一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，具有以下步骤：1)将电解槽电解质液表面的碳渣打捞出，冷却为块状后，粉碎为直径是0.5‑2.0mm的颗粒原料；2)将颗粒原料、煤沥青混合，煤沥青：颗粒原料质量比为15：100，加热至95‑100℃使煤沥青熔融后搅拌混匀，得到挤压原料；3)将挤压原料加入挤压模具中，挤压、冷却成型，得到横截面为半圆弧形的保护半环。本发明专利技术通过利用电解槽产生的碳渣作为原料，与煤沥青混合后挤压成型得到保护环，既回收利用了铝电解槽产生的废渣，避免产生环境污染问题，制备的保护半环质量稳定、安装方便，可有效保护钢爪，保护半环在使用过程中被烧蚀，释放电解质和氟化盐，可还补充电解质液。

【技术实现步骤摘要】
一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法
本专利技术涉及电解铝领域，特别涉及一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法。
技术介绍
目前，240kA铝电解槽配套使用的阳极的钢爪直径为140mm，磷铁环直径为215mm，铝电解槽阳极使用周期为33天，阳极从高度620mm经过33天的消耗至厚度只有约150mm。由于电解槽内的电解质液高度控制在170-190mm、温度930-940℃，当阳极消耗30天后阳极高度至192mm，高温的电解质液容易侵蚀钢爪和磷铁环，造成钢爪产生“化爪”现象，电解质液含铁增加，影响原铝品位和生产成本增加。因此，在电解铝生产过程中，会在阳极钢爪与阳极碳碗连接处、阳极钢爪的表面套上阳极保护环以隔离阳极钢爪和电解槽内的电解质液，以保护阳极钢爪不被电解质液腐蚀。目前，阳极保护环大多用炭素材料作为原料，以沥青为粘结剂制成，经压力机械加压成型，晾干后套在阳极钢爪上使用。此种保护环抗氧化性能差，耐压强度低。在电解槽高温条件下，若无保温料覆盖，该种炭素保护环容易被空气氧化成碎块，在换极操作中或在电解质液的冲刷下掉入电解槽中，一方面使得阳极钢爪失去保护，产生“化爪”现象，导致原铝品位降低；另一方面氧化后的碳渣掉入电解槽中，增加工人捞碳渣的工作量，使得槽电阻增加，电解生产的能耗上升，严重者甚至影响电解槽寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，通过利用电解槽产生的碳渣作为原料，与煤沥青混合后挤压成型得到保护环，既回收利用了铝电解槽产生的废渣，避免产生环境污染问题，制备的保护半环质量稳定、安装方便，可有效保护钢爪，保护半环在使用过程中被烧蚀，释放电解质和氟化盐，可还补充电解质液。本专利技术的技术方案是：一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，具有以下步骤：1)将电解槽电解质液表面的碳渣打捞出，冷却为块状后，粉碎为直径是0.5-2.0mm的颗粒原料；2)将颗粒原料、煤沥青混合，煤沥青：颗粒原料质量比为15：100，加热至95-100℃使煤沥青熔融后搅拌混匀，得到挤压原料；3)将挤压原料加入挤压模具的型腔中，挤压、冷却成型，得到横截面为半圆弧形的保护半环。步骤1)中的碳渣由50wt％的阳极残渣、40wt％的电解质、10wt％的氟化盐组成。所述氟化盐为CaF2或MgF2或CaF2、MgF2的混合物。步骤2)中的煤沥青为高温沥青。步骤3)中所述挤压模具包括安装支架，以及设置在安装支架上的成型装置，所述成型装置包括型腔座、活动上型芯、活动下型芯，所述型腔座固定在安装支架中，型腔座中设有上下贯穿的通孔，该通孔的横截面形状与保护半环横截面形状相同，所述活动下型芯的横截面形状与保护半环横截面形状相同，活动下型芯支承在安装支架上，且高度可调，活动下型芯的上端沿型腔座通孔的下端开口伸入型腔座内，活动下型芯和通孔之间的空间形成挤压成型腔，所述活动上型芯的横截面形状与保护半环横截面形状相同，活动上型芯通过液压缸驱动滑动配合在型腔座的挤压成型腔中，组合构成挤压模具。所述安装支架上固定设有一水平的安装板，所述安装板上固定设有四根竖直朝上延伸的滑杆，一滑板滑动配合在四根滑杆之间且通过液压缸驱动上下滑动，所述活动上型芯固定安装在滑板的下端面上，且与型腔座通孔的上端开口对齐。所述安装支架上固定设有四根竖直朝下延伸的螺纹杆，四根所述螺纹杆上滑动配合有限位板和安装板，限位板位于安装板、型腔座之间，各螺纹杆上分别螺纹配合四颗限位螺母，四颗限位螺母依次位于限位板的上下侧、安装板的上下侧，限定限位板、安装板的高度，活动下型芯支承在限位板上，活动下型芯的上端沿型腔座通孔的下端开口伸入型腔座内，一顶出油缸固定在安装板上，该顶出油缸的活塞杆朝上延伸穿过限位板与活动下型芯连接。采用上述技术方案具有以下有益效果：1、电解槽在电解过程中因电解槽运行不良或阳极炭块质量原因，在电解质液表面产生漂浮的碳渣，这些碳渣影响电解槽正常运行，需要人工打捞出。本专利申请利用这些碳渣作为原料，100％回收利用电解废弃物，有效降低了生产企业处理废弃物的成本，且极大降低了保护半环的加工成本。2、本专利申请制备的保护半环质量稳定，装配在阳极钢爪上，阻挡电解质液直接对钢爪和磷铁环的侵蚀，高温的电解质液消耗保护半环，其中的阳极残渣充分燃烧，电解质、氟化盐溶出，混进电解质液中，还可起到补充电解质液的效果。3、本专利申请中的挤压模具结构简单、使用方便，挤压成型腔深度可调节，可根据生产需要挤压出不同高度的保护半环，有效降低企业电解铝的生产成本。本专利技术中，煤沥青采用市售的高温煤沥青，碳渣采用重庆国丰实业有限公司320kA电解槽电解质液表面漂浮的碳渣。下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。附图说明图1为本专利技术挤压模具的结构示意图；图2为本专利技术挤压模具活动上型芯的结构示意图；图3为图2的剖视图；图4为本专利技术挤压模具型腔座的结构示意图；图5为图4的剖视图；图6为本专利技术挤压模具活动下型芯的结构示意图；图7为图6的剖视图；图8为本专利技术挤压模具安装板的结构示意图；图9为图8的剖视图；图10为本专利技术挤压模具滑板的结构示意图；图11为图10的俯视图；图12为图11的剖视图；图13为本专利技术挤压模具滑杆的结构示意图；图14为本专利技术挤压模具连接板的结构示意图；图15为本专利技术保护半环与阳极钢爪的装配图。附图中，1为安装支架，2为成型装置，3为型腔座，3a为通孔，4为活动上型芯，5为活动下型芯，5a为第一连接支耳，6为连接板，6a为让位缺口，7为滑杆，8为螺纹杆，9为限位板，10为安装板，11为限位螺母，12为顶出油缸，13为固定板，14为滑板，14a为第二连接支耳，15为液压缸，16为阳极钢爪，17为保护半环。具体实施方式实施例一人工在320kA电解槽电解质液表面打捞出漂浮的碳渣，碳渣由50wt％的阳极残渣、40wt％的电解质、10wt％的氟化盐组成，其中，阳极残渣为阳极碳素体在电解过程中，因质量问题氧化和碳粒脱落进入电解质液中形成，氟化盐为电解质液中的添加剂，具体为CaF2、MgF2的混合物。打捞的碳渣冷却为块状后，将块状的碳渣加入粉粹机内粉碎为直径是0.5-2.0mm的颗粒原料。将颗粒原料、煤沥青混合加入加热搅拌机内，煤沥青为高温沥青，煤沥青：颗粒原料质量比为15：100，加热至95-100℃使煤沥青熔融后搅拌混匀1h，得到挤压原料。取1.25kg挤压原料，加入挤压模具中，参见图1-14，本实施例中，挤压模具的具体结构为，包括安装支架1，以及设置在安装支架1上的成型装置2，所述成型装置2包括型腔座3、活动上型芯4、活动下型芯5。安装支架1为采用多块角钢焊接构成的矩形框架结构，安装支架1的上端通过焊接固定设有水平的连接板6，具体的，该连接板6采用钢板，钢板的四角分别与安装支架1的四立柱上端焊接。连接板6的中部设有让位缺口6a，该让位缺口6a呈内径是150mm、外径是250mm的半圆弧形。连接板6上固定设有四根竖直向上延伸的滑杆7，以及四根竖直朝下延伸的螺纹杆8，本实施例中，四根所述滑杆7呈2*2矩阵分布设置在连接板6上，各所述滑杆7的两端均为小径端且分别设有螺纹段，各滑杆7下端的小径端穿过连接板6，且螺纹配合螺母形成固定连接，四根螺纹杆8采用M16*500满丝螺杆，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：1)将电解槽电解质液表面的碳渣打捞出，冷却为块状后，粉碎为直径是0.5‑2.0mm的颗粒原料；2)将颗粒原料、煤沥青混合，煤沥青：颗粒原料质量比为15：100，加热至95‑100℃使煤沥青熔融后搅拌混匀，得到挤压原料；3)将挤压原料加入挤压模具的型腔中，挤压、冷却成型，得到横截面为半圆弧形的保护半环。

【技术特征摘要】
1.一种电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：1)将电解槽电解质液表面的碳渣打捞出，冷却为块状后，粉碎为直径是0.5-2.0mm的颗粒原料；2)将颗粒原料、煤沥青混合，煤沥青：颗粒原料质量比为15：100，加热至95-100℃使煤沥青熔融后搅拌混匀，得到挤压原料；3)将挤压原料加入挤压模具的型腔中，挤压、冷却成型，得到横截面为半圆弧形的保护半环。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中的碳渣由50％wt的阳极残渣、40wt％的电解质、10wt％的氟化盐组成。3.根据权利要求2所述的电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，其特征在于：所述氟化盐为CaF2或MgF2或CaF2、MgF2的混合物。4.根据权利要求1所述的电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，其特征在于：步骤2)中的煤沥青为高温沥青。5.根据权利要求1所述的电解铝阳极钢爪保护半环的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述挤压模具包括安装支架，以及设置在安装支架上的成型装置，所述成型装置包括型腔座、活动上型芯、活动下型芯，所述型腔座固定在安装支架中，型腔座中设有上下贯穿的通孔，该通孔的横截面形状与保护半环横截面形状相同，所述活动下型芯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟涛，吴正伟，蒋卫民，潘远明，欧阳小勇，
申请(专利权)人：重庆国丰实业有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50