本發(fā)明屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種降低鋁電解生產(chǎn)能耗、替代現(xiàn)有電解質(zhì)及氧化鋁混合粉料進(jìn)行收邊的方法及成套裝置。
背景技術(shù):
在生產(chǎn)運(yùn)行中提高鋁電解裝備技術(shù)水平,是實(shí)現(xiàn)鋁電解生產(chǎn)節(jié)能、降耗、減排的關(guān)鍵。現(xiàn)有鋁電解槽在生產(chǎn)運(yùn)行中,陽極覆蓋料的成分是不同粒度大小的電解質(zhì)顆粒和氧化鋁顆粒的混合物料,覆蓋料主要起保溫和防止陽極表面氧化的作用,覆蓋料主要靠天車和人工進(jìn)行添加。
現(xiàn)今的電解生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(zhǔn)備開始,到完成覆蓋料的添加,耗時約30min。在換極過程中,存在這樣一些步驟,如:準(zhǔn)備換舊極前將陽極表面的松動覆蓋料鏟出、天車松動板結(jié)的覆蓋層、取出陽極、在新極上添加覆蓋料等,這些步驟中產(chǎn)生大量的粉塵,劣化操作環(huán)境。
同時,電解槽生產(chǎn)運(yùn)行愈加要求精細(xì)化管理,在陽極覆蓋料的添加步驟中,各廠規(guī)范了覆蓋料的組分配比、粒徑要求、覆蓋厚度等。然而,更多的人工參與使實(shí)際執(zhí)行過程難以做到指標(biāo)量化的監(jiān)測與落實(shí),每個工段、每個區(qū)電解槽的顯現(xiàn)特征難以標(biāo)準(zhǔn)化。
另外,隨著生產(chǎn)的運(yùn)行與陽極的不斷消耗,不同位置處的熱條件也隨著發(fā)生變化,而現(xiàn)有的陽極覆蓋方式較難做到對熱條件事假調(diào)整。
由于電解質(zhì)的強(qiáng)腐蝕性,保溫復(fù)合覆蓋裝置會受到其影響而難以保證較長的壽命周期。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種鋁電解槽用爐門式保溫復(fù)合覆蓋方法及裝置,用以替代部分傳統(tǒng)的散狀電解質(zhì)顆粒和氧化鋁顆粒的混合覆蓋料,在保證不氧化陽極、電解槽保溫性能以及不影響電解槽內(nèi)陽極更換的基礎(chǔ)上克服前述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:
本發(fā)明首先提出這樣一種鋁電解槽用陽極覆蓋方法,該方法是沿鋁電解槽整圈槽殼的內(nèi)側(cè)到陽極組的外側(cè)之間,電解質(zhì)液面和側(cè)部爐幫以上,及槽罩板以下,設(shè)置兩塊以上的整體成形的保溫復(fù)合覆蓋裝置,單塊保溫復(fù)合覆蓋裝置獨(dú)立打開和關(guān)閉,形成沿槽殼整圈完全覆蓋的爐門式保溫覆蓋成套裝置,替代傳統(tǒng)用電解質(zhì)氧化鋁混合粉料收邊的側(cè)部覆蓋方式,同時集成現(xiàn)有粉狀覆蓋料的保溫、集氣和防氧化功能。
本發(fā)明根據(jù)上述方法提出一種鋁電解槽用陽極覆蓋裝置,它包括兩塊以上的沿鋁電解槽整圈槽殼的內(nèi)側(cè)到陽極組的外側(cè)之間、電解質(zhì)液的液面和側(cè)部爐幫以上、及槽罩板以下設(shè)置的保溫復(fù)合覆蓋裝置,該保溫復(fù)合覆蓋裝置包括位于電解槽長側(cè)部槽殼和陽極外側(cè)之間的長側(cè)部復(fù)合覆蓋裝置和位于電解槽端部槽殼和陽極外側(cè)之間的端部復(fù)合覆蓋裝置;單塊保溫復(fù)合覆蓋裝置獨(dú)立打開和關(guān)閉,形成沿槽殼整圈完全覆蓋的爐門式保溫覆蓋成套裝置。
進(jìn)一步的,單塊保溫復(fù)合覆蓋裝置采用凹槽式結(jié)構(gòu),并包括工作層,工作層采用耐火材料整體成型;凹槽式的工作層內(nèi)設(shè)有是保溫層,工作層和保溫層共同形成覆蓋鋁電解槽槽周邊的保溫復(fù)合覆蓋裝置;在工作層或者工作層與保溫層內(nèi)設(shè)有耐熱鋼筋網(wǎng)加固。
更進(jìn)一步的,在相鄰保溫復(fù)合覆蓋裝置之間以及保溫復(fù)合覆蓋裝置與陽極組之間設(shè)有柔性保溫材料層,柔性保溫材料層采用陶瓷纖維繩、陶瓷纖維氈、陶瓷纖維毯或石棉繩中的一種或多種構(gòu)成。
更進(jìn)一步的,單塊保溫復(fù)合覆蓋層外側(cè)上部設(shè)有框架式開閉結(jié)構(gòu),該框架式開閉結(jié)構(gòu)與保溫復(fù)合覆蓋裝置固定連接,并與安裝在槽殼上的活頁座活動聯(lián)接。
本發(fā)明的原理:
鋁電解槽的覆蓋層具有保溫和密封防氧化的作用,傳統(tǒng)的覆蓋層使用的是散狀電解質(zhì)與氧化鋁混合粉料,混合的過程中伴隨帶入雜質(zhì),在高溫區(qū),該混合粉料容易結(jié)成硬度較大的塊,并熔融到電解液中區(qū),污染電解液。散狀混合料的使用容易造成生產(chǎn)操作復(fù)雜、難以控制,也劣化了操作環(huán)境。
覆蓋層保溫性能是衡量電解槽能耗水平的一個重要指標(biāo),密封不好將造成鋁液、陽極等的氧化,因此,要求替代傳統(tǒng)的散狀電解質(zhì)氧化鋁混合粉料的定形保溫覆蓋裝置要求良好的保溫及密封性能。同時,由于保溫覆蓋裝置兼具翻轉(zhuǎn)的功能,還要求保溫覆蓋裝置良好整形性能和耐磨性能。
本發(fā)明使用多塊保溫復(fù)合覆蓋裝置覆蓋鋁電解槽整圈槽殼的內(nèi)側(cè)到陽極組的外側(cè)之間,電解質(zhì)液面和側(cè)部爐幫以上,替代傳統(tǒng)用電解質(zhì)氧化鋁混合粉料收邊的側(cè)部覆蓋方式,在相鄰保溫復(fù)合覆蓋裝置的間隙之間,填充柔性保溫材料采用陶瓷纖維繩(氈、毯)、石棉繩等耐火纖維材料,實(shí)現(xiàn)密封和保溫效果。
本發(fā)明的保溫復(fù)合覆蓋裝置主要由耐火材料、保溫材料、耐熱鋼筋網(wǎng)和框架式開閉結(jié)構(gòu)構(gòu)成。耐火材料構(gòu)成保溫復(fù)合覆蓋裝置的工作層,具有耐腐蝕、耐磨和高溫強(qiáng)度好的特點(diǎn),使用的耐火材料如鋁硅系耐火材料、磷酸鹽耐火材料、碳氮化硅、碳化硅、炭素材料、電解產(chǎn)生的電解質(zhì)等,工作層為凹槽式整體成形。保溫材料填充在工作層的凹槽之內(nèi),具有良好的保溫性能,如硅酸蓋板、硅酸鋁纖維棉、陶瓷纖維、珍珠巖等。耐熱鋼筋網(wǎng)位于工作層內(nèi)部或工作層與保溫層的內(nèi)部,增強(qiáng)保溫復(fù)合覆蓋裝置的整體性和抗變形能力??蚣苁介_閉結(jié)構(gòu)位于保溫復(fù)合覆蓋裝置的頂部,分別與保溫覆蓋裝置和安裝在槽沿固定的扣件相連,保證保溫復(fù)合覆蓋裝置可繞扣件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。
附圖說明
圖1是鋁電解槽用爐門式保溫復(fù)合覆蓋裝置示意圖(俯視圖);
圖2是鋁電解槽用爐門式保溫復(fù)合覆蓋裝置示意圖(側(cè)視圖);
圖3是保溫復(fù)合覆蓋裝置及活頁座示意圖。
附圖標(biāo)記說明:1-長側(cè)部復(fù)合覆蓋裝置,2-端部復(fù)合覆蓋裝置,3-電解槽長側(cè)部槽殼,4-陽極,5-電解槽端部槽殼,6-電解質(zhì)液,7-側(cè)部爐幫,8-工作層,9-保溫層,10-耐熱鋼筋網(wǎng),11-柔性保溫材料層,12-框架式開閉結(jié)構(gòu),13-活頁座。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖1-圖3所示,本發(fā)明的覆蓋方法是沿鋁電解槽整圈槽殼的內(nèi)側(cè)到陽極組的外側(cè)之間,電解質(zhì)液6的液面和側(cè)部爐幫以上,及槽罩板以下,配置多塊整體成形的保溫復(fù)合覆蓋裝置,單塊復(fù)合覆蓋裝置可獨(dú)立打開和關(guān)閉,形成沿槽殼整圈完全覆蓋的爐門式保溫覆蓋成套裝置,替代傳統(tǒng)用電解質(zhì)氧化鋁混合粉料收邊的側(cè)部覆蓋方式,同時集成現(xiàn)有粉狀覆蓋料的保溫、集氣和防氧化功能。如圖1所示,長側(cè)部復(fù)合覆蓋裝置1位于電解槽長側(cè)部槽殼3和陽極4外側(cè)之間,端部復(fù)合覆蓋裝置2位于電解槽端部槽殼5和陽極4外側(cè)之間;如圖2所示,長側(cè)部和端部復(fù)合覆裝置層都位于電解質(zhì)液6的液面和側(cè)部爐幫7以上。
如圖3所示,單塊保溫復(fù)合覆蓋層采用凹槽式設(shè)計,近陽極和槽殼以及熔融電解質(zhì)的高溫區(qū)的工作層8,采用耐腐蝕、耐磨和高溫強(qiáng)度好的耐火材料整體成形,如鋁硅系耐火材料、磷酸鹽耐火材料、碳氮化硅、碳化硅、炭素材料、電解產(chǎn)生的電解質(zhì)等,凹槽式工作層內(nèi)是保溫層9,填充保溫性好的保溫材料,如硅酸蓋板、硅酸鋁纖維棉、陶瓷纖維、珍珠巖等,工作層8和保溫層9共同形成覆蓋鋁電解槽槽周邊的保溫復(fù)合覆蓋裝置。在工作層8或者工作層8與保溫層9內(nèi)利用耐熱鋼筋網(wǎng)10加固,增強(qiáng)保溫復(fù)合覆蓋裝置的整體強(qiáng)度和性能。
如圖1、圖2,在相鄰保溫復(fù)合覆蓋裝置之間以及保溫復(fù)合覆蓋裝置與陽極組之間配置柔性保溫材料層11,以彌合保溫復(fù)合覆蓋層之間的接縫,起保溫和密閉作用,柔性保溫材料采用陶瓷纖維繩(氈、毯)、石棉繩等耐火纖維材料。如圖3,單塊保溫復(fù)合覆蓋層外側(cè)上部,配置框架式開閉結(jié)構(gòu)12??蚣苁介_閉結(jié)構(gòu)與保溫復(fù)合覆蓋裝置固定連接,并與安裝在槽殼上的活頁座13(如圖3)活動聯(lián)接,可保證使用專用撬棍翻轉(zhuǎn)保溫復(fù)合覆蓋裝置。
本發(fā)明的實(shí)施步驟如下:
1)在現(xiàn)有運(yùn)行中鋁電解槽內(nèi)進(jìn)行直接改造,將活頁座13按要求安裝在電解槽長側(cè)部槽殼3和端部槽殼5的槽沿上;
2)在鋁電解槽爐幫7上沿槽殼整圈分別安裝長側(cè)部保溫復(fù)合覆蓋裝置1和端部保溫復(fù)合覆蓋裝置2;
3)將保溫復(fù)合覆蓋裝置頂部的框架式開閉結(jié)構(gòu)12與步驟1)中的活頁座13聯(lián)接,實(shí)現(xiàn)保溫復(fù)合覆蓋裝置的翻轉(zhuǎn)功能。
4)按步驟1)、2)、3)安裝完成保溫復(fù)合覆蓋裝置后,在相鄰保溫復(fù)合蓋裝置的縫隙處及保溫復(fù)合蓋裝置與陽極4之間用柔性保溫材料采用陶瓷纖維繩11(氈、毯)、石棉繩等耐火纖維材料進(jìn)行填充,實(shí)現(xiàn)密封和保溫效果。
當(dāng)然,以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例,本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式,凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。