一种铝电解槽用炉门式保温复合覆盖方法及装置与流程

本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种降低铝电解生产能耗、替代现有电解质及氧化铝混合粉料进行收边的方法及成套装置。

背景技术：

在生产运行中提高铝电解装备技术水平，是实现铝电解生产节能、降耗、减排的关键。现有铝电解槽在生产运行中，阳极覆盖料的成分是不同粒度大小的电解质颗粒和氧化铝颗粒的混合物料，覆盖料主要起保温和防止阳极表面氧化的作用，覆盖料主要靠天车和人工进行添加。

现今的电解生产环节中，换极几乎成为每台电解槽每天所必须的操作工序，而从换极准备开始，到完成覆盖料的添加，耗时约30min。在换极过程中，存在这样一些步骤，如：准备换旧极前将阳极表面的松动覆盖料铲出、天车松动板结的覆盖层、取出阳极、在新极上添加覆盖料等，这些步骤中产生大量的粉尘，劣化操作环境。

同时，电解槽生产运行愈加要求精细化管理，在阳极覆盖料的添加步骤中，各厂规范了覆盖料的组分配比、粒径要求、覆盖厚度等。然而，更多的人工参与使实际执行过程难以做到指标量化的监测与落实，每个工段、每个区电解槽的显现特征难以标准化。

另外，随着生产的运行与阳极的不断消耗，不同位置处的热条件也随着发生变化，而现有的阳极覆盖方式较难做到对热条件事假调整。

由于电解质的强腐蚀性，保温复合覆盖装置会受到其影响而难以保证较长的寿命周期。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铝电解槽用炉门式保温复合覆盖方法及装置，用以替代部分传统的散状电解质颗粒和氧化铝颗粒的混合覆盖料，在保证不氧化阳极、电解槽保温性能以及不影响电解槽内阳极更换的基础上克服前述现有技术中存在的不足。

本发明的技术方案是这样的：

本发明首先提出这样一种铝电解槽用阳极覆盖方法，该方法是沿铝电解槽整圈槽壳的内侧到阳极组的外侧之间，电解质液面和侧部炉帮以上，及槽罩板以下，设置两块以上的整体成形的保温复合覆盖装置，单块保温复合覆盖装置独立打开和关闭，形成沿槽壳整圈完全覆盖的炉门式保温覆盖成套装置，替代传统用电解质氧化铝混合粉料收边的侧部覆盖方式，同时集成现有粉状覆盖料的保温、集气和防氧化功能。

本发明根据上述方法提出一种铝电解槽用阳极覆盖装置，它包括两块以上的沿铝电解槽整圈槽壳的内侧到阳极组的外侧之间、电解质液的液面和侧部炉帮以上、及槽罩板以下设置的保温复合覆盖装置，该保温复合覆盖装置包括位于电解槽长侧部槽壳和阳极外侧之间的长侧部复合覆盖装置和位于电解槽端部槽壳和阳极外侧之间的端部复合覆盖装置；单块保温复合覆盖装置独立打开和关闭，形成沿槽壳整圈完全覆盖的炉门式保温覆盖成套装置。

进一步的，单块保温复合覆盖装置采用凹槽式结构，并包括工作层，工作层采用耐火材料整体成型；凹槽式的工作层内设有是保温层，工作层和保温层共同形成覆盖铝电解槽槽周边的保温复合覆盖装置；在工作层或者工作层与保温层内设有耐热钢筋网加固。

更进一步的，在相邻保温复合覆盖装置之间以及保温复合覆盖装置与阳极组之间设有柔性保温材料层，柔性保温材料层采用陶瓷纤维绳、陶瓷纤维毡、陶瓷纤维毯或石棉绳中的一种或多种构成。

更进一步的，单块保温复合覆盖层外侧上部设有框架式开闭结构，该框架式开闭结构与保温复合覆盖装置固定连接，并与安装在槽壳上的活页座活动联接。

本发明的原理：

铝电解槽的覆盖层具有保温和密封防氧化的作用，传统的覆盖层使用的是散状电解质与氧化铝混合粉料，混合的过程中伴随带入杂质，在高温区，该混合粉料容易结成硬度较大的块，并熔融到电解液中区，污染电解液。散状混合料的使用容易造成生产操作复杂、难以控制，也劣化了操作环境。

覆盖层保温性能是衡量电解槽能耗水平的一个重要指标，密封不好将造成铝液、阳极等的氧化，因此，要求替代传统的散状电解质氧化铝混合粉料的定形保温覆盖装置要求良好的保温及密封性能。同时，由于保温覆盖装置兼具翻转的功能，还要求保温覆盖装置良好整形性能和耐磨性能。

本发明使用多块保温复合覆盖装置覆盖铝电解槽整圈槽壳的内侧到阳极组的外侧之间，电解质液面和侧部炉帮以上，替代传统用电解质氧化铝混合粉料收边的侧部覆盖方式，在相邻保温复合覆盖装置的间隙之间，填充柔性保温材料采用陶瓷纤维绳(毡、毯)、石棉绳等耐火纤维材料，实现密封和保温效果。

本发明的保温复合覆盖装置主要由耐火材料、保温材料、耐热钢筋网和框架式开闭结构构成。耐火材料构成保温复合覆盖装置的工作层，具有耐腐蚀、耐磨和高温强度好的特点，使用的耐火材料如铝硅系耐火材料、磷酸盐耐火材料、碳氮化硅、碳化硅、炭素材料、电解产生的电解质等，工作层为凹槽式整体成形。保温材料填充在工作层的凹槽之内，具有良好的保温性能，如硅酸盖板、硅酸铝纤维棉、陶瓷纤维、珍珠岩等。耐热钢筋网位于工作层内部或工作层与保温层的内部，增强保温复合覆盖装置的整体性和抗变形能力。框架式开闭结构位于保温复合覆盖装置的顶部，分别与保温覆盖装置和安装在槽沿固定的扣件相连，保证保温复合覆盖装置可绕扣件进行翻转。

附图说明

图1是铝电解槽用炉门式保温复合覆盖装置示意图(俯视图)；

图2是铝电解槽用炉门式保温复合覆盖装置示意图(侧视图)；

图3是保温复合覆盖装置及活页座示意图。

附图标记说明：1-长侧部复合覆盖装置，2-端部复合覆盖装置，3-电解槽长侧部槽壳，4-阳极，5-电解槽端部槽壳，6-电解质液，7-侧部炉帮，8-工作层，9-保温层，10-耐热钢筋网，11-柔性保温材料层，12-框架式开闭结构，13-活页座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图3所示，本发明的覆盖方法是沿铝电解槽整圈槽壳的内侧到阳极组的外侧之间，电解质液6的液面和侧部炉帮以上，及槽罩板以下，配置多块整体成形的保温复合覆盖装置，单块复合覆盖装置可独立打开和关闭，形成沿槽壳整圈完全覆盖的炉门式保温覆盖成套装置，替代传统用电解质氧化铝混合粉料收边的侧部覆盖方式，同时集成现有粉状覆盖料的保温、集气和防氧化功能。如图1所示，长侧部复合覆盖装置1位于电解槽长侧部槽壳3和阳极4外侧之间，端部复合覆盖装置2位于电解槽端部槽壳5和阳极4外侧之间；如图2所示，长侧部和端部复合覆装置层都位于电解质液6的液面和侧部炉帮7以上。

如图3所示，单块保温复合覆盖层采用凹槽式设计，近阳极和槽壳以及熔融电解质的高温区的工作层8，采用耐腐蚀、耐磨和高温强度好的耐火材料整体成形，如铝硅系耐火材料、磷酸盐耐火材料、碳氮化硅、碳化硅、炭素材料、电解产生的电解质等，凹槽式工作层内是保温层9，填充保温性好的保温材料，如硅酸盖板、硅酸铝纤维棉、陶瓷纤维、珍珠岩等，工作层8和保温层9共同形成覆盖铝电解槽槽周边的保温复合覆盖装置。在工作层8或者工作层8与保温层9内利用耐热钢筋网10加固，增强保温复合覆盖装置的整体强度和性能。

如图1、图2，在相邻保温复合覆盖装置之间以及保温复合覆盖装置与阳极组之间配置柔性保温材料层11，以弥合保温复合覆盖层之间的接缝，起保温和密闭作用，柔性保温材料采用陶瓷纤维绳(毡、毯)、石棉绳等耐火纤维材料。如图3，单块保温复合覆盖层外侧上部，配置框架式开闭结构12。框架式开闭结构与保温复合覆盖装置固定连接，并与安装在槽壳上的活页座13(如图3)活动联接，可保证使用专用撬棍翻转保温复合覆盖装置。

本发明的实施步骤如下：

1)在现有运行中铝电解槽内进行直接改造，将活页座13按要求安装在电解槽长侧部槽壳3和端部槽壳5的槽沿上；

2)在铝电解槽炉帮7上沿槽壳整圈分别安装长侧部保温复合覆盖装置1和端部保温复合覆盖装置2；

3)将保温复合覆盖装置顶部的框架式开闭结构12与步骤1)中的活页座13联接，实现保温复合覆盖装置的翻转功能。

4)按步骤1)、2)、3)安装完成保温复合覆盖装置后，在相邻保温复合盖装置的缝隙处及保温复合盖装置与阳极4之间用柔性保温材料采用陶瓷纤维绳11(毡、毯)、石棉绳等耐火纤维材料进行填充，实现密封和保温效果。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。