一种连续预焙阳极铝电解生产系统的制作方法

本实用新型涉及一种电解铝生产系统，特别是一种连续预焙阳极铝电解生产系统。

背景技术：

现代电解铝工业，普遍采用预焙阳极生产电解铝。在阳极炭块上表面设有2～4个直径为160～180mm，深为80～110mm的圆槽，俗称炭碗，在阳极组装时炭碗用来安装阳极爪头，并用磷生铁将阳极爪头浇铸在炭碗内，阳极爪头和铝导电杆通过铝钢爆炸焊连接，继而使铝导电杆与阳极炭块紧密连接，组成阳极炭块组。在电解铝生产过程中，阳极炭块会因其与氧化铝电解分解出来的氧气在高温下不断反应释放二氧化碳而不断消耗，因此阳极炭块需定期更换，更换后残余的炭块俗称阳极残极。目前该生产工艺主要存在以下缺点，1)更换新的阳极炭块处于常温态，要放入电解槽内经约24小时预热后才能导电，因此更换阳极炭块会使热损失增大，且换极时对电解槽的工作平稳冲击很大；2)阳极的更换会对铝电解生产形成周期性的影响，破坏电解槽的能量和物料平衡，影响电流效率，增大电耗率；3)为了将阳极爪头与阳极残极分离，需要将磷生铁浇铸处的炭碗敲碎，使阳极残极从阳极爪头脱落以实现分离，该过程不仅耗时，而且工人劳动强度大、效率低；4)更换下的阳极残极产生量一般为铝锭产量的10％～15％，按我国铝锭产量为2600万～2700万吨/年计算，每年产生的阳极残极为260万～390万吨/年，按照阳极炭块2700元/吨计算，每年我国会浪费价值达百亿元的阳极炭块；4)因阳极炭块本身有14％～18％的孔隙率，因此阳极残极内吸附了大量的电解质，电解质的主要成分是氟化盐，含有大量氟化盐的阳极残极对环境污染十分严重；5)在将将阳极爪头浇铸在炭碗内时，为了减少阳极残极浪费，必须尽量把阳极残极烧薄，在阳极炭块寿命末期，阳极炭块的顶面十分接近电解质水平面，受磁场和气流影响，电解质表面不断有强烈的波浪产生，在实际生产过程中，阳极爪头常被电解质侵蚀，阳极爪头的铁元素溶入电解质中，随即进入铝锭，影响成品品质；阳极爪头一般使用寿命在3年左右，这也使生产成本相应增加，且在阳极炭块寿命末期，过薄的阳极残极厚度，必然带来炭极导电不均，进而导致电解槽工况波动，电耗增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种连续预焙阳极铝电解生产方法。本实用新型具有铝电解生产阳极炭块可连续增加，无残极，消除换极对铝电解的影响等特点。

本实用新型的技术方案：一种连续预焙阳极铝电解生产方法，包括阳极炭块，在阳极炭块上开设第二层错位搭接多功能孔槽，承重导电梁穿过第二层错位搭接多功能孔槽，贯通阳极炭块并将其串联挑起，在正在电解的阳极炭块上方放置新的阳极炭块，上下阳极炭块之间涂覆黏结层，通过电解过程中下方阳极炭块的热传导，将阳极炭块烧结在一起。

前述的连续预焙阳极铝电解生产方法，所述承重导电梁通过联固横担连接提挂升降装置，所述阳极炭块烧结在一起后，当电解的阳极炭块烧损接近承重导电梁时，提挂升降装置连接上方阳极炭块的承重导电梁，放开下方阳极炭块的承重导电梁，此时在上方阳极炭块的承重导电梁上连接辅助挂钩，将辅助挂钩下部插入下方阳极炭块的第二层错位搭接多功能孔槽内，勾住下方剩余的阳极炭块，通过辅助挂钩承受下方阳极炭块的重量，保证黏结层在不受拉力的情况下继续烧结。

前述的连续预焙阳极铝电解生产方法，承重导电梁包括梁体A，梁体A与梁体B连接；所述梁体A的连接表面设有顶齿；所述梁体B的连接表面设有顶槽；通过顶齿与顶槽配合错位移动，将梁体A与梁体B张开，使得承重导电梁表面与第二层错位搭接多功能孔槽充分接触。

前述的连续预焙阳极铝电解生产方法，所述承重导电梁上还设置结构和梁体A与梁体B相同的第一辅助梁体与第二辅助梁体，与承重导电梁构成承重导电梁及压紧辅梁工作总成机构，通过第一辅助梁体与第二辅助梁体的张紧将承重导电梁与第二层错位搭接多功能孔槽紧密连接。

前述的连续预焙阳极铝电解生产方法，阳极炭块顶部覆盖保温盖及侧面设置泡沫保温层，防止电解过程中热能流失。

连续预焙阳极铝电解生产系统，包括阳极炭块，在阳极炭块上开设第二层错位搭接多功能孔槽，承重导电梁穿过第二层错位搭接多功能孔槽，贯通阳极炭块在正在电解的阳极炭块上方放置新的阳极炭块，上下阳极炭块之间涂覆黏结层。

前述的连续预焙阳极铝电解生产系统，所述承重导电梁通过联固横担连接提挂升降装置，当电解的阳极炭块烧损接近承重导电梁时，提挂升降装置连接上方阳极炭块的承重导电梁，此时在上方阳极炭块的承重导电梁上连接辅助挂钩，将辅助挂钩下部插入下方阳极炭块的第二层错位搭接多功能孔槽内。

前述的连续预焙阳极铝电解生产系统，所述的梁体A的一端设有梁耳A，另一端设有拉杆A；所述的梁耳A上设有拉杆滑槽A；所述的梁体B的一端设有梁耳B，另一端设有拉杆B；所述的梁耳B上设有拉杆滑槽B；所述的梁体A和梁体B为分段式结构，所述的分段式结构的各梁段间用耦合搭接凸台结构，梁体A有耦合搭接凸台连接，梁体B有耦合搭接凸台连接；所述的梁体A的外表面上设有导电层A；梁体B的外表面上设有导电层B。

前述的连续预焙阳极铝电解生产系统，所述阳极炭块由上而下还设有第一层错位搭接多功能孔槽、第三层错位搭接多功能孔槽和第四层错位搭接多功能孔槽，所述的第一层错位搭接多功能孔槽与第四层错位搭接多功能孔槽在竖直方向一一对应。

前述的连续预焙阳极铝电解生产系统，所述联固横担连接2个以上承重导电梁；所述联固横担连接的承重导电梁穿过1个以上的阳极炭块。

与现有技术相比，本实用新型在阳极炭块的阳极炭块上设有第二层错位搭接多功能孔槽，使用时，将承重导电梁贯通第二层错位搭接多功能孔槽，将阳极炭块串挑起来，并由联固横担连接阳极串组升降装置；通过该结构，替代了炭碗结构；与炭碗结构相比，阳极炭块与其连接结构(指承重导电梁或阳极爪头)的分离无需经过敲碎阳极残极的过程，而是直接将承重导电梁从第二层错位搭接多功能孔槽抽出，因此不仅节约时间，而且使劳动强度降低、效率提高。

本实用新型通过炭块黏结层连接两块阳极炭块(简称上一块和下一块)，生产过程中，下一块进行电解生产，上一块随着生产中温度的升高通过炭块黏结层粘接在一起。当下一块消耗到承重导电梁必须撤出，不然承重导电梁将被电解质侵蚀时，将联固横担连接贯通上一块的承重导电梁，并使联固横担脱离下一块上的承重导电梁，将下一块炭块承重导电梁上的导电小母线一一转接到上一块承重导电梁的相应部位，联固横担、小母线都连接好后，抽出下一块内的承重导电梁，(该过程简称连接转换)。此时，上一块与下一块的剩余部分合并为一个整体(该整体简称中间块)，转接过程中和之后都连续使用中间块进行电解生产，并且再在中间块上叠加粘接一块阳极炭块，且逐步下降，连续消耗，以此实现连续生产；通过该结构，下一块的生产过程也是上一块的缓慢预热过程，预热过程不触及电解质，加极也就不像换极，加极不产生强烈的热、电冲击，使电解生产更平稳。为防止意外掉块(掉极)重大事故的发生，为确保黏结层温度能够达到500～700℃，又提出辅助挂钩，原理如下：当下方阳极炭块烧损时，先用辅助挂钩将下方阳极炭块和上方的承重导电梁连接在一起，使得黏结层能够在不受拉力的情况下继续烧结，阳极炭块继续烧损一大层后的黏结层离电解质越近，温度越高，越牢固。等到黏结层黏结强度能可靠提得起余留的阳极炭块时再撤除辅助挂钩，此时余留的炭块比刚撤除贯通梁时的炭块轻薄了许多。这时撤掉辅助挂钩，既可保证黏结层任何时候都有足够的机械强度和可靠性保证不发生掉块(掉极)的严重事故，同时也能保证贯通梁和挂钩不会被电解质侵蚀。

本实用新型在生产过程中，不需再进行阳极炭块更换，只需连续地增加阳极炭块，从而消除了“更换”对铝电解生产的周期性影响，避免了因“更换”破坏电解槽能量和物料平衡进而影响电流效率造成的电耗增大问题，并使整个阳极部分的工作量大幅减少。

本实用新型在生产中，不产生阳极残极因此极大的节约了生产成本，避免了浪费，而且也避免了吸附者大量氟化盐的阳极残极对环境的污染。除此外本实用新型在生产中，通过连接转换，避免了承重导电梁被电解质侵蚀，同阳极钢爪相比，承重导电梁不存在被电解质侵蚀的问题，防止了承重导电梁中的元素因腐蚀进入电解质而影响铝水品质。本实用新型在生产中不会出现阳极残极厚度过薄的情况，从而避免了因炭极导电不均导致电解槽工况波动进而增加电耗的问题。

现有的预焙阳极炭块在电解生产时，特别是体积大到相当于自焙阳极的预焙阳极炭块，常会在其掌底面中部的位置形成“包块”，“包块”会造成局部电流短路，引起电流效率明显降低；“包块”的形成主要是因为位于阳极炭块底面中部的位置离阳极炭块的边缘过远，使气泡不易排出，从而形成较大的气膜电阻，还导致炭渣聚集在该位置，形成“包块”。为了解决这一问题，本实用新型在阳极炭块上开设第一、二、三、四层错位搭接多功能孔槽，通过该结构，能够有效地接力将气泡排出，通过多层孔槽接力防止了“包块”和较大的气膜电阻的产生，从而提升电流效率。不仅如此，开设上述多功能孔槽，不仅能减小炭块在焙烧过程中的内应力，防止裂纹产生，还能有效释放阳极炭块在电解过程中的内应力，避免因温度变化，内应力不能得到释放而损坏阳极炭块，进而延长了阳极炭块使用寿命。本实用新型还将第一层错位搭接多功能孔槽与第四层错位搭接多功能孔槽在竖直方向上的位置一一对应；通过该结构，在中间块生产时，上一块的第四层错位搭接多功能孔槽与下一块的第一层错位搭接多功能孔槽对齐，形成一条导气槽，通过该槽能够及时及将气体导出。

本实用新型上一块和下一块炭块的槽在叠加时，上一块的第四层错位搭接多功能孔槽和下一块的第一层错位搭接多功能孔槽连接形成了孔，随着阳极的消耗，阳极底掌面不断的上移，两槽连接成的孔变成槽，槽再逐步消失。原本体内的孔也如此，随着阳极的消耗，掌底面不断上移，孔变成槽，槽再逐步消失，因此本实用新型以孔槽统一来命名四层错位搭接的多功能孔或槽。错位搭接的多功能孔槽多、或者少，或多层，同样视为本实用新型的保护范围。多功能孔槽可以是沿一个方向顺向错位搭接，也可以是十字错位搭接，如图3所示。

本实用新型将第二层错位搭接多功能孔槽设置在第一层错位搭接多功能孔槽与第三层错位搭接多功能孔槽间，通过该结构，延迟了连接转换的时间，增加了连续生产的持续时间，有效提高了生产效率。

本实用新型的承重导电梁及压紧辅梁工作总成机构贯通阳极炭块并将其串联挑起，由于承重导电梁及压紧辅梁工作总成机构与阳极炭块贯通孔之间为间隙配合，这势必会造成工作总成机构与阳极炭块间接触不充分，进而影响导电效率。但本实用新型将承重导电梁设置成梁体A和梁体B，梁体A和梁体B通过顶齿与顶槽配合的结构连接，通过该结构，当工作总成机构贯通阳极炭块后，沿水平方向，分别对梁体A和梁体B施加拉力；或单独针对梁体A或梁体B施加拉力，此时顶齿与顶槽在配合斜面上发生错动，进而将梁体A和梁体B张开，使其表面与承重梁贯通孔水平方向内壁充分接触。本实用新型将压紧辅梁设置成第一辅梁体和第二辅梁体，第一辅梁体和第二辅梁体通过顶齿与顶槽配合的结构连接，通过该结构，当工作总成机构贯通阳极炭块后，将压紧辅梁和承重导电梁沿竖直方向压紧；这样不仅有效防止了承重导电梁及压紧辅梁工作总成机构与阳极炭块间发生错动，大大提高了承重导电梁及压紧辅梁工作总成机构与阳极炭块间的导电性。

本实用新型在承重导电梁的梁体A和梁体B的外表面上设置导电层；设置导电层后，在满足导电率的情况下，承重导电梁的横截面积减到最小时也能满足承重要求。不仅如此，在满足阳极炭块的合理电流密度要求下，相应阳极炭块的承重梁的贯穿孔的横截面积也能减至最小。

本实用新型承重导电梁的梁体A和梁体B设置为分段式结构；通过该结构，可以根据承重导电梁沿其长度方向挑起的阳极炭块的块数灵活决定承重导电梁的长度，从而使生产更加灵活，使用更加方便。

本实用新型的压紧辅梁与承重梁的分段结构对应分段，配合承重导电梁使工作总成使用灵活。

附图说明

图1是本实用新型阳极炭块顺向错位搭接结构示意图；

图2是图1侧视方向工作状态示意图；

图3是本实用新型阳极炭块十字错位搭接结构示意图；

图4是本实用新型第一种辅助挂钩工作状态示意图；

图5是本实用新型第二种辅助挂钩工作状态示意图；

图6是本实用新型承重导电梁结构示意图；

图7是承重导电梁打开状态示意图；

图8是承重导电梁的梁体俯视图；

图9是图8的侧视图；

图10是承重导电梁和辅助梁使用状态示意图；

图11是承重导电梁及压紧辅梁工作总成和阳极炭块连接示意图；

图12是阳极炭块的保温层结构示意图；

图13是图12的俯视图。

附图中的标记为：1-阳极炭块，2-第二层错位搭接多功能孔槽，3-第一层错位搭接多功能孔槽，4-第三层错位搭接多功能孔槽，5-第四层错位搭接多功能孔槽，6-炭块黏结层，7-承重导电梁，8-联固横担，9-提挂升降装置，10-辅助挂钩，11-保温盖，12-泡沫保温层，701-梁体A，702-梁体B，703-顶齿，704-顶槽，705-梁耳A，706-梁耳B，707-拉杆滑槽A，708-拉杆滑槽B，709-拉杆A，710-拉杆B，711-导电层A，712-导电层B，713-拉杆螺母A，714-拉杆螺母B，715-梁体耦合搭接凸台A，716-梁体耦合搭接凸台B，717-导电层连接段A，718-导电层连接段B，719-第一辅助梁体，720-第二辅助梁体，721-承重导电梁及压紧辅梁工作总成。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

实施例1。连续预焙阳极铝电解生产系统，如图1-3所示，制作阳极炭块1，在阳极炭块1上开设第二层错位搭接多功能孔槽2，承重导电梁7穿过第二层错位搭接多功能孔槽2，贯通阳极炭块1在正在电解的阳极炭块1上方放置新的阳极炭块1，上下阳极炭块1之间涂覆黏结层6，通过黏结层6连接上下阳极炭块1。

所述阳极炭块1由上而下还设有第一层错位搭接多功能孔槽3、第三层错位搭接多功能孔槽4和第四层错位搭接多功能孔槽5，所述的第一层错位搭接多功能孔槽3与第四层错位搭接多功能孔槽5在竖直方向一一对应。第二层错位搭接多功能孔槽2位于第一层错位搭接多功能孔槽3与第三层错位搭接多功能孔槽4间。

本实用新型上一块和下一块炭块的槽在叠加时，上一块的第四层错位搭接多功能孔槽5和下一块的第一层错位搭接多功能孔槽3连接形成了孔，随着阳极的消耗，阳极底掌面不断的上移，两槽连接成的孔变成槽，槽再逐步消失。原本体内的孔也如此，随着阳极的消耗，掌底面不断上移，孔变成槽，槽再逐步消失，因此本实用新型以孔槽统一来命名四层错位搭接的多功能孔或槽。错位搭接的多功能孔槽多、或者少，或多层，同样视为本实用新型的保护范围。多功能孔槽可以是沿一个方向顺向错位搭接，也可以是十字错位搭接。

如图4-5所示，所述承重导电梁3通过联固横担8连接提挂升降装置9，当电解的阳极炭块1烧损接近承重导电梁7时，提挂升降装置9连接上方阳极炭块1的承重导电梁7，此时在上方阳极炭块1的承重导电梁7上连接辅助挂钩10，将辅助挂钩10下部插入下方阳极炭块1的第二层错位搭接多功能孔槽2内。

如图6-11所示，承重导电梁7包括梁体A701，梁体A701与梁体B702连接；所述梁体A701的连接表面设有顶齿703；所述梁体B702的连接表面设有顶槽704；通过顶齿703与顶槽704配合错位移动，将梁体A701与梁体B702张开，使得承重导电梁7表面与第二层错位搭接多功能孔槽2充分接触。

为了实现承重导电梁3的连接，所述的梁体A701的一端设有梁耳A705，另一端设有拉杆A709；所述的梁耳A705上设有拉杆滑槽A707；所述的梁体B702的一端设有梁耳B706，另一端设有拉杆B710；所述的梁耳B706上设有拉杆滑槽B708；所述的梁体A701和梁体B702为分段式结构，所述的分段式结构的各梁段间用耦合搭接凸台结构，梁体A701有耦合搭接凸台715连接，梁体B702有耦合搭接凸台716连接；所述的梁体A701的外表面上设有导电层A711；梁体B2的外表面上设有导电层B712。

所述承重导电梁7上还设置结构和梁体A701与梁体B702相同的第一辅助梁体719与第二辅助梁体720，与承重导电梁7构成承重导电梁及压紧辅梁工作总成机构，通过第一辅助梁体719与第二辅助梁体720的张紧将承重导电梁7与第二层错位搭接多功能孔槽2紧密连接。

所述的梁体A701和梁体B702为分段式结构，分段式结构的各梁段间用耦合搭接凸台结构，梁体A701有耦合搭接凸台715连接，梁体B702有耦合搭接凸台716连接。

所述的梁体A701的外表面上设有导电层A711；梁体B702的外表面上设有导电层B712。所述的耦合搭接凸台结构715外侧的导电层A711设有导电连接段717；耦合搭接凸台结构716外侧的导电层B712设有导电连接段718。所述第一辅助梁体719与第二辅助梁体720构成的开合压紧辅梁与梁体A701和梁体B702合并工作时，开合压紧辅梁在垂直方向压紧梁体A701和梁体B702，且构成承重导电梁及压紧辅梁工作总成721。

承重导电梁7使用时，将梁体A701，梁体B702，第一辅助梁体719与第二辅助梁体720插入阳极炭块1的第二层错位搭接多功能孔槽2，组成承重导电梁及压紧辅梁工作总成721贯通阳极炭块1的第二层错位搭接多功能孔槽2，贯通后，梁体A701的拉杆A709插入梁体B702的拉杆滑槽B708，梁体B2的拉杆B710插入梁体A701的拉杆滑槽B707内，拉杆A709上旋上拉杆螺母A713，拉杆B710上旋上拉杆螺母B714，拉紧贯穿拉杆滑槽B707和拉杆滑槽B708中的拉杆A709/拉杆B710，使顶齿A703和顶槽B704错动，使梁体A701和梁体B702左右移动，压紧炭块贯通孔的垂直方向内壁；拉动压紧辅梁的拉杆，使第一辅助梁体A719和第二辅助梁体B720上下移动，使压紧辅助梁体和承重导电梁水平方向压紧炭块内壁，由此完成工作总成的压紧锁定工作。

所述联固横担8连接2个以上承重导电梁7；所述联固横担8连接的承重导电梁7穿过1个以上的阳极炭块1。

连续预焙阳极铝电解生产方法，包括阳极炭块1，在阳极炭块1上开设第二层错位搭接多功能孔槽2，承重导电梁7穿过第二层错位搭接多功能孔槽2，贯通阳极炭块1并将其串联挑起，在正在电解的阳极炭块1上方放置新的阳极炭块1，上下阳极炭块1之间涂覆黏结层6，通过电解过程中下方阳极炭块1的热传导，将阳极炭块1烧结在一起。

所述承重导电梁3通过联固横担8连接提挂升降装置9，所述阳极炭块1烧结在一起后，当电解的阳极炭块1烧损接近承重导电梁7时，提挂升降装置9连接上方阳极炭块1的承重导电梁7，放开下方阳极炭块1的承重导电梁7，此时在上方阳极炭块1的承重导电梁7上连接辅助挂钩10，将辅助挂钩10下部插入下方阳极炭块1的第二层错位搭接多功能孔槽2内，勾住下方剩余的阳极炭块1，通过辅助挂钩10承受下方阳极炭块10的重量，保证黏结层6在不受拉力的情况下继续烧结。

承重导电梁7包括梁体A701，梁体A701与梁体B702连接；所述梁体A701的连接表面设有顶齿703；所述梁体B702的连接表面设有顶槽704；通过顶齿703与顶槽704配合错位移动，将梁体A701与梁体B702张开，使得承重导电梁7表面与第二层错位搭接多功能孔槽2充分接触。

如图12和13所示，阳极炭块1顶部覆盖保温盖11及侧面设置泡沫保温层12，防止电解过程中热能流失。