一种铝电解自动可控下料装置的制作方法

本发明属于铝电解技术领域，尤其涉及一种铝电解自动可控下料装置。

背景技术：

现行预焙铝电解槽下料方法是通过槽控系统控制打壳锤头定期打击下料口以保持下料口畅通，铝电解槽打壳下料装置的打壳气缸固定于铝电解槽上部，和供料箱相联通，通过气缸驱动打壳锤头在覆盖料上打出下料的通孔，使得氧化铝料箱通过该下料口将氧化铝粉加入到铝电解槽内，而电解过程中产生的气体也经该下料口溢出，在电解槽阳极中缝处打通覆盖料结壳面后形成的下料口又称“火眼”。

近年各种节能新技术不断涌现使电解铝的能耗逐年降低，随着能耗降低，电解槽散热量大幅减少，生产过程经常出现锤头长包、下料口不畅通、下料堵塞，氧化铝料未进入电解质而堆积在壳面上，参与反应的氧化铝量大幅减少，导致阳极效应频发。下料卡堵的原因是由于打壳气缸固定安装在铝电解槽上，它的打壳行程和打壳深度是设定不变的，但是铝电解槽内电解质液和铝液的水平及壳面高度会发生变化，从而产生较大的缺陷，如锤头运行的下止点较低时，插入电解质液层深，使得打壳锤头粘结电解质而长包，进而无法击破结壳，导致下料受阻。并且锤头随着使用次数增多，会产生磨损，导致无法击穿覆盖料结壳层，无法形成下料口，也会造成氧化铝下料和气体溢出通道的堵塞。

电解槽的卡堵不仅使效应频发，运行不稳定，增大散热，增加劳动强度，同时降低电解槽的集气效率，效应期间还产生大量的温室气体pfcs，增大环境污染。为了维护铝电解的正常生产，处理电解槽的卡堵，企业要配备工人定期对打壳装置和下料口进行维护，需要电解操作工打开槽罩板，人工捣打下料口使下料口畅通，同时人工打掉锤头包，从而保证下料口形状规整和下料畅通，这些作业内容包括：

(1)采用钢钎侧部击打的方式，清理打壳锤头粘结长包，使打壳锤头恢复击打功能；

(2)采用补充填料方式，规整下料口形状，防止火焰下料口扩大造成电解槽散热增加和阳极炭块氧化；

(3)采用钢钎捅击方式，疏通堵塞的下料口，保证下料口畅通。在生产中这些作业不仅频率高，劳动强度大，而且作业需要在高温下进行，对工人健康危害极大，极大的影响了铝电解槽的物料平衡和热平衡，破坏电解槽的稳定性。因此，实有必要提出一种新的下料系统来推动上述问题的解决。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种铝电解自动可控下料装置，用来替代传统的打壳下料系统，该下料装置下料更加顺畅连续，同时不易结壳，从而可以保证铝电解槽运行稳定。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种铝电解自动可控下料装置，包括料箱、下料管以及安装于下料管侧部的振动器，所述下料管的上端与所述料箱连通，下端穿过铝电解槽槽壁并延伸至电解槽内的覆盖料与电解质之间，所述下料管上设有控制其通断的闸门，所述闸门的开启通过控制机构进行控制。

进一步的，所述闸门设置两道，分为上闸门和下闸门，所述上闸门和下闸门关闭时，所述上闸门、下闸门和下料管之间围成物料储存腔。

进一步的，所述下闸门采用导热材质制作，所述上闸门绝热。

进一步的，所述物料储存腔的侧壁上设有隔热涂层。

进一步的，所述下料管的底部设有分料器。

进一步的，所述分料器中形成有中心落料孔和周边落料孔，所述周边落料孔倾斜向下分布在所述中心落料孔的外围，所述中心落料孔和周边落料孔的横截面沿下料方向逐渐变大。

进一步的，所述控制机构为油缸或气缸。

进一步的，所述分料器的上端埋设于覆盖料中，下端位于覆盖料和电解质之间。

进一步的，所述下料管的材质为耐热钢或钢镍基合金；所述分料器的外表面设置防止覆盖料粘结的涂层。

进一步的，所述涂层的厚度为0.1mm～2mm，所述分料器的下端面距离电解质的距离为20mm～150mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果归纳如下：

(1)采用下料管结合振动器的方式进行下料，保证了下料口畅通，避免了打壳锤头长包或磨损后无法打穿下料口，下料堵塞的情况发生，保证了下料过程连续畅通，下料的自动化程度高，可持续性好。

(2)在下料管上设置有上闸门和下闸门，上闸门、下闸门和下料管之间围成物料储存腔，在上一次物料投放完成后，通过关闭下闸门，打开上闸门，将物料暂存在物料储存腔中，利用电解过程中产生的气体与物料储存腔中物料进行换热，实现对物料的预热，通过预热，可以保持物料干燥脱水，不团聚结块，同时物料温度提高，在进入电解槽后会更加快速的溶解到电解质中，不易产生沉淀和结壳，提高电解槽寿命，优化了电解槽生产过程中热平衡，提高生产效率。

(3)此外，物料投放时，因上闸门可以将下料管和料箱之间进行隔断，可以防止气体通过下料管排出，解决冒烟的问题，同时因物料储存腔大小固定，可以实现对特定量加热物料的投料，无需再增加计量机构。

(4)采用不同于打壳锤头下料的系统，没有了打壳锤头的购置成本和打壳锤头下料系统的构造成本，也避免了后续打壳锤头维修和人工清理等费用。

(5)由于采用的下料管和分散下料器都为形状固定的装置，不易变形导致下料口变化，比打壳锤头冲击形成的火眼下料口形状更加规整，因此可以减少下料火眼口处的阳极炭块的氧化烧损，降低阳极炭块净耗。而且可以减少下料火眼处的热散失，提升铝电解槽炉膛熔池内的热平衡稳定性，提高铝电解槽的电流效率。

(6)省去打壳锤头长包的清理工序和规整火眼下料口的工序，减少了维护铝电解槽上部散热的操作，有利于铝电解槽的整体热平衡，大大降低了操作工人在铝电解槽内部高温粉尘环境的维护工作量，减少了人工操作次数和工人的劳动强度，保护了工人的身体健康，并且提高了生产自动化水平，响应了国家智能制造的目标。

综上所述，本发明的自动可控下料装置可以有效的提高生产的连续性和自动化程度，减少工人的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明下料管局部示意图；

图3为本发明分散器的整体示意图；

图4为本发明分散器的仰视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种铝电解自动可控下料装置，包括料箱1、下料管2以及安装于下料管2侧部的振动器3，下料管2的上端与料箱1连通，下端穿过铝电解槽槽壁并延伸至电解槽内的覆盖料7与电解质8之间，下料管2上设有控制其通断的闸门，闸门的开启通过诸如气缸或油缸等控制机构4进行控制。

本实施例，当需要下料时，控制机构4将闸门打开，下料管2的通道保持畅通，料箱1内的氧化铝物料通过下料管2落入铝电解槽中，同时振动器3做小幅连续振动，对下料管2形成冲击，防止下料产生堵塞。至于振动器3的具体结构，均为现有技术，在此不再赘述。

本实施例采用下料管2结合振动器3的方式进行下料，保证了下料口畅通，避免了打壳锤头长包或磨损后无法打穿下料口，下料堵塞的情况发生，保证了下料过程连续畅通，下料的自动化程度高，可持续性好。另外，没有了打壳锤头的购置成本和打壳锤头下料系统的构造成本，也避免了后续打壳锤头维修和人工清理等费用。

参见图2，在一优选实施例中，下料管2上设置两道闸门，并分别取名为上闸门5和下闸门6，上闸门5和下闸门6分别通过气缸带动启闭，当上闸门5和下闸门6关闭时，上闸门5、下闸门6和下料管2之间围成物料储存腔10。

本实施例，通过打开下闸门6，即可将物料储存腔10内的物料下料至电解槽中，在下料过程中，通过保持上闸门5关闭，可以有效防止气体通过下料管2向外排放，解决了冒烟的问题。此外，下料完成后，通过关闭下闸门6，打开上闸门5，即可将物料暂存在物料储存腔10中，利用电解过程中产生的气体与物料储存腔中物料进行换热，实现对物料的预热，同时因储存腔容积一定，储料腔内物料受热比较均匀，通过预热，可以保持物料干燥脱水，不团聚结块，同时物料温度提高，在进入电解槽后会更加快速的溶解到电解质中，不易产生沉淀和结壳，提高电解槽寿命，优化了电解槽生产过程中热平衡，提高生产效率。同时因物料储存腔10大小固定，还可以实现定量投料，无需再增加计量机构。

通过上述分析可知，本实施例仅在下料管2上巧妙的设置两道闸门，即可实现物料的预热、定量连续下料以及冒烟等问题，取得了意料不到的技术效果。

另外，可以理解的是，为进一步提高预热效率，下闸门6采用导热性能良好的材质制作，同时为了防止热量向外扩散，上闸门5可以采用绝热材质制作，在物料储存腔10的侧壁上还可以设置隔热涂层。

参见图3和图4，需要解释说明的是，作为本发明的进一步改进，在下料管2的底部还可以设置分料器9，物料通过分料器9均匀的散落至电解质8中，从而保证反应的均衡稳定性。

参见图3和图4，本实施例给出了分流器的一种具体结构：该分料器9中形成有中心落料孔11和周边落料孔12，周边落料孔12倾斜向下分布在中心落料孔11的外围，中心落料孔11和周边落料孔12的横截面沿下料方向逐渐变大。本实施例中，中心落料孔11和周边落料孔12采用漏斗形设计，扩大下料覆盖面积，提高氧化铝溶解输运速度。

具体的，中心落料孔11呈圆台状，中心落料孔11上端的直径为20mm，下端的直径为45mm，侧部的两个周边落料孔12与中心落料孔11的夹角为30°-45°。分散器大口朝下埋设于电解槽中缝的覆盖料7中，下端面位于覆盖料7和电解质8之间的空隙，下端面距离电解质8的距离为20mm～150mm。当然，中心落料孔11和周边落料孔12的具体尺寸，本领域技术人员，可以根据具体的设计需求进行适应性修改。

此外，由于铝电解内部工作环境较恶劣，为高温熔盐环境，因此在实际应用中宜选用耐腐蚀耐热的材料作下料管2，优选为不锈钢或镍钢合金。由于分散器埋设于覆盖料7内，在分散下料器内外表面通过涂覆、沉积或镀层等方法添加一层防覆盖料7粘结材料涂层，材料可以为氮化硼或铂，其厚度可以为0.1mm～2mm。

应用实例1

某420ka电解槽上有六个下料点，去掉电解槽的打壳锤头并下料管2装在料箱1上，下料管2内径120mm，壁厚10mm，材质为钢镍合金，下料管2下部安装有分散器，分散器使用和下料管2一样的材质，但是分散器内壁和外壁涂覆有一层厚度为1.5mm氮化硼，分散器的落料口下端面露出在覆盖料7和电解质8的空隙中，下端面距离电解质8的距离在100mm，下端面最大外径为180mm。在下料管2侧部装有振动器3，用于防止下料管2堵塞，该电解槽下料周期为136s，每次下料时长5s。

在试验槽上运行3个月，电解槽的各项参数稳定，两水平和电压维持在正常水平，阳极效应保持在0.1次/天，同时使用下料管下料，下料口形状规整，电解槽下料过程中没有发生堵塞现象，下料连续畅通，且电解槽内溢出的烟气量明显减少，对气体的收集处理效果有显著提高。

应用实例2

某200ka电解槽上设置有四个下料点，同样去除电解槽打壳锤头将下料管2安装在料箱1上，下料管2内径80mm，壁厚10mm，材质为钢镍合金，下料管2下部安装有分散器，分散器内壁和外壁涂覆有一层厚度为0.5mm的氮化硼，分散器的下端面最大外径为150mm，下端面距离电解质8的距离在80mm。在下料管2侧部同样装有振动器3，用于防止下料管2堵塞，该电解槽下料周期为120s，每次下料时长5s。

在试验槽上运行2个月，电解槽的各项参数未产生明显的变化波动，阳极效应保持在0.1次/天，同时使用下料管下料，下料口形状规整，电解槽下料过程中没有发生堵塞现象，下料连续畅通，且电解槽内溢出的烟气量明显减少，对气体的收集处理效果有显著提高，电解槽的整体运行稳定性得到良好改善。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。