一種鋁電解槽用陽極覆蓋方法和裝置與流程

本發明屬于鋁電解技術領域，具體涉及一種應用于生產運行中的降低鋁電解生產成本和節能降耗的陽極覆蓋方法及成套裝置。

背景技術：

在生產運行中提高鋁電解裝備技術水平，是實現鋁電解生產節能、降耗、減排的關鍵。現有鋁電解槽在生產運行中，陽極覆蓋料層的成分是不同粒度大小的電解質顆粒和氧化鋁顆粒的混合物料，覆蓋料層主要起保溫和防止陽極表面氧化的作用，覆蓋料主要靠天車添加和人工砌筑而成。

現今的電解生產環節中，換極幾乎成為每臺電解槽每天所必須的操作工序，而從換極準備開始，到添加覆蓋料位置，需時約30min。在換極過程中，存在這樣一些步驟，如：準備換殘極前將陽極表面的松動覆蓋料耙出、在新極上添加覆蓋料等。

同時，電解槽生產運行愈加要求精細化管理，在陽極覆蓋料的添加上，各廠相應規范了覆蓋料各組分的配比、粒徑的要求、厚度的管理等。然而，更多的人工的參與使實際執行過程難以做到指標量化的監測與落實，每個工段、每個區的各電解槽的顯現特征難以標準化。

另外，隨著生產的運行與陽極的不斷消耗，不同位置處的熱條件也發生著改變，而現有的陽極覆蓋方式較難做到對陽極覆蓋的調整。

由于電解質的強腐蝕性，現有的一些陽極保溫覆蓋裝置會受到其影響而難以保證較長的壽命周期。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種鋁電解槽用陽極覆蓋方法和裝置，以克服前述現有技術中存在的不足。

本發明的技術方案是這樣的：

本發明是這樣一種鋁電解槽用陽極覆蓋方法，在陽極上方采用三層覆蓋，從陽極頂面向上依次為：第一層為堆放于陽極上方的防氧化物料層、第二層為氣體層、第三層為陽極覆蓋裝置；兩排陽極之間的中縫使用保溫防氧化覆蓋料層填充；在電解槽側部保溫層之上與陽極外側之間設有側部覆蓋裝置。

其中，陽極覆蓋裝置由一層或兩層以上材料復合構成；當采用兩層以上材料復合結構時，其外部工作層采用定型耐火材料構成，其內部及上部工作層采用定型或不定型耐火保溫材料構成；陽極覆蓋裝置為覆蓋單陽極的單陽極覆蓋裝置或者覆蓋雙陽極的整塊陽極覆蓋裝置。氣體層位于陽極覆蓋裝置下方，以避免陽極覆蓋裝置與電解過程中熔體的直接接觸；氣體層的高度在0～200mm范圍。陽極覆蓋裝置與陽極覆蓋裝置之間、側部覆蓋裝置與側部覆蓋裝置之間的空隙用氧化鋁粉、渣殼粉、陶瓷纖維棉、石棉布或保溫繩填充。側部覆蓋裝置與陽極覆蓋裝置類似、作用相同，其材料基本都是相同的。其區別僅是放置的位置不同。陽極覆蓋裝置放置于陽極正上方，側部覆蓋裝置放置于電解槽上、陽極周邊的一周圈。

本發明采用這樣一種鋁電解槽用陽極覆蓋裝置，包括從陽極頂面向上依次設置的防氧化物料層、氣體層和陽極覆蓋裝置；防氧化物料層指電解槽換極時，鋪散在陽極上表面的一層顆粒狀或粉狀物料，物料主要由電解質破碎料、氧化鋁粉組成。其作用之一是防止陽極與空氣的過度接觸而被氧化。

陽極覆蓋裝置與陽極頂面的距離通過高度調節器調節；高度調節器這里是指可以使陽極覆蓋裝置上下進行移動的一個部件。在專利里使其具有這樣的功能。其結構可以是由螺栓、螺母構成的一個簡易結構，通過擰緊或松開使其上升或降下；也可以類似千斤頂式的頂升裝置；也可是緊線器、花蘭螺絲等方式。

陽極覆蓋裝置上設有用于避免其在使用時與陽極導桿或者陽極鋼梁之間相互干涉的孔，該孔與陽極鋼梁之間用柔性耐火保溫材料料填充。對于單陽極電解槽，一組陽極可對應一塊完整的陽極覆蓋裝置；一組陽極也可由2塊或2塊以上的陽極覆蓋裝置對接進行覆蓋。

進一步的，陽極覆蓋裝置上設有用于將陽極覆蓋裝置懸掛于陽極鋼梁上的吊耳。陽極覆蓋裝置的一邊或周邊設置有凸緣。

本發明的原理和技術效果：

本發明的技術方案在保證現有電解槽覆蓋的保溫、防氧化功能的基礎上，可以減少構建現有覆蓋料的破碎、輸送、加料等系統的建設投資和運行費用；可以減少維持現有覆蓋料生產的打殼、砌筑、收邊等操作的工作量和時間；可以減少覆蓋料循環處理費用和原材料資金積壓；提高熱量回收利用率，殘極上的高溫陽極覆蓋裝置可直接用于新極上，減少了熱量損耗，同時可預熱新極。

附圖說明

圖1是鋁電解槽用的陽極覆蓋方法平面示意圖；

圖2是鋁電解槽用的陽極覆蓋方法示意圖；

圖3是陽極覆蓋裝置構成圖；

圖4是陽極覆蓋裝置結構示意圖；

圖5是單陽極整體式覆蓋裝置示意圖；

圖6是單陽極整體式覆蓋裝置圖；

圖7是單陽極組合式覆蓋裝置示意圖；

圖8是單陽極組合式覆蓋裝置圖。

附圖標記說明：1-陽極，2-陽極覆蓋裝置，3-側部覆蓋裝置，4-防氧化物料層，5-保溫防氧化覆蓋料層，6-電解槽側部保溫層，7-外部工作層，8-上部工作層，9-高度調節器，10-孔，11-陽極導桿，12-陽極鋼梁，13-吊耳，14-凸緣。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1-圖8所示，本發明的技術方案是在陽極1上方設置三層覆蓋，用于替代現有的使用氧化鋁粉和渣殼粉混合粉料覆蓋的生產方式。覆蓋方法是這樣的，從陽極1頂面向上依次為：第一層為堆放于陽極1上方的防氧化物料層4、第二層為氣體層、第三層為陽極覆蓋裝置2；兩排陽極1之間的中縫使用少量保溫防氧化覆蓋料層5；電解槽陽極周邊的覆蓋方法為在電解槽側部保溫層6之上與陽極外側之間配置側部覆蓋裝置3。

如圖1-2所示，陽極覆蓋裝置2由一層或多層材料復合構成。當采用多層復合結構時，其外部工作層7可選擇強度高、耐火度和耐腐蝕性好的定型耐火材料構成，其內部及上部工作層8可選擇保溫性好的定型或不定型耐火保溫材料構成；圖1中陽極覆蓋裝置2為單陽極覆蓋裝置，也可以設計成覆蓋雙陽極的整塊陽極覆蓋裝置。

氣體層位于陽極覆蓋裝置2下方，以避免陽極覆蓋裝置2與電解過程中熔體的直接接觸。氣體層的高度在0～200mm范圍。

陽極覆蓋裝置2與陽極覆蓋裝置2之間、側部覆蓋裝置3與側部覆蓋裝置3之間的空隙可用少量氧化鋁粉或渣殼粉填充，也可用柔性耐火保溫材料料如：陶瓷纖維棉、石棉布、保溫繩等填充；

如圖4所示，陽極覆蓋裝置2位于陽極1的上方，其與陽極1頂面的距離在整個陽極1壽命周期內可進行上、下調節。調節方式可通過配置高度調節器9實現。

如圖5-8所示，對于單陽極電解槽，一組陽極可對應一塊完整的陽極覆蓋裝置2；一組陽極也可由2塊或2塊以上的陽極覆蓋裝置2對接進行覆蓋。

如圖5所示，陽極覆蓋裝置2上設置有孔10。孔10可避免陽極覆蓋裝置在使用時2，與陽極導桿11、陽極鋼梁12梁的相互干涉，陽極覆蓋裝置孔與陽極鋼梁之間，可用柔性耐火保溫材料料如：陶瓷纖維棉、石棉布、保溫繩等填充。

如圖4所示，陽極覆蓋裝置2上設置有吊耳13。吊耳13可將陽極覆蓋裝置2懸掛于陽極鋼梁12上。

如圖3所示，陽極覆蓋裝置2的一邊或周邊設置有凸緣14。

本發明的原理：

由于電解質的強腐蝕性，陽極保溫覆蓋裝置2不宜與電解質直接接觸。而在實際生產運行中，特別是在換極前幾日，由于陽極高度已降低，但電解質與鋁液組成的熔體高度變化不大，如果陽極保溫覆蓋裝置2直接放置在陽極1表面或與之距離較近，將會使陽極保溫覆蓋裝置2與電解質過渡接觸從而腐蝕陽極保溫覆蓋裝置并降低其使用壽命；其次，在電解生產運行中，電解氣體的排出及熔體波動的存在，當陽極保溫覆蓋裝置2的位置不當時也易與電解質碰觸并導致腐蝕的產生，因此，本發明中的氣體層位于陽極覆蓋裝置2下方，以隔絕陽極覆蓋裝置2與電解過程中熔體的直接接觸。氣體層的高度在0～200mm范圍。

在整個陽極壽命周期內，隨著生產的運行與陽極的不斷消耗，陽極高度逐漸降低，不同電解槽位置處的熱條件也發生著改變，本發明設置高度調節器9以調節不同需求條件下陽極覆蓋裝置2與陽極1頂面的距離。

本發明的實施步驟如下：

1、在即將更換的新陽極上鋪設一層防氧化物料層4，厚度1～5cm；

2、將陽極覆蓋裝置2放置于防氧化物料層4上方；同時，在防氧化物料層4與陽極覆蓋裝置2之間通過高度調節器9以保留一定的間隙；

3、用氧化鋁粉填充鋼爪間縫和極上覆蓋裝置間縫；

4、天車拔出殘極(不用打殼、扒渣、撈塊等操作)，將新陽極1吊運并安裝就位，用少量氧化鋁粉填充極上覆蓋裝置間縫(不用收邊、砌筑、添加覆蓋料等操作)，換極完畢；

5、待電解槽中縫處的熔體出現凝固的結殼層之后，從陽極覆蓋裝置2上向中縫處堆填保溫覆蓋料5；

當然，以上只是本發明的具體應用范例，本發明還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明所要求的保護范圍之內。