[发明专利]用于收集和去除来自铝电解槽的气体的装置无效

专利信息
申请号: 200710101341.8 申请日: 2007-04-18
公开(公告)号: CN101092714A 公开(公告)日: 2007-12-26
发明(设计)人: V·G·谢德林;G·V·阿尔希波夫;V·V·平格林 申请(专利权)人: 俄罗斯工程有限公司
主分类号: C25C3/22 分类号: C25C3/22
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 代理人: 项丹
地址: 俄罗斯*** 国省代码: 俄罗斯;RU
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摘要:
搜索关键词: 用于 收集 去除 来自 电解槽 气体 装置
【说明书】:

技术领域

本发明总体上涉及有色金属冶金,更具体地涉及电解制铝中的气体收集和去除工艺。

背景技术

在冶金工艺中,更具体地在氧化铝电解制铝工艺中,电解槽是已知的。电解槽中包含上端开口的槽(tank)和由金属条支撑的碳块形成的基部。该碳块与衬垫连接并用作阴极。该槽包含由溶解在冰晶石中并加热到约950℃至1050℃的氧化铝组成的电解浴。将碳制阳极浸入该冰晶石浴中。

在电解槽中通电流时,该氧化铝分解为铝并形成在阴极上沉积的金属熔体。在上述过程中释放氧气。碳阳极的下部浸入到高温电解浴中。由于存在可燃的氧气,当其上部软化时该阳极已被燃烧。

阳极的燃烧伴随着大量烟气释放,所述烟气由例如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、气态氢氟酸、以及碳、氧化铝和含氟化合物的粒子组成。电解槽的顶部通常会形成固态结皮(crust)。该结皮堵住电解槽中的气体从而形成累积的压力。结皮通常破裂以降低累积的压力并使得累积的气体逸散。

所述气体含有对人体健康和环境不利的有害化合物。因此,这些气体必须进行收集并净化。电解槽的产量的增长导致气体收集和净化方面的尖锐问题。由于生产设施规模和数量的增长以及严格的环境法规,气体处理的成本迅速增长。另外,电解槽中气体去除不充分还会降低产铝效率,并经常会导致更多的气体释放到工作间里。因此,建筑物中的空气对呼吸的危害更大,在将空气通到大气之前需要进行更加昂贵的过滤和净化工艺处理。

从电解槽中收集气体的一般方法包括从建筑物的屋顶或容纳空间收集气体。收集单元会收集从多个独立电解槽中释放的气体。大量的气体必须在离开设备之前进行净化,但是令人感到不舒适的是有害气体的浓度通常足够低,却也能被呼吸到。为了对大型设施中的空气量进行净化,需要庞大和昂贵的过滤系统。(6,790,337)Hall-Heroult型电解槽的上部通常包括由包含抽气系统的盖子或外壳组成的阳极上部结构。还可以附加若干附属设备,例如带有插孔(jack)的阳极梁、结皮破碎器、以及上部结构内的原料定量给料系统。抽气系统,更精确地说是阳极上部结构上的气体管道可以分成两个独立系统(右/左),其通到优选地沿着室壁排列的收集管道。

前苏联专利1473718公开了将上部结构的内部空间通过横板在高度上分为五个收集区的气体收集和去除装置。每个收集区延伸通过上部结构的长度,并大致上相当于覆盖槽的两个挡板或两个外罩挡板的宽度。在上述设备中,相邻两个隔板间的间隔形成适合从各个收集区去除气体用的预定管道。这些管道合并为与中央抽吸设备连接的联合气体收集主管。通过安装在各个管道上的温度传感器和可旋转挡板(节流板)控制由每个管道抽吸收集到的气体量。该现有技术的装置的首要目标是在电解槽的不同操作模式下自动控制气体收集强度。

通过隔板将上述专利的上部结构气体导管再分为具有固定横截断面S1的平行管道系统大大增加了各个装置不需要的气动阻力(gas-dynamic resistance)。为了克服上述相当大的阻力,需要采用低压区域或真空。此外,安装在各个管道上的节流板产生额外的气动阻力导致氧化铝在管道内沉积。高温、摩擦颗粒、氟化合物以及磁场也会妨碍或是甚至基本上阻止节流板的正常操作。

管道内沉积的氧化铝将管道内的气流重新分布使得气体无法在电解槽的整个长度内匀速去除。

由于该现有技术装置的上部结构的内部空间用固体横板进行再分,因此不可能安装和使用氧化铝自动进料(AAF)的计量设备。该现有技术设备的另一主要缺点在于大幅度限制了使用具有彼此连接的侧母线(side busbars)的全部阳极母线。

俄罗斯专利2,218,453教导了一种从装有氧化铝自动进料计量设备的氧化铝电解槽收集和去除气体的装置。组成该装置的上部结构由垂直壁、上下部加强部件和带有适用于气体收集和去除的抽吸口或窗口的气体导管形成。上部结构的垂直壁含有两个元件。这样,形成从上部结构的顶部收集和去除气体用的两个气体管道。限制设备安装成与各个气体管道成一角度,从而形成具有恒定宽度和可变高度的抽吸槽。气体管道的高度朝连接气体处理系统的上部结构的末端的方向增加。

在该现有技术的装置中,气体喷流(jet)垂直而快速地进入气体管道形成使得设备气流的气动阻力增加的涡流区。气体处理系统中稀薄度(真空度)越高,气流阻力越大。结果,未能提供去除电解槽整个长度内气体所需的稀薄度(真空度)。在该装置中,仅能有效去除部分电解槽内的气体。结果,电解槽整个长度内气体去除不均匀产生导致不希望的气流穿透进入电解车间的停滞区。

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