[發明專利]預熱連接器

無效

• 申請號: 201380021788.8
• 申請日: 2013-04-12
• 公開（公告）號: CN104254645A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: P·邦
• 申請（專利權）人: 力拓艾爾坎國際有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08;C25C3/16
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

本發明涉及：一種預熱連接器——其用于在電解池的預熱階段期間將一個陽極桿電連接到該電解池的一個陽極框；一種裝備有此預熱連接器的電解池；以及，一種用于將陽極桿電連接到所述電解池的陽極框以預熱所述電解池的方法。

按照慣例，鋁的工業生產是通過在電解池中使用霍爾赫魯特(Hall-Héroult)方法將溶解在熔融冰晶石電解液中的鋁土電解實現的。電解池通常包括具有耐火襯里的金屬盒。由碳質材料制成的陰極被放置在盒的底部。

在生產鋁的連續操作模式中，在此期間生產鋁，陰極被覆蓋以一層液體鋁和一個電解浴，而由碳質材料制成的陽極被部分地浸沒在電解液中。每個陽極被固定到陽極桿的一端。將陽極桿由也被稱為“連接器”的電連接和機械連接系統連接到陽極框。在下文中，用于在電解池的連續操作模式期間將陽極桿電連接和機械連接到陽極框的這些連接器，將被指定為永久連接器。

陽極框與一個上層結構成整體，該上層結構由混凝土樁支撐，所述混凝土腿擱置在所述盒上并且充當在所述盒和所述上層結構間的電絕緣體。隨著電解反應進行，陽極在電解液中被消耗，為調整陽極的位置，按照慣例，陽極框是相對于上層結構可移動的。

按照慣例，在電解池的連續操作模式前是將電解池預熱的階段，該階段被設計為將電解池從起初的冷狀態帶到大約960℃的操作溫度。由于溫度的逐漸增長，此預熱階段使得可以避免對陰極的冷熱沖擊(chocs?thermiques)，對陰極的冷熱沖擊會縮短電解池的壽命。

已知，特別地是從專利US7485215得知，這個預熱階段可以通過在陰極上放置一層碳質材料來實現，該碳質材料用于在電流通過電解池時借助于電阻(焦耳效應)加熱電解池。因此，不同于在連續操作模式時，電解池在預熱時不含有液態電解浴，且陽極不是從上層結構懸掛下來而是擱置在碳質材料層上。

為了在電池預熱階段期間賦予電解電流適當的路徑，規定在陽極框和每個陽極桿間確保高質量的電接觸。在陽極框和陽極桿間的不良接觸可能導致增加的壓降，產生對于操作員有危險且可能會損壞接觸表面的電弧，或者該不良接觸可能導致電解電流偏轉進入放置在附近的不適合的元件，該元件因此可能會熔化。

此外，由于逐漸升高的溫度而導致的陰極、盒、上層結構、陽極和陽極桿的膨脹必須被納入考慮，以使得此膨脹不會產生對電解池的有害的機械應力。若未能充分考慮此膨脹以及因此對電解池的部件引起的相對運動，可能導致將機械應力傳遞到支撐混凝土下層結構的支腳并且造成支腳斷裂。

在預熱階段使用用于將陽極桿電連接到陽極框的系統是已知的；這些系統在下文中被稱為預熱連接器，以保證在陽極桿和陽極框之間的高質量電接觸，并且允許陽極桿的相對于陽極框的運動以容納陽極桿和陽極框的膨脹。

然而，現有的預熱連接器一旦預熱結束就必須被移除，以允許與此電解池的連續操作模式相適合的永久連接器被裝配。除了在移除預熱連接器以及繼續地裝配永久連接器時浪費的時間外，這還會導致對在陽極桿和陽極框間的接觸的質量的損害。一旦預熱連接器已被移除，且只要永久連接器尚未被定位和緊固，在陽極桿和陽極框間的電連接的質量就得不到很好的保證。

此外，大多數現有的預熱連接器被證明難于操縱，這是由于它們的尺寸、重量以及環繞著電解池的強磁場。所以，將它們裝配和取走(對于電解池中的陽極桿，至少一個預熱連接器)以實現所述預熱階段是相對耗時、危險且涉及許多操作員的，此外操作員還必須輔以特殊的、昂貴的裝備來操縱這些預熱連接器。

在預熱連接器的裝配或取出操作期間在場的操作員的數量、這些操作的持續時間、所需的裝備當不使用時放置在地板上，以及執行這些操作時的困難環境，都使得操作員的任務變得復雜和繁瑣。

最后，已知的預熱連接器往往需要大量且昂貴的保養，以保持它們正常運作。

從專利文獻GB2111082A也得知了一種連接器，其既充當永久連接器又充當預熱連接器。除了這些連接器外，還有框升舉連接器(connecteurs?de?relevage?de?cadre)，其允許在將陽極桿止動并且斷開連接器之后將陽極框升舉，其中陽極桿的止動是通過框升舉連接器實現的。這些框升舉連接器被用來將陽極抵靠著在短時間段內傳導電解電流的所述上層結構的一個靜止部分而止動，且這些框升舉連接器不能被用作允許陽極運動的預熱連接器。然而，GB2111082A的設備在經濟上不可行，且使用和維護過于復雜。

本發明致力于通過提出一種易于操縱和維護的預熱連接器來緩解這些缺陷中的一些或全部，將在陽極桿和陽極框之間的接觸的質量惡化的風險降低，包括在電解池的預熱階段和電解池的連續操作模式的開始之間的過渡期間。