用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构制造技术

一种用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构，包括电解质护板、铝导杆、纹螺杆、以及导电压板；所述铝导杆设置在电解质护板的顶部；在电解质护板的底部设置有条形槽，所述条形槽用于容置阳极碳块的夹持部；在所述条形槽的两侧壁上分别设置有压板孔；所述导电压板设置在所述压板孔位置处；所述导电压板与电解质护板之间通过导电体进行导电连接；所述纹螺杆设置在电解质护板上，在所述纹螺杆上设置有螺纹滑套；在所述电解质护板上设置有连杆结构，所述连杆结构的一端与螺纹滑套连接，另一端与导电压板连接；当所述纹螺杆正向或反向转动时，驱动所述螺纹滑套沿纹螺杆的轴向运动并通过连杆结构带动所述导电压板压紧或松开阳极碳块的夹持部。阳极碳块的夹持部。阳极碳块的夹持部。

Convenient operation fastening conductive mechanism for aluminum electrolysis anode carbon block assembly

【技术实现步骤摘要】
用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构


[0001]本技术涉及铝电解中炭块夹持工具
，尤其涉及一种用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构。

技术介绍

[0002]当前全世界的金属铝冶炼都是采用电解工艺，是在电解槽中利用上部并排悬挂的数十组阳极和底部筑于槽底的数十组阴极对氧化铝进行电解，氧化铝中的氧与阳极碳块反应生成二氧化碳和一氧化碳排出，剩余的纯铝则留在电解槽内完成冶炼过程。
[0003]当前铝电解槽的每个阳极组件(如图1和图2所示)都是由上部的铝导杆、中部的钢横梁和钢爪、下部的碳块组成，铝导杆与钢横梁采用铝钢爆炸焊连接、钢爪与碳块采用磷生铁浇铸连接。
[0004]阳极碳块有参与化学反应和导电两个关键作用，是生产消耗品，消耗到一定程度后需要更换新的碳块。由于传统阳极组件的碳块和钢爪是采用磷生铁浇铸连接，当需要脱离旧碳块换上新碳块时，要先压碎旧的碳块(残极)、压脱磷生铁浇铸形成的铁环、清理干净钢爪、再换上新碳块后重新浇铸高温熔融状态的磷生铁水，待磷生铁冷却固化后固定。一个电解铝厂每天须更换阳极组件数百上千组，铝厂都需要设置专门的阳极组装车间来完成阳极碳块的更换组装工作。阳极组装车间各种设备繁多、环境污染严重、用工人数多、投资和能耗高、安全风险大，是各个铝厂投资、运行、安全、环保等方面的巨大负担。
[0005]近年来，不少有识之士和行业专家持续研究简化阳极组装的措施，不约而同地都形成了摈弃原来的磷生铁浇铸工艺、采用夹持或钩挂等方式来进行阳极组装的思路，并且已形成和申报了多项专利。然而，虽然理论上的新型结构和方法众多，却没有任何一项新技术真正在行业中得到实际应用和推广，究其原因，是各种新结构和方法均存在一些实际应用上的不可行性和缺陷，无法真正实现对现有磷生铁浇铸结构的完全替代。主要存在的问题如下：
[0006](1)阳极组件在电解槽内是数十组分两行并排排列的，各个阳极组件的碳块周边间隙很小，一般只有50mm左右；一个铝厂数百台电解槽采用串联排列，电解槽内空间狭小、槽外空间间距固定并且极其有限(为了减少槽与槽之间的导电母线压降，槽间距基本上只有一个人通过的距离，不足两米)。阳极组件各个部分的外形尺寸范围受到极大限制，任何新型组装机构均不能突破现有的磷生铁浇铸结构的各个部件基本尺寸范围，特别是机构总高度不能超过原来的钢横梁和钢爪的高度(≤350mm)、机构总宽度不能超过碳块的宽度(≤500mm)、机构上部总长度不能超过原钢横梁的长度(≤1100mm)，否则将造成整个电解槽结构的大变化。若改造电解槽，其投资巨大几乎是新建工厂、生产工艺稳定性遭到破坏，是任何铝厂都不可接受的。
[0007](2)电解槽内温度很高，阳极炭块底面温度高达900℃以上，钢爪和钢横梁部位的温度长期在300℃以上，铝导杆的温度在100℃左右。常温冷态的阳极组件在进入电解槽后其各个结构件将不可避免的发生热膨胀效应，在热膨胀发生时各个结构件必须保证越热越
紧而不能松动，否则极易造成接触导电不良、炭块脱落等现象和事故。目前应用的磷生铁浇铸方式，其钢爪和磷生铁环都是受热膨胀后，与碳块碗孔侧壁能够更加接触紧密。
[0008](3)阳极组件下部的碳块最开始厚度有600～700mm，进入电解槽工作后会从底面开始向上消耗，碳块厚度不断变薄，直至变成厚度130mm左右的剩余残极，然后及时取出阳极组件更换新的炭块。因此任何新型组装机构与炭块的接触位置必须在炭块上表面往下的120mm范围内，否则机构的非铝材料会接触到并部分融入电解槽内高温电解质溶液和铝液，造成铝液污染。
[0009](4)阳极组件在电解槽内工作时，碳块上表面须覆盖电解质保温层，其厚度一般在300mm以上，阳极组件的钢爪和钢横梁基本上被电解质层完全包裹覆盖，而且电解质层在高温环境中被烧结成很硬的大面积板结状态。实际生产中需要更换阳极组件时，是需要先用破锤机像修路破除路面一样把板结电解质层进行破裂，才能将阳极组件取出电解槽。从电解槽内取出的阳极组件，其残极碳块上面、钢爪和钢横梁(组装机构)周围均带有大量高温板结的电解质覆盖层，去除这些电解质层须动用专业大型清理设备，人工清理很难做到且飞灰扬尘严重。
[0010](5)由于阳极组件具有导电的基本功能，每个阳极将导通上万安培的大电流，因此阳极组件各个部件根据材质不同都有一定的电流密度限制，也就是各部分的导体截面积须保证足够尺寸，否则部件上导通的电流密度过高将导致电能损耗甚至导体发热熔断。传统结构的钢爪和碳块顶部的浇铸碗孔之间通过浇铸磷生铁连接的接触面也是导电面，也需要保证足够的接触面积。同理，任何新型组装机构与炭块的有效导电接触面积必须保证不能少于原钢爪和碳块碗孔之间通过浇铸磷生铁连接的接触面积，而且导电接触面须一直保持足够的压力以确保良好导电。在热膨胀效应发生后，须保证导电接触面不能因热变形产生翘缝导致实际只有局部的线或点接触。
[0011](6)阳极组件悬挂在电解槽上部，其下是高温液态的电解质溶液和铝液。阳极碳块须杜绝掉块掉渣，否则碳渣在电解槽底堆积将造成电解槽电流不均、电压波动、甚至阴阳极之间短路等重大事故。
[0012](7)阳极碳块由阳极碳素厂配套生产，为保证碳块的强度和密实度，是在模具中经振动和挤压成型的。模具成型的产品形状必须符合能够顺利脱模的需要，因此碳块形状须避免内凹、内孔、内斜槽等特殊形状。当然这些特殊异型也可以在碳块成型后再进行切削加工，但将导致碳块生产环节的增加和改变、加工过程容易使脆硬的碳块开裂损坏、切削部分的碳块材料浪费、异型炭块的表面清理非常困难，极大影响投资成本、生产成本、生产效率、产品品质、环保和节能指标，因此生产结构复杂的异型阳极炭块是所有阳极碳素厂不愿接受的。
[0013]专利CN101660177A公开了一种新型的铝电解槽阳极导电装置，在碳块上部有铰接机构、夹紧螺栓、钢铝复合片等机构，结构复杂，在实际应用时，很难将总高度控制在传统的钢横梁和钢爪的高度内，不改变电解槽结构而实际应用是非常困难的；靠铰接机构以及紧固螺帽螺栓来夹紧炭块，在发生热膨胀后铰接机构将伸长导致夹板松动；另外，其所描述的铰接夹持板，是靠操作多个紧固螺帽螺栓来夹紧和松开炭块，在实际生产应用场合，这些螺栓都将被板结的高温电解质层包裹覆盖，是无法操作的。其结构上的夹板是一块整板，从结构上分析，夹板要有能够夹紧和松开的活动裕度就不可能太厚，而厚度不够的话其电流密
度势必较大，将远大于传统结构的电流密度。而且这种整板形状在发生热膨胀时将变形产生翘缝，导致接触面积大大减小。
[0014]专利CN101899681B公开了一种阳极导电夹持卡具，其靠铰接机构以及紧固螺帽螺栓来夹紧炭块，在发生热膨胀后铰接机构将伸长导致夹板松动；另外，其描述的铰接夹持板，是靠操作多个紧固螺帽螺栓来夹紧和松开炭块，在实际生产应用场合，这些螺栓都将被板结的高温电解质层包裹覆盖，是无法操作的；其结构上的夹板是一块整板，从结构上分析，夹板要有能够夹紧和松开的活动裕度就不可能太厚，而厚度不够的话其电流密度势本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构，其特征在于：包括电解质护板(7)、铝导杆(8)、纹螺杆(1)、以及导电压板(5)；所述铝导杆(8)设置在电解质护板(7)的顶部；在电解质护板(7)的底部设置有条形槽(701)，所述条形槽(701)用于容置阳极碳块(12)的夹持部；在所述条形槽(701)的两侧壁上分别设置有压板孔(703)；所述导电压板(5)设置在所述压板孔(703)位置处；所述导电压板(5)与电解质护板(7)之间通过导电体(11)进行导电连接；所述纹螺杆(1)设置在电解质护板(7)上，在所述纹螺杆(1)上设置有螺纹滑套(2)；在所述电解质护板(7)上设置有连杆结构，所述连杆结构的一端与螺纹滑套(2)连接，另一端与导电压板(5)连接；当所述纹螺杆(1)正向或反向转动时，驱动所述螺纹滑套(2)沿纹螺杆(1)的轴向运动并通过连杆结构带动所述导电压板(5)压紧或松开阳极碳块(12)的夹持部。2.如权利要求1所述的用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构，其特征在于：所述电解质护板(7)上还设置有纹螺杆容置槽(702)；所述纹螺杆容置槽(702)位于所述条形槽(701)的上方；所述纹螺杆(1)设置在该纹螺杆容置槽(702)内。3.如权利要求1所述的用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构，其特征在于：所述连杆结构包括水平顶杆(3)和压紧杠杆(4)；所述压紧杠杆(4)的中部通过销轴安装在压板孔(703)的顶沿上；所述水平顶杆(3)的一端与螺纹滑套(2)连接，另一端与压紧杠杆(4)的上端连接；所述压紧杠杆(4)的下端与导电压板(5)连接。4.如权利要求3所述的用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构，其特征在于：所述导电压板(5)的数量为四块；所述条形槽(701)的左、右侧壁上分别设置有两个压板孔(703)；每个压板孔(703)内设置一块电压板(5)；所述螺纹滑套(2)的数量为两个，每个螺纹滑套(2)通过连杆结构连接两块导电压板(5)。5.如权利要求4所述的用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁晓牧，
申请(专利权)人：贵州和泰达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：