[發明專利]陽極支承裝置

無效

• 申請號: 200680009254.3
• 申請日: 2006-03-22
• 公開（公告）號: CN101155947A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 英戈·拜爾
• 申請（專利權）人: BHP比利頓創新公司
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06;C25C3/10;C25C3/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 王景剛;王冉

技術領域

本發明涉及在比如生產鋁的電解槽內用于支承陽極的裝置和方法，特別涉及用于調整這些陽極在電解槽內的位置的裝置和方法。

背景技術

通過霍爾-艾魯(Hall-Heroult)過程電解氧化鋁以產生鋁已經眾所周知并且該過程包括電化學反應。該處理過程包括電解槽，電解槽包括具有多個陰極和陽極的電解池。將氧化鋁供給到冰晶石基電解液中，在其中氧化鋁可溶解。電解液溫度在940℃與970℃之間時電解過程最為有效。陽極包括含碳的陽極塊和鋁桿，其提供與陽極懸掛在其上的陽極臂的機械上和電學上的連接。陽極局部地浸入到電解液中以提供電流通過的陽極和陰極間分開的距離。在電解過程中，鋁產生在陰極，并且在陰極的頂部形成熔化的鋁層，同時冰晶石電解液漂浮在鋁層的上部。為了電解槽的高效操作，陽極和陰極間的間隙應該設定且保持在預定的優選距離或優選范圍內。如果陽極和陰極間的間隙太大，這將產生電極間巨大的電壓下降，導致在電解槽內產生不期望的增加的功率。如果間隙太小，那么電解過程變得不穩定且效率低下。

對于傳統的含碳陽極，在電化學反應期間陽極塊被持續地消耗主要產生CO₂氣體。持續消耗陽極的結果是隨著時間的過去陽極和陰極間的間隙將增大。為了保持間隙距離，持續地監控電解槽電壓，并且周期性地重設陽極的位置以保持優選的陽極和陰極間的間隙。

由于持續的消耗，陽極具有有限的大約四周的壽命，之后它們必須由新的陽極替換。本領域技術人員應該理解，在短暫的時期內改變多于電解槽內的所有陽極中的一個將導致嚴重地干擾化學和熱過程。因此，傳統的實踐是在給定的電解槽內每天僅僅改變一個陽極，使得電解槽的每個陽極具有不同的在零到大約28天之間的使用時期。

在傳統的電解槽設計中，稱為陽極臂的可移動陽極支承由上部結構支承。陽極直接夾緊到陽極臂上，其提供機械支承及供應電流到陽極。傳統地，每個陽極的單獨夾鉗用于機械固定以及使陽極桿與陽極臂電接觸。陽極與在陰極頂部上的鋁層之間的距離可通過升高且降低整個陽極臂而調整。因此，在陽極的可操作壽命期間，需要升高且降低陽極臂來保持陽極和陰極間的間隙在優選的范圍內。

由于陽極的消耗，陽極臂向下的運動通常會發生且在大約每天15到20mm范圍內變動。陽極臂向下運動的結果是兩到三周以后到達上部結構上最低的可能位置，并且此后在暫時設置在電解槽上層結構的頂部的輔助陽極升高臂的幫助下升高。陽極升高臂裝備有保持陽極定位的裝置，然而陽極夾鉗由操作者手動打開以允許陽極臂向后移動到其上部位置。當陽極臂到達其上部位置，所有的陽極夾鉗必須由操作者再次關閉。

這些夾緊裝置也在陽極桿上施加了較大的橫向壓力，以保持陽極桿和陽極臂之間的電氣接觸，同時陽極臂向上行進，沿陽極桿滑動。升高陽極的過程引起巨大的安全危險，因為施加在陽極臂上的壓力可減小，導致陽極桿和陽極臂之間的電氣接觸的損失。在此情況下，由于電路斷開，將產生危險的電弧，直到鋁的分站(substation)熔化工廠(plant)跳閘機構。在這種情況下，執行陽極臂上升的操作者處于燒傷傷害的危險中。

因此，本發明的目的提供用于自動地升高陽極臂而不需要人介入的裝置，其處理了現有裝置的一個或多個問題。

發明內容

在本發明的一方面，提供，

一種用于在電解槽內將陽極支承在陰極上方的裝置，其包括上部結構，其上附著有多個單獨陽極的陽極臂，每個陽極具有用于通過主夾鉗附著至陽極臂的各自的陽極桿，陽極臂可調整地安裝至上部結構，

用于每個陽極桿的輔助夾鉗，以及至少一個由上部結構支承的電氣臂，電氣臂具有在電氣臂和陽極桿之間提供電氣連接的接插件。

在本發明的這方面的優選形式中，輔助夾鉗相對于上部結構固定定位。

不同于所有通常已知的電解槽技術，本發明的陽極臂僅僅是機械固定到陽極桿以提供陽極的垂直運動，從而用于控制陽極和陰極間的間距。陽極臂不再執行導電至陽極的任務。此任務由至少一個電氣臂提供，其優選地固定在多個柔性件和電解槽上部結構的頂部中心。這些柔性件優選地由多個鋁箔制成，其焊接到電氣臂上，并且通過螺栓或夾緊連接附著到陽極桿的頂部。

這樣，機械固定和陽極的高度的調整的任務可保持分開成電氣連接到陽極桿。因此，對于電氣臂提供了不間斷的電氣接觸，同時對于可移動的陽極臂提供了陽極桿的更安全固定。