填充颗粒状的阳极材料，由于电解槽的温度达到960摄氏度，添加的阳极材料在阳极体的使用途中，高度渐渐下降，使得阳极材料由固态变为液态，越接近电解槽的阳极材料温度逐渐升高，使得阳极材料中的大部分沥青被烧掉，因此再转换为固态的纯碳电极，使得在电解的同时也实现了阳极体的制作工艺。而切割组件主要起到在切割阳极体的同时可以连续下降阳极体高度的作用。
另外，所述电极棒吮吸式吸附于所述阳极体上，与普通的抵触连接相比，连接的紧密度更高，不会存在电极棒脱落的情形。
另外，通过电机传动串接多个切割臂的传动体，实现了所述传动体转动时同步带动多个所述切割件同步转动。
另外，多个切割刀片一体式螺旋设置于所述圆柱支撑块上，或者所述多个切割刀片均匀分层设置，或者所述多个切割刀片断开式螺旋设置，实现了通过转动切割下降阳极体高度的同时，还保证了阳极体不会脱落。
附图说明
图1为本发明一种铝电解连续阳极电解槽的结构示意图；
图2为本发明一种铝电解连续阳极电解槽中连续阳极组件的结构示意图；
图3为本发明一种铝电解连续阳极电解槽中支撑板的结构示意图。
具体实施方式
为利于对本发明的结构的了解，以下结合附图及实施例进行说明。
图1为本发明一种铝电解连续阳极电解槽的结构示意图，图2为本发明一种铝电解连续阳极电解槽中连续阳极组件的结构示意图，图3为本发明一种铝电解连续阳极电解槽中支撑板的结构示意图。结合图1至图3所示，本发明提供了一种铝电解连续阳极电解槽，包括电解槽10，设于电解槽10底部的阴极20，还包括：设于电解槽10上的连续阳极组件30，所述连续阳极组件30包括下端开口的阳极金属壳体31，设于阳极金属壳体31内的阳极体32，所述阳极体32的下端部延伸出所述阳极金属壳体31的下端开口，所述阳极体32延伸出阳极金属壳体31的周侧设有若干电极棒33，所述阳极金属壳体31上设有供于填充颗粒混合原料的阳极进料孔34，所述下端开口的周侧还设有供于切割阳极体32以供下降阳极体32的高度的若干切割组件35。
所述切割组件35包括多个切割件351以及设于切割件上的动力机构352，多个切割件351均匀切割于所述阳极金属壳体31的两侧，所述切割件351包括切割臂3511以及设于切割臂3511下端的切割器件3512，所述切割臂3511的上端与动力机构352相连接，所述切割器件3512切合于阳极体32内部，具体地说，切合延伸出阳极金属壳体31的下端开口的阳极体32内部，所述动力机构352同步驱动所述切割臂3511带动所述切割器件3512转动以供切割所述阳极体32的同时下降所述阳极体32的高度。需提起注意的是，所述阳极金属壳体31对应切割臂3511的安装位置设有限制切割臂3511侧移的卡箍件36，每一所述切割臂3511上箍设有两个卡箍件36。
本实施例中，动力机构352包括电机3521以及传动串接多个切割臂的传动体3522，所述电机3521与所述传动体3522传动连接，以供所述传动体3522转动时同步带动多个所述切割件351同步转动。进一步地，所述切割器件3512包括一圆柱支撑块以及设于支撑块上的多个切割刀片。更进一步地，所述多个切割刀片一体式螺旋设置于所述圆柱支撑块上，或者所述多个切割刀片均匀分层设置，或者所述多个切割刀片断开式螺旋设置。使得切割器件3512转动时，阳极体32下降速率均匀、稳定，切割的厚度也更加均匀细腻，进一步地减少了材料的浪费，且增加了切合的均匀程度，使得阳极体32不会出现脱落情况。
电解槽10上还可设有支撑板40，所述支撑板上40设有多个电极安装槽41以及供于朝电解槽10内填充氧化铝的填充开口42，多个所述电极安装槽内分别对应安装多个连续阳极组件30，各所述阳极金属壳体31的周侧还设有卡座37，将连续阳极组件30推送至电极安装槽41内，所述阳极金属壳体31经由所述卡座37卡合于所述支撑板40上。在实际应用中，卡座37为六个，分别均匀固定在阳极金属壳体31的相对两侧。另外，多个所述连续阳极组件30的电极棒33经由导通连接片相连接，该导通连接片为铝板，通过该铝板导通多个所述连续阳极组件30的电极棒33。
进一步地，所述阳极金属壳体31上设有供于收集废弃的废气集气孔38，该废气集气孔38设置在阳极金属壳体31的顶部，用于收集阳极材料在形成阳极体32的过程中产生的沥青烟。
本实施例中，填充开口为设于所述支撑板40中部的条状开口，所述电极安装槽为对称且垂直设于所述条状开口两侧的多对电极安装槽。另外，阳极金属壳体31为金属材质的立方体壳体，所述电极棒33吮吸式吸附于所述阳极体32上，具体地说，通过在各电极棒33上分别设置一吮吸式电触头39。所述切割臂3511为耐高温金属棒，所述切割器件3512为耐高温的金属切割器件，所述电机3521为步进电机，所述传动体3522为传送带。
以下对本发明提供的一种铝电解连续阳极电解槽的具体应用细节进行详细说明。
提供一电解槽10，在电解槽10的开口周侧朝外部延伸一圈槽沿板，将支撑板40跨设在槽沿板上，阳极金属壳体31上预先设置多个限制切割臂3511侧移的卡箍件36，对应卡箍件36穿设切割件351，将预先生产好的阳极体32安装在阳极金属壳体31的下端开口内，通过切割器件3512切合在延伸出阳极金属壳体31外的阳极体32内，从而将阳极体32悬挂卡设在阳极金属壳体31底部，将电极棒33吮吸式吸附于所述阳极体32上，电极棒33为两个且分设于延伸出阳极金属壳体31外的阳极体32的两侧，将多个连续阳极组件30分两排设置在支撑板40上，具体地说，通过在阳极金属壳体31的侧壁上设置多个卡座37，通过卡座37使得连续阳极组件30坐落于支撑板40上。再通过铝板串接各个连续阳极组件30的电极棒33，实现了电极反应的同步性，另外，通过设置一进料管道，进料管道上间隔设有多个支流接口分别连接各个阳极金属壳体的阳极进料孔，实现了进料的同步性。然后，通过步进电机驱动皮带串接各个切割件351，实现了一个步进电机同步带动所有的切割件351同步运转，同步下降阳极体32的高度，最后将步进电机连接一服务器，通过服务器发送控制信号控制步进电机定时工作，实现了整个生产的无人化和智能化。其中，在反应时，电解槽中漂浮有一层电解质50，通过废气集气孔收集阳极材料在形成阳极体的过程中，产生的沥青烟朝阳极金属壳体31顶部流走时，通过现有工艺对沥青烟进行后续处理。而朝阳极金属壳体31底部流走的沥青烟通过电解槽10的过程中，被电解槽960摄氏度的超高反应温度烧掉，使得产生的沥青烟大大降低。
本发明所提供的铝电解连续阳极电解槽，将连续阳极组件设于电解槽上，阳极金属壳体的下端开口，阳极体延伸出阳极金属壳体的下端开口设置，阳极体周侧设有若干电极棒以及供于切割阳极体并可以下降阳极体的高度的若干切割组件，通过若干切割组件下降阳极体高度，通过阳极金属壳体的阳极进料孔填充颗粒状的阳极材料，由于电解槽的温度达到960摄氏度，添加的阳极材料在阳极体的使用途中，高度渐渐下降，使得阳极材料由固态变为液态，越接近电解槽的阳极材料温度逐渐升高，使得阳极材料中的大部分沥青被烧掉，因此再转换为固态的纯碳电极，使得在电解的同时也实现了阳极体的制作工艺。而切割组件主要起到在切割阳极体的同时可以连续下降阳极体高度的作用。
另外，所述电极棒吮吸式吸附于所述阳极体上，与普通的抵触连接相比，连接的紧密度更高，不会存在电极棒脱落的情形。
另外，通过电机传动串接多个切割臂的传动体，实现了所述传动体转动时同步带动多个所述切割件同步转动。
另外，多个切割刀片一体式螺旋设置于所述圆柱支撑块上，或者所述多个切割刀片均匀分层设置，或者所述多个切割刀片断开式螺旋设置，实现了通过转动切割下降阳极体高度的同时，还保证了阳极体不会脱落。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。
Claims (9)
1.一种铝电解连续阳极电解槽，包括电解槽，设于电解槽底部的阴极，其特征在于，还包括：设于电解槽上的连续阳极组件及一切割组件，所述连续阳极组件包括下端开口的阳极金属壳体，设于阳极金属壳体内的阳极体，所述阳极体的下端部延伸出所述阳极金属壳体的下端开口，所述阳极体延伸出阳极金属壳体的周侧设有若干电极棒，所述阳极金属壳体上设有供于填充颗粒混合原料的阳极进料孔；所述切割组件包括多个切割件以及设于切割件上的动力机构，所述切割件包括切割臂以及设于切割臂下端的切割器件，所述切割臂的上端与动力机构相连接，所述切割器件切合于延伸出阳极金属壳体的下端开口的阳极体内部，所述动力机构同步驱动所述切割臂带动所述切割器件转动以供切割所述阳极体的同时下降所述阳极体的高度。
2.根据权利要求1所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，动力机构包括电机以及传动串接多个切割臂的传动体，所述电机与所述传动体传动连接，以供所述传动体转动时同步带动多个所述切割件同步转动。
3.根据权利要求1所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，所述切割器件包括一圆柱支撑块以及设于支撑块上的多个切割刀片。
4.根据权利要求3所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，所述多个切割刀片一体式螺旋设置于所述圆柱支撑块上，或者所述多个切割刀片均匀分层设置，或者所述多个切割刀片断开式螺旋设置。
5.根据权利要求4所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，电解槽上设有支撑板，所述支撑板上设有多个电极安装槽以及供于朝电解槽内填充氧化铝的填充开口，多个所述电极安装槽内分别对应安装多个连续阳极组件，所述阳极金属壳体的周侧还设有卡座，所述阳极金属壳体经由所述卡座卡合于所述支撑板上。
6.根据权利要求5所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，多个所述连续阳极组件的电极棒经由导通连接片相连接。
7.根据权利要求6所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，所述阳极金属壳体上设有供于收集废弃的废气集气孔。
8.根据权利要求7所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，填充开口为设于所述支撑板中部的条状开口，所述电极安装槽为对称且垂直设于所述条状开口两侧的多对电极安装槽。
9.根据权利要求1所述的铝电解连续阳极电解槽，其特征在于，阳极金属壳体为立方体壳体，所述电极棒吮吸式吸附于所述阳极体上。
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