本發(fā)明涉及一種電解鋁生產(chǎn)方法，特別是一種預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的方法及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代電解鋁工業(yè)，普遍采用預(yù)焙陽極生產(chǎn)電解鋁。在陽極炭塊上表面設(shè)有2～4個(gè)直徑為160～180mm，深為80～110mm的圓槽，俗稱炭碗，在陽極組裝時(shí)炭碗用來安裝陽極爪頭，并用磷生鐵將陽極爪頭澆鑄在炭碗內(nèi)，陽極爪頭和鋁導(dǎo)電桿通過鋁鋼爆炸焊連接，繼而使鋁導(dǎo)電桿與陽極炭塊緊密連接，組成陽極炭塊組。在電解鋁生產(chǎn)過程中，陽極炭塊會因其與氧化鋁電解分解出來的氧氣在高溫下不斷反應(yīng)釋放二氧化碳而不斷消耗，因此陽極炭塊需定期連接，連接后殘余的炭塊俗稱陽極殘極。目前該生產(chǎn)工藝主要存在以下缺點(diǎn)，1）連接新的陽極炭塊處于常溫態(tài)，要放入電解槽內(nèi)經(jīng)約24小時(shí)預(yù)熱后才能導(dǎo)電，因此連接陽極炭塊會使熱損失增大，且換極時(shí)對電解槽的工作平穩(wěn)沖擊很大；2）陽極的連接會對鋁電解生產(chǎn)形成周期性的影響，破壞電解槽的能量和物料平衡，影響電流效率，增大電耗率；3）為了將陽極爪頭與陽極殘極分離，需要將磷生鐵澆鑄處的炭碗敲碎，使陽極殘極從陽極爪頭脫落以實(shí)現(xiàn)分離，該過程不僅耗時(shí)，而且工人勞動強(qiáng)度大、效率低；4）連接下的陽極殘極產(chǎn)生量一般為鋁錠產(chǎn)量的10%～15%，按我國鋁錠產(chǎn)量為2600萬～2700萬噸/年計(jì)算，每年產(chǎn)生的陽極殘極為260萬～390萬噸/年，按照陽極炭塊2700元/噸計(jì)算，每年我國會浪費(fèi)價(jià)值達(dá)百億元的陽極炭塊；4）因陽極炭塊本身有15%～18%的孔隙率，因此陽極殘極內(nèi)吸附了大量的電解質(zhì)，電解質(zhì)的主要成分是氟化鹽，含有大量氟化鹽的陽極殘極對環(huán)境污染十分嚴(yán)重；5）在將將陽極爪頭澆鑄在炭碗內(nèi)時(shí)，為了減少陽極殘極浪費(fèi)，必須盡量把陽極殘極燒薄，在陽極炭塊壽命末期，陽極炭塊的頂面十分接近電解質(zhì)水平面，受磁場和氣流影響，電解質(zhì)表面不斷有強(qiáng)烈的波浪產(chǎn)生，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，陽極爪頭常被電解質(zhì)侵蝕，陽極爪頭的鐵元素溶入電解質(zhì)中，隨即進(jìn)入鋁錠，影響成品品質(zhì)；陽極爪頭一般使用壽命在3年左右，這也使生產(chǎn)成本相應(yīng)增加，且在陽極炭塊壽命末期，過薄的陽極殘極厚度，必然帶來炭極導(dǎo)電不均，進(jìn)而導(dǎo)致電解槽工況波動，電耗增加。要想改進(jìn)現(xiàn)有陽極炭塊的使用方式，實(shí)現(xiàn)無殘極的生產(chǎn)，以降低成本，不僅僅是改進(jìn)陽極炭塊，必須是將陽極炭塊相關(guān)的整套系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，而現(xiàn)有的鋁電解槽如果要停槽改造，電解槽上部結(jié)構(gòu)及底部槽殼內(nèi)的耐火保溫結(jié)構(gòu)、陽極棒、陰極炭塊等完全報(bào)廢，損失巨大，而電解槽上方的母線、龍門架等結(jié)構(gòu)重新制造的費(fèi)用也十分高昂。申請人之前也做了大量研究，并申請了一系列的專利，將陽極炭塊與鋼爪的連接采用機(jī)械連接，用于實(shí)現(xiàn)陽極炭塊的連續(xù)使用。但仍然存在陽極炭塊和鋼爪結(jié)構(gòu)改動大，使用不方便的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的方法及結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)無殘極生產(chǎn)，改造成本低等特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的方法，陽極的炭塊本體頂部炭碗通過鋁水澆鑄連接鋼爪，在電解槽中的炭塊本體燒損到需要連接新陽極時(shí)，舊炭塊本體炭碗中的鋁水已經(jīng)融化，將鋼爪取出，此時(shí)舊炭塊本體通過炭塊四周的覆蓋料與電解質(zhì)的凝結(jié)層承重，將新的炭塊本體放置在舊炭塊本體上方，通過新炭塊本體底部的固定凸頭和舊炭塊本體的炭碗將新舊炭塊本體連接，鋼爪通過鋁水澆鑄固定在新炭塊本體的炭碗內(nèi)。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的方法，所述鋼爪上設(shè)有張緊機(jī)構(gòu)，在鋁水融化時(shí)固定炭塊本體。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的方法，所述炭塊本體的炭碗內(nèi)設(shè)有固定環(huán)槽，與張緊機(jī)構(gòu)配合固定。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的方法，所述炭塊本體頂部和底部分別設(shè)置凸塊和凹槽，凸塊和凹槽之間涂覆糊料將新舊炭塊本體固定連接。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的結(jié)構(gòu)，包括陽極的炭塊本體，炭塊本體頂部設(shè)有炭碗，底部設(shè)有固定凸頭，新舊炭塊本體通過炭碗和固定凸頭定位連接。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的結(jié)構(gòu)，所述炭塊本體頂部和底部分別設(shè)置凸塊和凹槽。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的結(jié)構(gòu)，還包括鋼爪，鋼爪上設(shè)有張緊機(jī)構(gòu)，張緊機(jī)構(gòu)包括與鋼爪連接的卡件，卡件上設(shè)有插入炭碗的緊固塊，卡件連接用于移動緊固塊的支架。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的結(jié)構(gòu)，所述卡件和緊固塊置于鋼爪內(nèi)的安裝槽內(nèi)。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的結(jié)構(gòu)，所述支架連接轉(zhuǎn)桿，支架和轉(zhuǎn)桿的連接部分別設(shè)有嚙合的鋸齒帶和鋸齒端, 所述支架連接滑動桿，滑動桿通過支架連接卡件。

前述的預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的結(jié)構(gòu)，所述卡件為轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸下方連接支架上端，支架下端設(shè)有緊固塊；所述支架和緊固塊置于鋼爪內(nèi)的安裝槽內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將陽極炭塊與鋼爪的連接改為鋁水澆鑄，輔以機(jī)械連接，由于鋁的熔點(diǎn)在660度，而電解槽中溫度高達(dá)950度，隨著鋁電解工藝的進(jìn)行，陽極炭塊不斷消耗，通過陽極炭塊的熱傳導(dǎo)，使得炭塊本體炭碗中的鋁融化，把輔助的機(jī)械爪頭收緊后，即可將鋼爪及輔助機(jī)械爪頭整體取出，此時(shí)的陽極炭塊，通過炭塊四周的覆蓋料與電解質(zhì)的凝結(jié)層承重固定。通過新炭塊本體底部的固定凸頭和舊炭塊本體的炭碗將新舊炭塊本體連接，鋼爪通過鋁水澆鑄固定在新炭塊本體的炭碗內(nèi)，此時(shí)舊炭塊本體炭碗中的鋁水作為導(dǎo)電材料，提高陽極炭塊的導(dǎo)電率。在舊炭塊本體炭碗中鋁融化過程中，通過鋼爪的張緊機(jī)構(gòu)和炭碗的固定環(huán)槽配合進(jìn)行固定，此時(shí)炭塊本體已經(jīng)大部分燒損，而且有部分浸入電解質(zhì)中承重，因此張緊機(jī)構(gòu)的承重要求降低，結(jié)構(gòu)更加簡單和靈活。炭塊本體頂部和底部分別設(shè)置凸塊和凹槽，新舊炭塊本體上下連接時(shí)，通過涂覆糊料，再利用炭塊本體的導(dǎo)熱，將糊料燒結(jié)，使新舊炭塊本體固定在一起。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)焙陽極炭塊無殘極生產(chǎn)的連續(xù)使用，使用鋼爪的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的相比，僅增加張緊機(jī)構(gòu)，無需炭塊連接輔助掛鉤等結(jié)構(gòu)；因借助炭塊四周的覆蓋料與電解質(zhì)的凝結(jié)層承重，無需打殼就可實(shí)現(xiàn)接極工作，電解車間的工作量大幅減少，且工作時(shí)工人不需面對950℃的高溫工作了?？山档同F(xiàn)有鋁電解廠的改造成本，同時(shí)可減少電解車間的運(yùn)營成本，改善工作環(huán)境。本發(fā)明申請人之前申請的一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，申請?zhí)枮?01610104972.4，采用四周裸露的T形連接凸頭，另一件專利一種預(yù)焙陽極鋁電解連續(xù)生產(chǎn)方法及結(jié)構(gòu)，申請?zhí)枮?01610526791.0，采用內(nèi)藏式L型連接，鋼爪與陽極炭塊均采用機(jī)械式連接，而且需要輔助掛件。本申請進(jìn)一步簡化了鋼爪與陽極炭塊的結(jié)構(gòu)，降低了改造成本，使用更加方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是炭塊本體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明張緊機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的俯視圖；

圖5是雙向張緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明張緊機(jī)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6的俯視圖。

附圖中的標(biāo)記為：1-炭塊本體，2-鋼爪，3-炭碗，4-固定凸頭，5-張緊機(jī)構(gòu)，6-固定環(huán)槽，7-凸塊，8-凹槽，501-卡件，502-緊固塊，503-鋸齒帶，504-支架，505-安裝槽，506-鋸齒端，507-轉(zhuǎn)桿，508-滑動桿。

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)一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。

實(shí)施例1。預(yù)焙陽極鋁電解在線連接陽極的結(jié)構(gòu)，包括陽極的炭塊本體1，炭塊本體1頂部設(shè)有炭碗3，底部設(shè)有固定凸頭4，新舊炭塊本體1通過炭碗3和固定凸頭4定位連接。

所述炭塊本體1頂部和底部分別設(shè)置凸塊7和凹槽8。

還包括鋼爪2，鋼爪2上設(shè)有張緊機(jī)構(gòu)5，如圖3-7所示，張緊機(jī)構(gòu)5包括與鋼爪2連接的卡件501，卡件501上設(shè)有插入炭碗的緊固塊502，卡件501連接用于移動緊固塊502的支架504。所述卡件501和緊固塊502置于鋼爪2內(nèi)的安裝槽505內(nèi)。

張緊機(jī)構(gòu)5可采用多種機(jī)械結(jié)構(gòu)完成移動緊固塊502的功能。

如圖3-5所示，所述支架504連接轉(zhuǎn)桿507，支架504和轉(zhuǎn)桿507的連接部分別設(shè)有嚙合的鋸齒帶503和鋸齒端506, 所述支架504連接滑動桿508，滑動桿508通過支架504連接卡件501。如圖5所示，可通過一個(gè)轉(zhuǎn)桿507，帶動兩側(cè)的支架實(shí)現(xiàn)多個(gè)鋼爪雙向的緊固。

滑動桿508與卡件501連接固定，滑動桿508與支架504活動連接，實(shí)現(xiàn)支架504的移動。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)桿507，在嚙合的鋸齒帶503和鋸齒端506作用下，帶動支架504移動，實(shí)現(xiàn)緊固塊502的移動。

如圖6和7所示，所述卡件501為轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上方與鋼爪連接，可繞連接位置轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動軸下方連接支架504上端，支架504下端設(shè)有緊固塊502；所述支架504和緊固塊502置于鋼爪內(nèi)的安裝槽505內(nèi)。

通過卡件501轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動，帶動支架504，帶動緊固塊502移動。

工作原理如下，陽極的炭塊本體1頂部炭碗3通過鋁水澆鑄連接鋼爪2，在電解槽中的炭塊本體1燒損到需要連接新陽極時(shí)，舊炭塊本體1炭碗3中的鋁水已經(jīng)融化，將鋼爪2取出，此時(shí)舊炭塊本體1通過炭塊四周的覆蓋料與電解質(zhì)的凝結(jié)層承重，將新的炭塊本體1放置在舊炭塊本體1上方，通過新炭塊本體1底部的固定凸頭4和舊炭塊本體1的炭碗3將新舊炭塊本體1連接，鋼爪2通過鋁水澆鑄固定在新炭塊本體1的炭碗3內(nèi)。

為了固定炭塊本體1，所述鋼爪2上設(shè)有張緊機(jī)構(gòu)5，在鋁水融化時(shí)固定炭塊本體1。所述炭塊本體1的炭碗3內(nèi)設(shè)有固定環(huán)槽6，與張緊機(jī)構(gòu)5配合固定。使用時(shí)，張緊機(jī)構(gòu)5可活動的緊固部件（緊固塊502）插入固定環(huán)槽6中，將炭塊本體1固定。

所述炭塊本體1頂部和底部分別設(shè)置凸塊7和凹槽8，凸塊7和凹槽8之間涂覆糊料將新舊炭塊本體1固定連接，利用舊炭塊本體1的余熱以及電解過程中產(chǎn)生的熱能，將新舊炭塊本體1燒結(jié)在一起。