[发明专利]用于收集在生产铝的电解槽中的固体碎片的装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过霍尔-赫罗尔特（Hall-Héroult）法使用火法电解进行的铝生产。更具体地，本发明涉及一种为收集浸没在电解液和金属液中或浮在电解液和金属液上的固体碎片而设计的装置，所述固体碎片尤其是来自电解液、聚集在槽的底部的淀渣，以及尤其因在去除废阳极之前和过程中进行的各种操作而出现的炭残余物和外壳碎片。

背景技术

工业上，铝是在电解池中使用公知的霍尔-赫罗尔特法通过火法电解来生产。工厂包含数量众多的直线排列在被称作电解车间或电解室的建筑物中并使用连接导体电串联连接的电解池，从而充分利用工厂的房屋面积。电解池通常被布置为形成两条或更多条通过端部导体相互电连接的平行线。在每个电解池中，电解液和金属液被包含在槽（被称为“电解槽”）中，该槽包括钢容器，该钢容器在内部覆有耐火和/或隔热材料，并且阴极组件位于该槽的底部。阳极，通常由碳素材料制成，部分浸没在电解液中。

在运行时，电解工厂需要对电解池进行作业，这尤其包括：用新阳极更换废阳极、对金属液进行取样、以及增加电解液或对其进行取样。为了进行这些作业，工厂通常装备有：一个或多个服务单元，其包括一个可以在一系列电解池上方并沿着所述一系列电解池移动的天车；以及一个或多个服务模块，每个服务模块都包括能够在天车上移动的滑架，以及操作和作业装置，诸如铲子和升吊器械，这些常被称为“工具”。这些服务单元经常称为“槽管理组件”（Pot Tending Assembly,PTA）或者“槽管理机”（Pot Tending Machine,PTM）。所述服务模块通常包括附接至滑架的回转框架，所述回转框架称为工具支架转台，能够围绕竖直轴线旋转，并且与所述工具联结（solidaire）。每个工具都可以固定至一缆绳的端部（该缆绳由附接至所述转台的绞车操纵），或固定至一臂部的端部，该臂部可以是伸缩的和/或铰接的。

在更换阳极过程中所需要的其中一项作业是清理原来由废阳极占据的且将由新阳极占据的区域。该区域主要由电解液和金属液组成，但可包含许多必须在安装新阳极前去除的固体碎片。在电解过程中，在电解液的上表面上形成了氟化冰晶石和氧化铝的一层硬外壳。该外壳具有保存电解液中热量的优点，因此构成有效的隔热包层。但该外壳非常硬且附着至阳极块的壁，以至于必须围绕废阳极破碎所述外壳，从而允许取出所述废阳极。通常使用诸如开口机（piqueur）的工具（称作“碎壳机”）来破碎所述外壳。于是在去除废阳极的过程中，在外壳中形成开口，在安装新阳极之前，保持该开口未被占用，后文我们将所述开口称为“阳极孔”。破碎外壳以及操作废阳极块不可避免地导致形成固体断片或固体碎片，它们浮在电解液上或悬浮在电解液中，或者落到槽的底部。因此，必须使用收集工具（常称为“外壳铲”）将它们去除。

欧洲专利申请EP-A-0 440 488描述了与专用车辆结合的外壳铲的一个实例，该专用车辆不同于PTA。欧洲专利申请EP-A-0 618 313不太详细地描述了PTA的一个实例，该PTA装备有能确保在废阳极附近破碎外壳以及清理阳极孔的装置。常用的外壳铲为由两个斗构成的夹钳，所述两个斗相对于基本竖直平面对称布置且铰接、围绕两根基本水平轴线转动，所述两根水平轴线任选重合。每个斗都有与另一个斗的前缘相对的前缘（也称为刀刃）。为了收集碎片，处于打开位置的外壳铲插入电解液中，随后通过使用至少一个驱动器使外壳铲从打开位置到关闭位置（所述至少一个驱动器要么直接作用于斗，要么优选地作用于一个连接杆组件（embiellage），该连接杆组件被设计为使得所述斗相对于彼此基本对称地旋转运动），位于两个斗之间的固体碎片被捕获，而液体介质——电解液和熔融金属的混合物——仍可以漏出，尤其是通过斗壁中形成的开口漏出。