[實用新型]一種鋁電解槽氧化鋁下料裝置

有效

• 申請號: 201220262915.6
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN202626312U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 張紅亮;楊帥;李劼;鄒忠;丁鳳其;賴延清
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25C3/14
• 分類號: C25C3/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本實用新型公開了一種鋁電解槽氧化鋁下料裝置；屬于鋁電解技術領域。

背景技術

傳統霍爾-埃魯特法（Hall-Héroult）鋁電解工藝一直是工業煉鋁的唯一方法。在傳統鋁電解槽中，氧化鋁作為主要原料被加入到鋁電解槽的熔體中。向電解槽中加入的氧化鋁原料，在電解質熔體中完成分散與溶解，到達電極反應的界面參加電化學反應而被還原生成液態熔融鋁，鋁液由于密度高于電解質而沉降到電解質層以下形成鋁液層，最終作為產物通過間歇式的虹吸操作離開鋁電解槽。氧化鋁在電解質中的輸運及溶解對于維持電解槽穩定及降低電解槽能耗都有著極為重要意義；對于氧化鋁輸運及溶解情況不好的電解槽來說，不但會因局部氧化鋁濃度過低而誘發陽極效應（導致能耗升高并排放PFC溫室效應氣體），而且會因部分氧化鋁不及時溶解而產生局部沉淀，從而嚴重影響電解過程的穩定性，進而導致能耗升高、電流效率降低，甚至導致電解槽無法正常運行。此外，氧化鋁的擴散及溶解過程是一個強烈的吸熱過程，故在下料后往往伴隨著電解質局部區域的溫度大幅降低，從而影響電解槽熱穩定性，降低電解槽的槽壽命。

20世紀60年代點式下料技術出現以前，電解槽的下料一般由人工間歇式完成，電解工在每個工作日進行數次加料操作，每次加料量達到100kg以上。由于每次加料量極大，引起下料后的一段時間內電解質局部或全部出現大幅降溫，而電解質溫度的降低進一步惡化其對氧化鋁的輸運與溶解能力，導致部分氧化鋁不能及時被輸運溶解而沉降到槽底形成沉淀。一方面沉淀的存在使得槽電阻上升并且改變了鋁液中的電流的走向而引起水平電流的增加，進而導致作為磁流體的鋁液界面劇烈波動；另一方面由于槽內氧化濃度不能精確控制，因此容易導致陽極效應頻發，既增大了電解過程的能耗，又排放大量含氟污染物。

20世紀80年代發展起來的點式下料裝置，它由槽上料箱和點式下料器組成。料箱上部與原料輸送管相通，原料通過現代氣力輸送系統直達槽上料箱。點式下料器安裝在料箱的下側部。由打殼裝置和下料裝置兩個部分組成，或者是將打殼與下料集合在一起的“二合一”裝置，其中打殼裝置實現在電解槽結殼表面上打開一個孔穴，下料裝置實現將其定容室中的氧化鋁通過打開的孔穴卸入電解質中。點式下料器動作一次向電解槽添加少量且定量的氧化鋁，每次下料的典型加料量為0.5-3kg，一般地，正常下料間隔時間在1.5-3min的范圍。由于下料間隔很短，點下料技術常被稱為“準連續”或“半連續”下料技術，基本滿足現代鋁電解工藝對氧化鋁濃度控制的要求。

隨著現代鋁電解槽容量的增大，且鋁業界為追求電解槽節能所推行的低極距工藝，再加上部分鋁廠為抑制槽內鋁液的波動而采取了減弱槽內熔體流動的設計，使得現行的基于點式下料的準連續下料方法所加入電解質中的氧化鋁在下料后越來越難以在槽內輸運及分散；此外，現行國內鋁電解槽也在逐步向低溫低過熱度的工藝路線靠攏也使得氧化鋁的溶解過程更加困難，導致槽內氧化鋁濃度空間分布差異大、濃度波動較為明顯、槽熱平衡波動大、沉淀及局部陽極效應時有發生。因此，對于加快氧化鋁在槽內電解質中的輸運、分散及溶解，從而形成均勻穩定的氧化鋁濃度場，不僅關系著現代大型槽開發及新工藝路線能否成功，同時也是一項減小電解能耗及污染的重要手段。

自點式下料技術出現以來，鋁電解槽的設計人員與研究人員一直沿用這種點式下料技術作為氧化鋁下料的方式，相對于更為原始的邊部下料，這種點式下料方法所具有的優點最初被認為已經解決了電解槽的下料問題。然而，隨著鋁電解技術的發展，這種點式下料方法開始暴露出其單次下料量仍然較大、連續性差等問題。受限于現行下料器必須要安裝打殼錘頭及其氣動裝置進行打殼作業、氧化鋁物料槽上輸送裝置等只能布置極為有限的數量這一固有缺陷，設計與研究人員把解決氧化鋁濃度空間分布差異大、濃度波動較為明顯、槽熱平衡波動大、沉淀及局部陽極效應等問題的重心集中在了優化鋁電解槽控制系統、電解工藝或者改變槽結構上，以期能夠解決以上問題，卻從來沒有突破過現行下料裝置所具有的固有缺點這一基礎性問題的解決。本實用新型所公開的內容，即是針對點式下料裝置本身的固有缺點，提出一種新的下料裝置，以促進上述問題的解決。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術之不足而提供一種結構設計合理、電解槽工作時槽內氧化鋁濃度穩定、空間均勻性好、沉淀少、效應系數低、熱平衡波動小、綜合能耗低、槽壽命長的鋁電解槽氧化鋁下料裝置。