一种铝电解槽用阳极覆盖方法和装置

摘要

本发明公开了一种铝电解槽用阳极覆盖方法和装置，在阳极(1)上方采用三层覆盖，从阳极(1)顶面向上依次为：第一层为堆放于阳极上方的防氧化物料层(4)、第二层为气体层、第三层为阳极覆盖装置(2)；两排阳极(1)之间的中缝使用保温防氧化覆盖料层(5)填充；在电解槽侧部保温层(6)之上与阳极(1)外侧之间设有侧部覆盖装置(3)。本发明的技术方案在保证现有电解槽覆盖的保温、防氧化功能的基础上，可以减少构建现有覆盖料的破碎、输送、加料等系统的建设投资和运行费用；可以减少维持现有覆盖料生产的打壳、砌筑、收边等操作的工作量和时间；可以减少覆盖料循环处理费用和原材料资金积压等。

权利要求

1.一种铝电解槽用阳极覆盖方法，其特征在于：在阳极(1)上方采用三层覆盖，从阳极(1)顶面向上依次为：第一层为堆放于阳极上方的防氧化物料层(4)、第二层为气体层、第三层为阳极覆盖装置(2)；两排阳极(1)之间的中缝使用保温防氧化覆盖料层(5)填充；在电解槽侧部保温层(6)之上与阳极(1)外侧之间设有侧部覆盖装置(3)。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽用阳极覆盖方法，其特征在于：所述阳极覆盖装置(2)由一层或两层以上材料复合构成；当采用两层以上材料复合结构时，其外部工作层(7)采用定型耐火材料构成，其内部及上部工作层(8)采用定型或不定型耐火保温材料构成；阳极覆盖装置(2)为覆盖单阳极的单阳极覆盖装置或者覆盖双阳极的整块阳极覆盖装置。

3.根据权利要求2所述的铝电解槽用阳极覆盖方法，其特征在于：所述气体层位于阳极覆盖装置(2)下方，以避免阳极覆盖装置(2)与电解过程中熔体的直接接触；所述气体层的高度在0～200mm范围。

4.根据权利要求2所述的铝电解槽用阳极覆盖方法，其特征在于：所述阳极覆盖装置(2)与阳极覆盖装置(2)之间、侧部覆盖装置(3)与侧部覆盖装置(3)之间的空隙用氧化铝粉、渣壳粉、陶瓷纤维棉、石棉布或保温绳填充。

5.一种铝电解槽用阳极覆盖装置，其特征在于：包括从阳极(1)顶面向上依次设置的防氧化物料层(4)、气体层和阳极覆盖装置(2)；所述阳极覆盖装置(2)与阳极(1)顶面的距离通过高度调节器(9)调节；所述阳极覆盖装置(2)上设有用于避免其在使用时与阳极导杆(11)或者阳极钢梁(12)之间相互干涉的孔(10)，该孔(10)与阳极钢梁(12)之间用柔性耐火保温材料料填充。

6.根据权利要求5所述的铝电解槽用阳极覆盖装置，其特征在于：阳极覆盖装置(2)上设有用于将阳极覆盖装置(2)悬挂于阳极钢梁(12)上的吊耳(13)。

7.根据权利要求5所述的铝电解槽用阳极覆盖装置，其特征在于：所述阳极覆盖装置(2)的一边或周边设置有凸缘(14)。

说明书

一种铝电解槽用阳极覆盖方法和装置

技术领域

[0001] 本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种应用于生产运行中的降低铝电解生产成本和节能降耗的阳极覆盖方法及成套装置。

背景技术

[0002] 在生产运行中提高铝电解装备技术水平，是实现铝电解生产节能、降耗、减排的关键。现有铝电解槽在生产运行中，阳极覆盖料层的成分是不同粒度大小的电解质颗粒和氧化铝颗粒的混合物料，覆盖料层主要起保温和防止阳极表面氧化的作用，覆盖料主要靠天车添加和人工砌筑而成。

[0003] 现今的电解生产环节中，换极几乎成为每台电解槽每天所必须的操作工序，而从换极准备开始，到添加覆盖料位置，需时约30min。在换极过程中，存在这样一些步骤，如：准备换残极前将阳极表面的松动覆盖料耙出、在新极上添加覆盖料等。

[0004] 同时，电解槽生产运行愈加要求精细化管理，在阳极覆盖料的添加上，各厂相应规范了覆盖料各组分的配比、粒径的要求、厚度的管理等。然而，更多的人工的参与使实际执行过程难以做到指标量化的监测与落实，每个工段、每个区的各电解槽的显现特征难以标准化。

[0005] 另外，随着生产的运行与阳极的不断消耗，不同位置处的热条件也发生着改变，而现有的阳极覆盖方式较难做到对阳极覆盖的调整。

[0006] 由于电解质的强腐蚀性，现有的一些阳极保温覆盖装置会受到其影响而难以保证较长的寿命周期。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种铝电解槽用阳极覆盖方法和装置，以克服前述现有技术中存在的不足。

[0008] 本发明的技术方案是这样的：

[0009] 本发明是这样一种铝电解槽用阳极覆盖方法，在阳极上方采用三层覆盖，从阳极顶面向上依次为：第一层为堆放于阳极上方的防氧化物料层、第二层为气体层、第三层为阳极覆盖装置；两排阳极之间的中缝使用保温防氧化覆盖料层填充；在电解槽侧部保温层之上与阳极外侧之间设有侧部覆盖装置。

[0010] 其中，阳极覆盖装置由一层或两层以上材料复合构成；当采用两层以上材料复合结构时，其外部工作层采用定型耐火材料构成，其内部及上部工作层采用定型或不定型耐火保温材料构成；阳极覆盖装置为覆盖单阳极的单阳极覆盖装置或者覆盖双阳极的整块阳极覆盖装置。气体层位于阳极覆盖装置下方，以避免阳极覆盖装置与电解过程中熔体的直接接触；气体层的高度在0～200mm范围。阳极覆盖装置与阳极覆盖装置之间、侧部覆盖装置与侧部覆盖装置之间的空隙用氧化铝粉、渣壳粉、陶瓷纤维棉、石棉布或保温绳填充。侧部覆盖装置与阳极覆盖装置类似、作用相同，其材料基本都是相同的。其区别仅是放置的位置不同。阳极覆盖装置放置于阳极正上方，侧部覆盖装置放置于电解槽上、阳极周边的一周圈。

[0011] 本发明采用这样一种铝电解槽用阳极覆盖装置，包括从阳极顶面向上依次设置的防氧化物料层、气体层和阳极覆盖装置；防氧化物料层指电解槽换极时，铺散在阳极上表面的一层颗粒状或粉状物料，物料主要由电解质破碎料、氧化铝粉组成。其作用之一是防止阳极与空气的过度接触而被氧化。

[0012] 阳极覆盖装置与阳极顶面的距离通过高度调节器调节；高度调节器这里是指可以使阳极覆盖装置上下进行移动的一个部件。在专利里使其具有这样的功能。其结构可以是由螺栓、螺母构成的一个简易结构，通过拧紧或松开使其上升或降下；也可以类似千斤顶式的顶升装置；也可是紧线器、花兰螺丝等方式。

[0013] 阳极覆盖装置上设有用于避免其在使用时与阳极导杆或者阳极钢梁之间相互干涉的孔，该孔与阳极钢梁之间用柔性耐火保温材料料填充。对于单阳极电解槽，一组阳极可对应一块完整的阳极覆盖装置；一组阳极也可由2块或2块以上的阳极覆盖装置对接进行覆盖。

[0014] 进一步的，阳极覆盖装置上设有用于将阳极覆盖装置悬挂于阳极钢梁上的吊耳。阳极覆盖装置的一边或周边设置有凸缘。

[0015] 本发明的原理和技术效果：

[0016] 本发明的技术方案在保证现有电解槽覆盖的保温、防氧化功能的基础上，可以减少构建现有覆盖料的破碎、输送、加料等系统的建设投资和运行费用；可以减少维持现有覆盖料生产的打壳、砌筑、收边等操作的工作量和时间；可以减少覆盖料循环处理费用和原材料资金积压；提高热量回收利用率，残极上的高温阳极覆盖装置可直接用于新极上，减少了热量损耗，同时可预热新极。

附图说明

[0017] 图1是铝电解槽用的阳极覆盖方法平面示意图；

[0018] 图2是铝电解槽用的阳极覆盖方法示意图；

[0019] 图3是阳极覆盖装置构成图；

[0020] 图4是阳极覆盖装置结构示意图；

[0021] 图5是单阳极整体式覆盖装置示意图；

[0022] 图6是单阳极整体式覆盖装置图；

[0023] 图7是单阳极组合式覆盖装置示意图；

[0024] 图8是单阳极组合式覆盖装置图。

[0025] 附图标记说明：1-阳极，2-阳极覆盖装置，3-侧部覆盖装置，4-防氧化物料层，5-保温防氧化覆盖料层，6-电解槽侧部保温层，7-外部工作层，8-上部工作层，9-高度调节器，10-孔，11-阳极导杆，12-阳极钢梁，13-吊耳，14-凸缘。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

[0027] 如图1-图8所示，本发明的技术方案是在阳极1上方设置三层覆盖，用于替代现有的使用氧化铝粉和渣壳粉混合粉料覆盖的生产方式。覆盖方法是这样的，从阳极1顶面向上依次为：第一层为堆放于阳极1上方的防氧化物料层4、第二层为气体层、第三层为阳极覆盖装置2；两排阳极1之间的中缝使用少量保温防氧化覆盖料层5；电解槽阳极周边的覆盖方法为在电解槽侧部保温层6之上与阳极外侧之间配置侧部覆盖装置3。

[0028] 如图1-2所示，阳极覆盖装置2由一层或多层材料复合构成。当采用多层复合结构时，其外部工作层7可选择强度高、耐火度和耐腐蚀性好的定型耐火材料构成，其内部及上部工作层8可选择保温性好的定型或不定型耐火保温材料构成；图1中阳极覆盖装置2为单阳极覆盖装置，也可以设计成覆盖双阳极的整块阳极覆盖装置。

[0029] 气体层位于阳极覆盖装置2下方，以避免阳极覆盖装置2与电解过程中熔体的直接接触。气体层的高度在0～200mm范围。

[0030] 阳极覆盖装置2与阳极覆盖装置2之间、侧部覆盖装置3与侧部覆盖装置3之间的空隙可用少量氧化铝粉或渣壳粉填充，也可用柔性耐火保温材料料如：陶瓷纤维棉、石棉布、保温绳等填充；

[0031] 如图4所示，阳极覆盖装置2位于阳极1的上方，其与阳极1顶面的距离在整个阳极1寿命周期内可进行上、下调节。调节方式可通过配置高度调节器9实现。

[0032] 如图5-8所示，对于单阳极电解槽，一组阳极可对应一块完整的阳极覆盖装置2；一组阳极也可由2块或2块以上的阳极覆盖装置2对接进行覆盖。

[0033] 如图5所示，阳极覆盖装置2上设置有孔10。孔10可避免阳极覆盖装置在使用时2，与阳极导杆11、阳极钢梁12梁的相互干涉，阳极覆盖装置孔与阳极钢梁之间，可用柔性耐火保温材料料如：陶瓷纤维棉、石棉布、保温绳等填充。

[0034] 如图4所示，阳极覆盖装置2上设置有吊耳13。吊耳13可将阳极覆盖装置2悬挂于阳极钢梁12上。

[0035] 如图3所示，阳极覆盖装置2的一边或周边设置有凸缘14。

[0036] 本发明的原理：

[0037] 由于电解质的强腐蚀性，阳极保温覆盖装置2不宜与电解质直接接触。而在实际生产运行中，特别是在换极前几日，由于阳极高度已降低，但电解质与铝液组成的熔体高度变化不大，如果阳极保温覆盖装置2直接放置在阳极1表面或与之距离较近，将会使阳极保温覆盖装置2与电解质过渡接触从而腐蚀阳极保温覆盖装置并降低其使用寿命；其次，在电解生产运行中，电解气体的排出及熔体波动的存在，当阳极保温覆盖装置2的位置不当时也易与电解质碰触并导致腐蚀的产生，因此，本发明中的气体层位于阳极覆盖装置2下方，以隔绝阳极覆盖装置2与电解过程中熔体的直接接触。气体层的高度在0～200mm范围。

[0038] 在整个阳极寿命周期内，随着生产的运行与阳极的不断消耗，阳极高度逐渐降低，不同电解槽位置处的热条件也发生着改变，本发明设置高度调节器9以调节不同需求条件下阳极覆盖装置2与阳极1顶面的距离。

[0039] 本发明的实施步骤如下：

[0040] 1、在即将更换的新阳极上铺设一层防氧化物料层4，厚度1～5cm；

[0041] 2、将阳极覆盖装置2放置于防氧化物料层4上方；同时，在防氧化物料层4与阳极覆盖装置2之间通过高度调节器9以保留一定的间隙；

[0042] 3、用氧化铝粉填充钢爪间缝和极上覆盖装置间缝；

[0043] 4、天车拔出残极(不用打壳、扒渣、捞块等操作)，将新阳极1吊运并安装就位，用少量氧化铝粉填充极上覆盖装置间缝(不用收边、砌筑、添加覆盖料等操作)，换极完毕；

[0044] 5、待电解槽中缝处的熔体出现凝固的结壳层之后，从阳极覆盖装置2上向中缝处堆填保温覆盖料5；

[0045] 当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。