专利名称：高性能铝材料制备用多连续电极电解槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及高性能铝材料制备装置，具体为一种高性能铝材料制备用多连续电极电解槽。
背景技术：
随着国内外能源、航空、航天、军工、交通、电子、家电、计算机等产业快速发展，有力地带动了太阳能电池用铝材、大飞机用铝材、军工用铝材、电子箔、精铝丝、高档灯饰用铝箔、高档化妆用铝箔等产品的需求。这些产品的市场前景广阔，经济效益明显，但对铝的特性要求更高，特别是在铝的纯度(不小于99. 91%)、耐腐蚀性、光反射性、加工性能等方面。但近年来这些产品所涉及的原材料工业并没有随之发展，目前国内外铝电解槽用氧化铝直接生产出来的原铝纯度普遍在99. 6-99. 85%之间，无法满足上述产品对原材料的特种功能要求，而采用三层液电解法或偏析法是以含铝量在99. 70%—99. 90%之间的铝为原材料，经第二次电解或多次偏析生产出高纯度的精铝(不小于99. 95%)，以满足上述产品要求，但存在工艺复杂、均需纯度较高的原铝为原材料，且能耗高，在原铝基础上吨铝产品增加能耗3000-16000度电；成本也高，在原铝基础上吨铝产品成本增加6000-12000元， 造成经济效益不佳的结果。
发明内容
本发明为了解决现有铝电解槽生产出来的铝材料无法满足高性能要求而采用三层液电解法或偏析法存在工艺复杂、能耗高且成本较高的问题，提供了一种高性能铝材料制备用多连续电极电解槽。本发明是采用如下技术方案实现的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，包括连续电极装置、阴极装置及位于连续电极装置上方的金属平台，连续电极装置的数量为一个或多个，单个连续电极装置是由四周侧壁包有铝箔或铝板且前后分布的若干电极本体和电极箱体组成，电极箱体的上部设有套在电极本体四周的一个或多个套状金属框架，金属框架外侧壁设有承重紧固圈，承重紧固圈下侧四周固定有承重钩连接件，电极箱体的下部设有若干上下排列的密封罩板框架，密封罩板框架是由紧贴电极本体四周侧壁的若干密封罩板连接而成，密封罩板上开有若干导电棒孔，导电棒孔内插有一端位于密封罩板外侧、 另一端插入电极本体内的导电棒，导电棒和导电棒孔之间设有与两者紧密接触且插入电极本体内的密封套，最下层的导电棒与承重钩连接件之间设有与两者连接的承重钩，连续电极装置之间或电极本体之间或金属框架与电极本体之间设有套状填料框架，或者打壳下料排气机构，或者填料框架和位于填料框架内部或外部的打壳下料排气机构，填料框架内充填有填料，金属平台的底部和内侧面之间设有相互连通的排气口。打壳下料排气机构是本领域技术人员容易实现的。使用时，直流电通过进电母线，从连续电极装置四周向电极本体供电，通过计算机控制打壳下料排气机构作业，产生的电解废气经打壳下料排气机构排出收集后，进入净化系统处理后排放到大气中；电极本体产生的废气通过电极本体上部的金属平台内侧的排气口，进入排气系统，净化处理后排放到大气中。随着电极本体的消耗，最下层密封罩板框架接近电解质液面，先将密封罩板中的导电棒拔出，然后将最下层的密封罩板全部取出，再将电极箱体上部的金属框架向上拉起一定高度，调整所有承重钩，使新的最下一层导电棒同时均勻受力，最后在顶层密封罩板上方的电极本体四周重新安装一层密封罩板框架，并在最上层密封罩板的导电棒孔内钉上若干带有密封套的导电棒，随着生产连续进行，循环进行上述操作即可，该结构设计一次电解直接生产出含铝量在99. 91%以上的高性能铝材料， 克服了现有铝电解槽生产出来的铝材料无法满足高性能要求而采用三层液电解法或偏析法存在工艺复杂、能耗高且成本较高的问题。打壳下料排气机构包括打壳筒，打壳筒内穿有打击杆，打击杆的下端设有打击头， 打击杆与打壳筒上端之间设有耐高温绝缘密封件，打壳筒的外侧设有由隔离板制成的给料排气空腔，给料排气空腔是由通过分隔板隔开的给料空腔和排气空腔构成的，给料空腔和排气空腔与打壳筒下侧相通，且给料空腔与排气空腔上分别设有给料孔和排气孔。使用时，通过计算机控制打壳气缸动作，带动打击杆和打击头往复运动，打开或扩大下料口，随后定容下料器动作，定容下料器中原材料通过给料孔进入给料空腔，随后经下料口进入电解质中溶解，下料口排出的电解废气通过排气通道进入排气空腔，随后经排气孔进入净化系统处理后排放到大气中。承重紧固圈上连接有紧固板，紧固板上开有若干与密封罩板对应的连接孔，连接孔内穿有紧固螺栓，通过紧固螺栓压紧密封罩板，阻止电极本体外鼓的发生。电极本体内插有若干各种形状的铝板或铝箔，铝板或铝箔内充填有填料，有利于在电极本体中形成排气通道，有利于电解废气顺畅的排出，扩大电解槽容量，提高电流效率，降低能耗。填料为由电解质粉或碎块、冰晶石、氧化铝、壳面碎块、氟化铝制成的填料，阻止电极本体外鼓和氧化，保护好电极本体，有利于电解废气排出。金属框架内侧的四个角部为圆角、直角或斜角，斜角即为与相邻两边均成钝角的角，该结构设计使得电极本体底部的四个角部变为圆角、直角或斜角，电极本体角部为圆角或斜角时，相比直角能减少电极本体的消耗。本发明结构设计合理可靠，下料点处设有打壳下料排气机构，能及时抽走电解产生的废气，使电解产生的废气与电极产生的废气有效分开，降低废气治理难度，有利于废气综合回收利用；电极本体四周设有密封罩板，使穿入的导电棒排列整齐，阻止电极外鼓；电极本体和穿入的导电棒及密封罩板的棒孔之间设有密封件，阻止电极废气无组织逸出，减少废气处理量，减轻废气处理难度；承重钩有效调节最下层导电棒和电极箱体上部分距离， 使导电棒同时受力，减少电极本体裂纹产生和掉块，利于导电本体底掌和铝液面吻合，便于电解槽高效稳定生产；电极本体是由若干块组成，且形状、尺寸各异，利于电解槽大型化，利于电解废气排除，利于节能减排；电极箱体由上下两部分组成，使电极工作过程简便，减少电极工作事故的发生，利于电极长期正常工作；电极本体的填料装置，阻止电极本体被氧化，利于加入到电解槽的原材料快速溶解，通过一次电解直接生产出含铝量在99. 91%以上的高性能铝材料，同时连续电极装置利用电解槽上部的散热将电极焙烧成导电良导体，省去电极成型、焙烧、组装、更换、残极回收处理等工序和相应的对环境和产品质量的污染，具有投资少、工艺简单、运行成本低、质量好、操作简便且节能环保的优点。
图1为本发明的结构示意图； 图2为图1的俯视示意图3为图1的另一种俯视示意图。图中1-阴极装置，2-金属平台，3-电极本体，4-金属框架，5-承重紧固圈，6-承重钩连接件，7-密封罩板框架，8-导电棒，9-承重钩，10-填料框架，11-排气口，12-打壳筒，13-打击杆，14-打击头，15-耐高温绝缘密封件，16-隔离板，17-分隔板，18-给料空腔， 19-排气空腔，20-给料孔，21-排气孔，22-紧固板，23-连接孔，24-铝板。
具体实施例方式高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，包括连续电极装置、阴极装置1及位于连续电极装置上方的金属平台2，连续电极装置的数量为一个或多个，单个连续电极装置是由四周侧壁包有铝箔或铝板且前后分布的若干电极本体3和电极箱体组成，电极箱体的上部设有套在电极本体3四周的一个或多个套状金属框架4，金属框架4外侧壁设有承重紧固圈5，承重紧固圈5下侧四周固定有承重钩连接件6，电极箱体的下部设有若干上下排列的密封罩板框架7，密封罩板框架7是由紧贴电极本体3四周侧壁的若干密封罩板连接而成，密封罩板上开有若干导电棒孔，导电棒孔内插有一端位于密封罩板外侧、另一端插入电极本体3内的导电棒8，导电棒8和导电棒孔之间设有与两者紧密接触且插入电极本体3内的密封套，最下层的导电棒8与承重钩连接件6之间设有与两者连接的承重钩9，连续电极装置之间或电极本体3之间或金属框架4与电极本体3之间设有套状填料框架10，或者打壳下料排气机构，或者填料框架10和位于填料框架10内部或外部的打壳下料排气机构，填料框架10内充填有填料，金属平台2的底部和内侧面之间设有相互连通的排气口 11。打壳下料排气机构包括打壳筒12，打壳筒12内穿有打击杆13，打击杆13的下端设有打击头14，打击杆13与打壳筒12上端之间设有耐高温绝缘密封件15，打壳筒12的外侧设有由隔离板16制成的给料排气空腔，给料排气空腔是由通过分隔板17隔开的给料空腔18和排气空腔19构成的，给料空腔18和排气空腔19与打壳筒12下侧相通，且给料空腔18与排气空腔19上分别设有给料孔20和排气孔21 ；
承重紧固圈5上连接有紧固板22，紧固板22上开有若干与密封罩板对应的连接孔23， 连接孔内穿有紧固螺栓；
电极本体3内插有若干各种形状的铝板M或铝箔，铝板M或铝箔内充填有填料； 填料为由电解质粉或碎块、冰晶石、氧化铝、壳面碎块、氟化铝制成的填料； 金属框架4内侧的四个角部为圆角、直角或斜角。具体实施过程中，填料框架10的高度为10-800cm、宽度为l-59cm，长度不大于金属框架宽度，铝板M或铝箔的厚度为0. 001-50cm ；对于单个连续电极装置，由于填料框架 10和打壳下料排气机构固定于金属框架4内，电极本体3四周形状随填料框架10和打壳下料排气机构的形状变化而改变；当金属框架4为一个时，金属框架4套在所有电极本体3 上，当金属框架4为多个时，金属框架4套在一个或多个电极本体3的四周；对于多个连续电极装置，当填料框架10和打壳下料排气机构固定于金属框架4外时，电极本体3四周形状不随此填料框架10和打壳下料排气机构的形状变化而改变。
权利要求
1.一种高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，包括连续电极装置、阴极装置(1)及位于连续电极装置上方的金属平台(2)，其特征在于连续电极装置的数量为一个或多个， 单个连续电极装置是由四周侧壁包有铝箔或铝板且前后分布的若干电极本体(3 )和电极箱体组成，电极箱体的上部设有套在电极本体(3)四周的一个或多个套状金属框架(4)，金属框架(4)外侧壁设有承重紧固圈(5)，承重紧固圈(5)下侧四周固定有承重钩连接件(6)，电极箱体的下部设有若干上下排列的密封罩板框架(7)，密封罩板框架(7)是由紧贴电极本体(3)四周侧壁的若干密封罩板连接而成，密封罩板上开有若干导电棒孔，导电棒孔内插有一端位于密封罩板外侧、另一端插入电极本体(3)内的导电棒(8)，导电棒(8)和导电棒孔之间设有与两者紧密接触且插入电极本体(3)内的密封套，最下层的导电棒(8)与承重钩连接件(6)之间设有与两者连接的承重钩(9)，连续电极装置之间或电极本体(3)之间或金属框架(4)与电极本体(3)之间设有套状填料框架(10)，或者打壳下料排气机构，或者填料框架(10)和位于填料框架(10)内部或外部的打壳下料排气机构，填料框架(10)内充填有填料，金属平台(2)的底部和内侧面之间设有相互连通的排气口(11)。
2.根据权利要求1所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于打壳下料排气机构包括打壳筒(12)，打壳筒(12)内穿有打击杆(13)，打击杆(13)的下端设有打击头(14)，打击杆(13)与打壳筒(12)上端之间设有耐高温绝缘密封件(15)，打壳筒(12)的外侧设有由隔离板(16)制成的给料排气空腔，给料排气空腔是由通过分隔板(17)隔开的给料空腔(18)和排气空腔(19)构成的，给料空腔(18)和排气空腔(19)与打壳筒(12)下侧相通，且给料空腔(18)与排气空腔(19)上分别设有给料孔(20)和排气孔(21)。
3.根据权利要求1或2所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于 承重紧固圈(5)上连接有紧固板(22)，紧固板(22)上开有若干与密封罩板对应的连接孔 (23)，连接孔(23)内穿有紧固螺栓。
4.根据权利要求1或2所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于 电极本体(3)内插有若干各种形状的铝板(24)或铝箔，铝板(24)或铝箔内充填有填料。
5.根据权利要求3所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于电极本体(3)内插有若干各种形状的铝板(24)或铝箔，铝板(24)或铝箔内充填有填料。
6.根据权利要求1或2所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于 填料为由电解质粉或碎块、冰晶石、氧化铝、壳面碎块、氟化铝制成的填料。
7.根据权利要求5所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于填料为由电解质粉或碎块、冰晶石、氧化铝、壳面碎块、氟化铝制成的填料。
8.根据权利要求1或2所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于 金属框架(4)内侧的四个角部为圆角、直角或斜角。
9.根据权利要求7所述的高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，其特征在于金属框架(4)内侧的四个角部为圆角、直角或斜角。
全文摘要
本发明具体为一种高性能铝材料制备用多连续电极电解槽，解决了现有铝电解槽生产出来的铝材料无法满足高性能要求的问题。单个连续电极装置是由若干电极本体和电极箱体组成，电极箱体的上部设有金属框架，金属框架外侧壁设有承重紧固圈，承重紧固圈下侧固定有承重钩连接件，电极箱体的下部设有密封罩板框架，密封罩板之间穿有导电棒，最下层的导电棒与承重钩连接件之间设有承重钩，金属框架内设有填料框架和打壳下料排气机构的一种或两种，金属平台上设有排气口。本发明省去电极成型、焙烧、组装、更换、残极回收处理等工序和相应的对环境污染，具有投资少、工艺简单、运行成本低、操作简便且节能环保的优点。
文档编号C25C3/08GK102534669SQ201210005589
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者党建平, 李志华 申请人:山西关铝股份有限公司