一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法

摘要

一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，涉及一种预焙铝电解槽下料方法的改进。其特征在于在下料过程的氧化铝定容下料器下料口设置导料管，导料管下端再设置若干个分支下料管，分支下料管的下端连接喇叭形下料漏斗，氧化铝通过导料管后经下料管和下料漏斗后进入电解质中。本发明的方法，是通过增加下料点数目、减少下料点单次下料量、增加氧化铝下料分散面积和近投原则提高电解槽氧化铝下料均匀性。与代现行的预焙槽打壳下料方法相比，没有打壳锤头，直接设置导料管、下料管和开口分散器，一台槽下料点数目目前的二倍以上，下料点的下料量大幅降低，提高了电解槽氧化铝下料均匀性，有利于槽内氧化铝浓度均匀分布，避免沉淀和阳极效应的产生，降低电解槽能耗和温室气体排放。

权利要求

1.一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于在下料过程的氧化铝定容下料器下料口设置导料管，导料管下端再设置若干个分支下料管，分支下料管的下端连接开口分散器，氧化铝通过导料管后经下料管和下料漏斗后进入电解质中。

2.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述导料管长度为电解槽壳面料上表面至定容器之间距离的1/10～1/2。

3.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述分支下料管安装在导料管的下端，数量大于2个。

4.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述分支下料管安装在导料管的下端，数量为3—5个。

5.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分支下料管的中心线和导料管的中心线夹角小于氧化铝的安息角，分支下料管的正投影位于电解槽中缝。

6.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分支下料管的直径和导料管夹角大小相关，夹角越大，直径越大。

7.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的开口分散器的大口朝下埋设于电解槽中缝的壳面料中，下端口位于壳面料下表面和电解质之间的空隙。

8.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的开口分散器的下端口最小直径为所在分支下料管直径，最大直径比电解槽中缝小

20mm。

9.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的开口分散器材质为耐热钢、镍基高温合金。

10.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分散器内表面有防电解质粘结材料层。

11.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分散器内表面防电解质粘结材料层材料为氮化硼或铂，其厚度为0.1mm～5mm。

12.根据权利要求1所述的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的防电解质粘结材料层采用涂敷或沉积方法获得。

说明书

一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法

技术领域

[0001] 一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，涉及一种预焙铝电解槽下料方法的改进。

背景技术

[0002] 目前现行的预焙铝电解槽下料方法，是在火眼下料口上方安装打壳锤头，槽控系统控制打壳锤头定期打击下料口保持下料口畅通，之后氧化铝经定容下料器后通过下料口进入电解质中。每个下料点一次下料量为定容下料器的定容量，通常200kA级电解槽设置有4个下料点，500kA槽设置有6个下料点。氧化铝进入电解槽后靠铝液波动带动电解质的流动而分散于槽内，槽内不同区域氧化铝浓度不同，电解槽内氧化铝浓度以下料点为中心梯度分布。特别是大型槽，其氧化铝浓度分布不均现象非常普遍。氧化铝浓度分布不均将导致电解槽发生局部阳极效应，造成能量消耗和温室气体产生。

[0003] 专利（201110372135.7）“一种控制铝电解槽内氧化铝浓度稳定均匀的方法”通过改变氧化铝浓度控制方法，对阳极电流分布在线测量，改进下料装置和下料方法采用长条形线形出口下料器和打壳锤头，实现氧化铝浓度在电解槽内的均匀分布，专利（201110166650.X）“一种控制铝电解槽氧化铝浓度的方法”主要是涉及电解槽氧化铝浓度控制的方法。两个专利都是从氧化铝下料控制方法入手，通过调节下料间隔和下料部位，改变电解槽中的氧化铝浓度分布。

[0004] 专利（201120360975.7）“氧化铝加料装置双金属定型下料管口”是选用耐高温、抗电解质气体腐蚀的两种材料熔铸在一起作为下料管埋设在覆盖料中作为人造定型下料口，将打壳锤头更换为推料活塞，将氧化铝通过导料管下入下料管后通过推料活塞运动将氧化铝推入电解槽内；专利（201220009862.7）“氧化铝埋设式加料装置”将下料导向管的下端连接有耐高温、抗电解气体腐蚀的防熔蚀管套口，并埋设在覆盖料中，导向下料套管与氧化铝下料下端管相贯连接，氧化铝在推料棒（打壳锤头）的作用下通过导向下料管添加到熔融电解质中；专利（201020676670.2）“流入推压式氧化铝加料装置”采用导料管连续流入加料为主，拄塞推料棒挤压推入加料为辅相结合的氧化铝加料装置。三个专利均为在覆盖料中埋设耐高温、抗氧化的下料管，然后通过推料棒将氧化铝推入电解槽内，每台槽的下料点数量不变，只是改变了下料装置，避免打壳锤头的消耗和磨损，没有涉及提高电解槽氧化铝下料均匀性。

[0005] 专利（CN201220366223.6）一种铝电解槽下料口防卡堵实时监测装置和专利（CN201120514378.5）电解槽下料故障实时监测装置，是针对电解槽卡堵现象提出实时监测的装置，主要是监测氧化铝下料故障，但未从根本上解决电解槽卡堵问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种可以避免加入氧化铝不均匀造成的槽底沉淀和局部阳极效应的发生，有利于提高电解槽的稳定性，降低能量消耗和温室气体排放的提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法。

[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

[0008] 一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于在下料过程的氧化铝定容下料器下料口设置导料管，导料管下端再设置若干个分支下料管，分支下料管的下端连接喇叭形下料漏斗，氧化铝通过导料管后经下料管和下料漏斗后进入电解质中。

[0009] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述导料管长度为电解槽壳面料上表面至定容器之间距离的1/10～1/2。

[0010] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述分支下料管安装在导料管的下端，数量大于2个。

[0011] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述分支下料管安装在导料管的下端，数量为3—5个。

[0012] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分支下料管的中心线和导料管的中心线夹角小于氧化铝的安息角，分支下料管的正投影位于电解槽中缝。

[0013] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分支下料管的直径和导料管夹角大小相关，夹角越大，直径越大。

[0014] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分支下料管的下端安装连接一个开口分散器。

[0015] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的开口分散器的大口朝下埋设于电解槽中缝的壳面料中，下端口位于壳面料下表面和电解质之间的空隙。

[0016] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的开口分散器的下端口最小直径为所在分支下料管直径，最大直径比电解槽中缝小20mm。

[0017] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的开口分散器材质为耐热钢、镍基高温合金。

[0018] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分散器内表面有防电解质粘结材料层。

[0019] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的分散器内表面防电解质粘结材料层材料为氮化硼或铂，其厚度为0.1mm～5mm。

[0020] 本发明的一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，其特征在于所述的防电解质粘结材料层采用涂敷、沉积或镀层方法获得。

[0021] 本发明一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，有效增加了氧化铝下料分散面积：下料末端使用开口分散器，增加氧化铝下料时分散面积，增大氧化铝和电解质接触面积，提高氧化铝在电解质的溶解量。近投原则：开口分散器下口位于壳面料下表面和电解质上表面间，减少氧化铝进入电解质的势能，减少氧化铝沉淀的产生。可以避免现有下料方法下料口处的电解质中一次大量加入氧化铝使槽底形成沉淀，而离下料口较远的电解质区域由于氧化铝较少引发局部阳极效应。

[0022] 与取代现行的预焙槽打壳下料方法相比，无需打壳锤头，直接设置导料管、下料管和开口分散器，一台槽内的下料点是目前下料点的两倍以上，单点下料量大幅降低，提高电解槽氧化铝浓度均匀分布，减少沉淀和阳极效应的产生，提高电解槽运行的稳定性，提高电流效率，降低电解槽能耗和温室气体排放。

[0023] 附图说明。

[0024] 图1为本发明的下料过程下料装置的结构示意图。

[0025] 图中所示：1为定容下料器，2为导料管，3为分支下料管，4为开口分散器，5为壳面料，6为电解质。

具体实施方式

[0026] 一种提高铝电解槽氧化铝下料均匀性的方法，在氧化铝定容下料器下料口设置导料管，导料管下端设置多个分支下料管，下料管的下端连接开口分散器，氧化铝通过导料管后经下料管和开口分散器后进入电解质中。其中导料管长度为电解槽壳面料上表面至定容器之间距离的1/10～1/2，分支下料管的数目不少于2个，安装在导料管的下端，导料管下端和分支下料管上口连接部分之外的部位密闭。各分支下料管的中心线和导料管的中心线夹角小于氧化铝的安息角，分支下料管的正投影位于电解槽中缝。下料管的直径和导料管夹角大小相关，夹角越大，直径越大。各分支下料管的下端安装连接一个开口分散器，开口分散器的大口朝下埋设于电解槽中缝的壳面料中，下端口位于壳面料下表面和电解质之间的空隙，分散器下端口的最小直径为所在分支下料管直径，最大直径比电解槽中缝小20mm，开口分散器材质为耐热钢、镍基高温合金，分散器内表面有防电解质粘结材料层。

[0027] 下面就结合200kA和500kA实验电解槽的实施例加以说明。

[0028] 实施例1

[0029] 根据某台200kA实验电解槽的上部结构，设计新的氧化铝下料通道。

[0030] 200kA电解槽原设计有4个下料口，每个下料口上方有一个下料定容器。从出铝端到烟道端依次记为第1、2、3、4下料定容器。将电解槽的打壳锤头去掉后，在每个下料定容器上设计安装1根内径为100mm，长度为300mm的导料管。

[0031] 第1和第4导料管的下端分别设置3个分支下料管，其中一个分支下料管的中心线和导料管中心线夹角为0°并重合，其直径为20mm。另外两个分支下料管沿电解槽中缝对称分布于导料管的两侧，中心线与导料管中心线的夹角均为30°，直径为35mm。

[0032] 第2和第3导料管的下端分别设置2个分支下料管，沿电解槽中缝对称分布于导料管的两侧，分支下料管中心线和导料管中心线夹角均为25°，直径均为45mm。

[0033] 各分支下料管下端离电解槽壳面料上表面200mm，下端分别连接有一个开口分散器。开口分散器的大口朝下埋于电解质壳面料中，下端口位于壳面料和电解质液面之间，大口下端的直径为100mm。开口分散器的材质为310s，内表面涂敷一层厚度为1mm的氮化硼涂层。

[0034] 实施例2

[0035] 根据某台200kA实验电解槽的上部结构，设计新的氧化铝下料通道。

[0036] 200kA电解槽原设计有4个下料口，每个下料口上方有一个下料定容器。从出铝端到烟道端依次记为第1、2、3、4下料定容器。将电解槽的打壳锤头去掉后，在每个下料定容器上设计安装1根内径为100mm，长度为500mm的导料管。

[0037] 第1和第2导料管的下端分别设置3个分支下料管，其中一个分支下料管的中心线和导料管中心线夹角为0°并重合，其直径为18mm。另外两个分支下料管沿电解槽中缝对称分布于该分支下料管的两侧，中心线与导料管中心线的夹角均为30°，直径为36mm。

[0038] 第3和第4导料管的下端分别设置2个分支下料管，沿电解槽中缝对称分布于导料管的两侧，分支下料管中心线和导料管中心线夹角均为20°，直径均为40mm。

[0039] 各分支下料管下端离电解槽壳面料上表面200mm，下端分别连接有一个开口分散器。开口分散器的大口朝下埋于电解质壳面料中，下端口位于壳面料和电解质液面之间，大口下端的直径为120mm。开口分散器的材质为310s，内表面沉积一层厚度为4mm的氮化硼涂层。

[0040] 实施例3

[0041] 根据某台500kA实验电解槽的上部结构，设计新的氧化铝下料通道。

[0042] 500kA电解槽原设计有6个下料口，每个下料口上方有一个下料定容器。从出铝端到烟道端依次记为第1、2、3、4、5、6下料定容器。将电解槽的打壳锤头去掉后，在每个下料定容器上设计安装1根内径为120mm，长度为800mm的导料管。

[0043] 第1导料管的下端设置2个分支下料管，其中一个分支下料管的中心线和导料管中心线夹角为0°并重合，其直径为40mm。另一个分支下料管位于第一个分支的出铝端一侧，中心线和导料管中心线夹角为28°，其正投影位于电解槽中缝，直径为60mm。

[0044] 第2和第5导料管的下端分别设置4个分支下料管，从出铝端开始依次记为第1、2、3、4分支下料管。第1和第4个分支下料管的中心线和导料管中心线夹角均为31°，沿电解槽中缝对称分布于导料管的两侧，直径均为35mm，第2和第3个分支下料管的中心线和导料管中心线夹角均为15°，沿电解槽中缝对称分布于导料管的两侧，直径均为20mm。

[0045] 第3导料管的下端分别设置5个分支下料管，从出铝端开始依次记为第1、2、3、4、5分支下料管。第1个分支下料管位于导料管的出铝端一侧，中心线和导料管中心线夹角为31°，正投影位于电解槽中缝，直径为30mm。第2个分支下料管位于导料管的出铝端一侧，中心线和导料管中心线夹角为20°，正投影位于电解槽中缝，直径为20mm。第3个分支下料管位于导料管的出铝端一侧，中心线和导料管中心线夹角为5°，正投影位于电解槽中缝，直径为
15mm。第4个分支下料管位于导料管的烟道端一侧，中心线和导料管中心线夹角为15°，正投影位于电解槽中缝，直径为18mm。第5 个分支下料管位于导料管的烟道端一侧，中心线和导料管中心线夹角为30°，正投影位于电解槽中缝，直径为28mm。

[0046] 第4导料管的下端设置3个分支下料管，其中一个分支下料管的中心线和导料管中心线夹角为0°并重合，其直径为25mm，另外两个分支下料管沿电解槽中缝对称分布于该分支下料管的两侧，中心线与导料管中心线的夹角为31°，直径为40mm。

[0047] 第6导料管的下端设置2个分支下料管，其中一个分支下料管位于导料管的出铝端一侧，中心线和导料管中心线夹角为5°，直径为45mm。另一个分支下料管位于第一个分支的烟道端一侧，中心线和导料管中心线夹角为30°，其正投影位于电解槽中缝，直径为65mm。

[0048] 各分支下料管下端离电解槽壳面料上表面200mm，下端分别连接有一个开口分散器。开口分散器的大口朝下埋于电解质壳面料中，下端口位于壳面料和电解质液面之间，大口下端的直径为140mm。开口分散器的材质为NAS825镍基合金材料，内表面电镀一层厚度为0.06mm的铂涂层。