[发明专利]自动加料的连续自焙阳极

说明书

本发明公开了一种自动加料的连续自焙阳极，包括阳极框架、阳极框架内部填装的自焙阳极糊以及阳极糊下料系统；所述阳极框架为竖直置于铝电解槽内部的板状框架，框架底面封闭，框架竖向侧面设置内部阳极与电解质接触的镂空结构，框架顶面设置有加料口，所述阳极糊下料系统的下料口置于加料口的上方。本发明的连续自焙阳极可在大电流的条件及密闭环保的条件下实现特大型铝电解槽连续节能生产，便于维护与更换，从而完全避免了传统小型自焙槽的关键弊端，与对应的板式阴极可以构成竖式电解，单位空间的反应面积相比传统预焙槽及小自焙槽有数量级的提升。

技术领域

本发明专利属于铝电解槽技术，具体涉及一种自动加料的连续自焙阳极结构。

背景技术

霍尔-埃鲁特法(Hall-Héroult)铝电解工艺一直是工业炼铝的唯一方法，其核心反应在铝电解槽内进行。现行工业铝电解槽经历了小型自焙槽、小型预焙槽、大型预焙槽和特大型预焙槽的发展历程，传统自焙槽由于环保等原因，在工业界已被全部淘汰，当前主流电解槽皆为大型或特大型预焙阳极铝电解槽。

在目前的预报阳极电解槽中，阳极的使用周期为28～31d，当阳极达到使用周期时，需要根据预焙阳极结构设计和组装情况，在保持一定残极高度情况下及时更换阳极，从而保证铝电解槽的正常稳定运行。铝电解槽中有温度场，物料场和电磁场。阳极的更换对“三场”都具有一定影响，但其影响最大的是温度场。正常稳定运行的铝电解槽内部是处于热平衡状态，换极前，正常运行的铝电解槽保持着相对的能量平衡，浸入电解质中的阳极部分温度和电解质温度是相同的，阳极上部分的温度也高达600～700℃当高温残极由电解槽中拔出时，一方面残极会从电解质中带走一部分热量；另一方面，从拔出阳极到新阳极上槽需要一定的时间，拔出阳极的位置会出现一定的空间，也会散失一部分热量；此外，当室温新阳极安装到电解槽上并浸入电解质中时，由于二者之间巨大的温差，新阳极也会从电解质中吸收大量的热量，直至在二者界面达到新的热平衡为止。因此，换极过程实际上就是热平衡——破坏热平衡——建立新的热平衡的过程。通常，300kA级以上的大型电解槽每天都会有换极过程，这一过程让电解槽在长达数小时内都处于不稳定非正常生产状态，这对电解槽的绿色节能生产带了巨大的负面影响。

整体而言，所采用预焙阳极进行按照水平排布进行电解的工艺存在以下诸多缺陷：

1.不连续的阳极对电解槽稳定性负面影响巨大：由于传统预焙铝电解槽的阳极为非连续生产，平均每台铝电解槽每天都有阳极更换的人工作业，这将给铝电解的正常生产带来较大的影响，尤其是当前铝电解行业为追求低能耗而执行的低电压工艺，导致电解槽的物料平衡、热平衡与磁流体稳定性皆处于高度敏感的临界区域，故每次阳极更换皆会给电解槽带来长时间的非正常生产周期，这一方面让电解槽的能耗得不到有效降低，另一方面也会对槽寿命产生一定的影响。

2.水平电解模式让电解槽投资大：电解槽中阴阳极电解界面为水平的，因此电解槽越大则电解槽占地面积越大，不但会导致槽内磁流体稳定性问题益发凸出，还造成电解槽建造与运行成本增加。

3.水平电解模式让电解槽能耗巨大：由于磁流体稳定性的影响，电解槽的极距一般保持在3.5～4.5cm之间，由此导致了极间的无效损失压降过大，而由于铝电解的能耗与电压成正比，即过高的极距直接导致铝电解过程巨额的电能损失，这也是铝电解过程电能利用率始终在50％徘徊的重要原因。

由此可见，现有铝电解槽的预焙阳极对铝电解的高效绿色节能来说已缺乏足够的潜力，为了实现铝电解的进一步深度节能，则需要从根本上改变阳极结构的设计。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的预焙阳极以及在铝电解槽内的水平电解模式存在的不够节能的问题，提供一种自动加料的连续自焙阳极。

本发明采用如下技术方案实现：

自动加料的连续自焙阳极，包括阳极框架、阳极框架内部填装的自焙阳极糊以及阳极糊下料系统；