用于将氧化铝供应到电解池的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将氧化铝供应到电解池(100)的设备(10)，包括：一个刺穿部件(22)；一个管状护套(23)，该护套围绕该刺穿部件，该护套包括一个下部开口和第一气体排放开口(25)；一个管道(26)，用于将氧化铝供给到该管状护套(23)内，该管道包括第二氧化铝供给开口和一个通向该管状护套内的孔口，其中该管状护套(23)和该管道(26)被配置成使得通过该下部开口(24)进入该管状护套(23)的气体的90％以上通过该第一气体排放开口(25)离开该管状护套(23)。

Equipment for supplying alumina to electrolytic cells

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将氧化铝供应到电解池的设备
本专利技术总体上涉及在含有基于冰晶石的电解浴的电解池中通过电解生产铝的
，且更具体地涉及用于此电解池的氧化铝供给设备。该氧化铝供给设备可以安装在具有预烘烤阳极的电解池上或安装在已知为池的连续阳极电解池上。
技术介绍
主要通过溶解在电解浴中的氧化铝的电解来生产铝。当前，在工业规模上在电解池中进行铝的生产，该电解池由一个钢槽壳和一个阴极组成，该槽壳在其上部部分中敞开，且该槽壳的内部覆盖有耐火材料，该阴极由一个或多个阳极覆盖在其顶上，所述阳极被浸入在温度处于930和980℃之间的范围内的电解浴中。在阳极和阴极之间施加电流以引发电解反应。在电解反应期间阳极逐渐被消耗。一旦阳极耗尽，就用新的阳极替换它。在通过电解生产铝中，在电解浴的表面上形成凝固的氧化铝外皮和凝固的电解质。此外皮的形成使电解浴热隔离并且限制由电解反应产生的一些污染气体。然而，通过电解生产铝导致电解浴的组分的永久改变，特别是电解浴的氧化铝含量的永久改变，因为氧化铝被电解反应消耗以形成铝。电解反应还在阳极和阴极之间的界面处产生气体，例如二氧化碳。因此，必需定期向电解浴添加氧化铝，以稳定和调节电解池的操作参数。这是电解池通常配备有氧化铝供给设备的原因，该氧化铝供给设备由用于通过刺穿外皮形成孔的刺穿设备以及用于通过所述孔添加粉末形式的氧化铝的定量给料设备组成。每个刺穿设备通常包括一个千斤顶和一个附接到该千斤顶的杆端的刺穿部件(称为“柱塞”或“凿子”)。通过激活该千斤顶来降低该刺穿部件以破坏在电解浴之上延伸的外皮。每个定量给料设备通常包括一个计量单元，以调节从一个料斗和一个供给斜槽引入到电解浴内的氧化铝的流动，以引导氧化铝从该计量单元到由该刺穿设备在外皮中形成的孔的重力流动。由于氧化铝的研磨性质和电解池中的极端化学条件和热条件，因此必须经常清洁和维护该刺穿设备和该定量给料设备。因此，考虑到由缺少空间、热量、气体烟气、电势差以及导致工具粘住的高磁场造成在池内部工作困难很大，寻求对该刺穿设备和该定量给料设备的容易访问，尤其是不需要直接在池内部工作，即在安全罩(capotsdeconfinement)下工作，以执行清洁操作和维护操作。在这方面，文献FR2527647公开了一种可移除的氧化铝供给设备，该氧化铝供给设备包括一个刺穿设备和一个计量单元，该计量单元被布置在电解浴上方、处在由槽壳支撑的上部结构的顶板中。该刺穿设备和该计量单元并排布置、彼此不接触，且因此可以通过彼此独立地(即不影响容器内部或上方的其他设备)竖向提取将该刺穿设备和该计量单元从池移除。氧化铝供给设备通常沿着两排阳极之间的中央通道以规则间隔布置。所述阳极被涂敷有粉末状的、通常是冰晶石和氧化铝基涂层材料，以最小化从电解浴到池内的热量损失。这也最小化了电解浴上方的碳基阳极的燃烧。粉末状覆盖材料可以周期性地塌陷到由刺穿设备形成的孔内。这些塌陷导致在阴极表面上形成结块，这降低了其总体导电性。此不受控制的粉末添加也更改了电解浴的组分并且破坏了氧化铝供给控制系统，导致电解池的反应效率劣化。这些塌陷有时也可能导致氧化铝供给孔变得堵塞并且可能导致氧化铝供给设备失效。由刺穿设备在外皮中刺穿的孔形成在电解反应期间生成并且被困在外皮下面的气体的出口。另外，这些气体的排气流动在外皮中的孔周围很大，且导致通过重力从供给斜槽向所述孔流动的一些氧化铝的飞出。用于生产铝的氧化铝实际上呈非常精细、轻质、容易挥发的颗粒的形式。因此，从计量单元出来的一些氧化铝不会到达电解浴，而是分散在电解罐内部，通常在阳极覆盖材料上。这些不受控制的飞出也破坏了氧化铝供给调节系统，导致电解池的反应效率劣化。为了改善对池的控制，氧化铝供给控制系统偏爱氧化铝的准连续供应，即通过几乎连续流动的氧化铝细流，而不是周期性地引入大量氧化铝。在公开文件WO93/14248中特别公开了一种准连续氧化铝供给设备。因此，飞出的问题被放大，因为氧化铝细流或孤立的氧化铝颗粒比大量氧化铝更容易飞出。公开文件CN102628170公开了一种刺穿设备，该刺穿设备具有一个护套，该护套被插入到粉末涂敷材料内并且刺穿部件穿过该护套移动。该护套防止涂层材料塌陷到由刺穿部件形成在外皮中的孔内。计量单元和刺穿设备被连结在一起，且特别是氧化铝料斗和护套之间的管道(氧化铝通过重力在该管道内流动)不具有开口。这样的配置防止氧化铝在计量单元和护套之间飞出，但是使清洁操作和维护操作非常复杂。还必须特别注意计量单元和氧化铝供给料斗的电绝缘，这是由于计量单元和刺穿设备之间的接触，其电势根据刺穿部件的位置而波动。电解池中的极端化学条件和热条件使此绝缘非常昂贵并且不耐用。本专利技术的目的之一是提供一种可靠地控制引入到电解浴内的氧化铝的量并且易于维护且设计简单的氧化铝供给设备。
技术实现思路
为此，本专利技术提出了一种用于将氧化铝供给到用于生产铝的电解池的设备，该设备包括一个刺穿设备，该刺穿设备包括：-一个刺穿部件，用于在形成在电解浴上方的凝固的氧化铝和电解质外皮中刺穿一个孔；-一个管状护套，该管状护套围绕该刺穿部件，该管状护套具有一个下部开口和用于移除通过该下部开口进入该管状护套的气体的第一气体排放开口；-一个供给管道，用于将氧化铝供给到该管状护套内，该供给管道包括第二氧化铝供给开口和一个通向该管状护套内的孔口；其特征在于，该管状护套和该供给管道被配置成使得通过该下部开口进入该管状护套的气体的90％以上通过该第一气体排放开口离开该管状护套。有利地，该管状护套和该供给管道被配置成使得通过该下部开口进入该管状护套的气体的95％以上并且优选地98％以上通过该第一气体排放开口离开该管状护套。特别地，该管状护套和供给管道被设计、被定尺寸和被布置成使得从该下部开口到该第一气体排放开口的气体路径上的压力损失与从该下部开口到该第二氧化铝供给开口的气体路径上的压力损失相比意味着进入该管状护套的气体的90％以上、优选地95％以上并且优选地98％以上通过该第一气体排放开口离开该管状护套。应理解，在本专利技术的上下文中：-“开口”是指直接在该电解池内部的开口。-“第一上部开口”是指该管状护套中的适合于气体排放并且不被用于引入氧化铝的所有开口。因此，该第一上部开口的横截面可以是多个开口的横截面的总和。-“横截面”是指在垂直于气体流动的轴线的点处截取的横截面。此外，术语“上方”和“下方”将相对于竖直轴线使用。特别地，在从该下部开口到该第一气体排放开口的气体路径上的压力损失被最小化，例如通过形成第一大开口、通过将第一开口布置成使得从该下部开口的气体路径的长度被最小化、以及通过不形成限制从该下部开口到该第一气体排放开口的气体流动的弯部。相反地，可以在从该下部开口到该第二氧化铝供给开口的气体路径上引起压力损失，例如通过在该供给管道中形成横截面限制、通过使用长供给管道、以及通过形成限制从该下部开口到该第二氧化铝供给开口的气体流动的弯部。有利地，该第一气体排放开口具有大于或等于该下部开口的横截面的0.5倍的横截面。以此方式，通过电解反应生成的气体从具有大体上恒定的水平横截面并且等于该下部开口的横截面的该管状护套中的下部开口通过气体排放开口竖直流动到该管状护套外部，而没有遇到任何明显的变窄。在此第一气体排放开口之后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产铝的电解池(100)的氧化铝供给设备(10)，该氧化铝供给设备包括一个刺穿设备(20)，该刺穿设备包括：‑一个刺穿部件(22)，用于在形成于电解浴上方的凝固的氧化铝和电解质外皮(5)中刺穿一个孔；‑一个管状护套(23)，该管状护套围绕该刺穿部件(22)，该管状护套(23)具有一个下部开口(24)和用于移除通过该下部开口(24)进入该管状护套(23)的气体的第一气体排放开口(25)；‑一个供给管道(26)，用于将氧化铝供给到该管状护套(23)内，该供给管道包括第二氧化铝供给开口(27)和一个通向该管状护套(23)内的孔口(28)；其特征在于，该管状护套(23)和该供给管道(26)被配置成使得通过该下部开口(24)进入该管状护套(23)的气体的90％以上通过该第一气体排放开口(25)离开该管状护套(23)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.24 FR 17/000671.一种用于生产铝的电解池(100)的氧化铝供给设备(10)，该氧化铝供给设备包括一个刺穿设备(20)，该刺穿设备包括：-一个刺穿部件(22)，用于在形成于电解浴上方的凝固的氧化铝和电解质外皮(5)中刺穿一个孔；-一个管状护套(23)，该管状护套围绕该刺穿部件(22)，该管状护套(23)具有一个下部开口(24)和用于移除通过该下部开口(24)进入该管状护套(23)的气体的第一气体排放开口(25)；-一个供给管道(26)，用于将氧化铝供给到该管状护套(23)内，该供给管道包括第二氧化铝供给开口(27)和一个通向该管状护套(23)内的孔口(28)；其特征在于，该管状护套(23)和该供给管道(26)被配置成使得通过该下部开口(24)进入该管状护套(23)的气体的90％以上通过该第一气体排放开口(25)离开该管状护套(23)。2.根据权利要求1所述的供给设备，其中该管状护套(23)和该供给管道(26)被配置成使得通过该下部开口(24)进入该管状护套(23)的气体的95％以上并且优选地98％以上通过该第一气体排放开口(25)离开该管状护套(23)。3.根据权利要求1或2所述的供给设备，其中该第一气体排放开口(25)具有大于或等于该下部开口(24)的横截面的0.5倍的横截面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的供给设备，其中该供给管道(26)至少在一个点处具有小于该第一气体排放开口(25)的横截面的三分之一的横截面。5.根据权利要求4所述的供给设备，其中该供给管道(26)在整个部分之上具有小于该第一气体排放开口(25)的横截面的三分之一的横截面。6.根据权利要求1至5中任一项所述的供给设备，其中该供给管道(26)包括一个成角度的部分。7.根据权利要求1至6中任一项所述的供给设备，其中该供给管道(26)在该供给管道(26)的长度的至少大部分内抵靠该管状护套(23)竖直延伸。8.根据权利要求7所述的供给设备，其中该供给管道(26)部分地由...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·瑞纳乌迪尔，S·比卡斯，F·布伦，P·科特，JP·菲格，
申请(专利权)人：力拓艾尔坎国际有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA