[发明专利]设置有氧化铝定型下料口的铝电解槽

说明书

技术领域：设置有氧化铝定型下料口的铝电解槽是电解铝生产的工艺技术装备，主要应用于电解铝的生产，以及预焙铝电解槽结构的设计、制造与安装。

技术背景：铝电解槽在工况条件下，电解质熔液层的温度在950℃左右，其上部物质在915℃左右后随着温度的降低，开始冷凝形成电解质结壳层；电解质结壳层的厚度约160mm主要，它既是电解质熔液层的冷凝结壳层，又是电解质熔液层的保温层，其结壳层的硬度随着温度的降低而增加。

在电解槽生产过程中，每次进行氧化铝加料和进行电解溢出排气时，现通用的打壳气缸点式下料装置，要用打壳锤头，在电解质冷凝结壳层上、氧化铝下料点处击穿一个孔洞，形成一个氧化铝粉由下料管端口流入到电解质熔液层通道口即下料口，该下料口同时又是电解质熔液中溢出气体的排气孔；当完成一个下料程序后，由于电解质熔液层的上表面暴露在电解槽内整体温度相对较低的空间内，很快又迅速形成一个阻隔氧化铝粉加入、和溢出气体排放的新的电解质冷凝结壳层，再次进行氧化铝加料时又按设定程序重复进行循环。

铝电解槽氧化铝点式加料料机构有两种，一种是现通用的由设置在铝电解槽对顶阳极碳块中缝上部的打壳气缸，带动连杆锤头进行上下运动，使得锤头击穿阳极碳块中缝以上的电解质氧化铝保温覆盖料结壳层，在结壳层上形成一个孔洞，然后使定容下料器中排出的氧化铝粉，通过结壳层的孔洞流入到结壳层下面的电解质熔液层中，使得氧化铝在电解质中进行分解反应的打壳式下料机构装置。一种是正在进行试验应用的，在电解质氧化铝保温覆盖料结壳层中设置管棒，通过管棒内的管孔将氧化铝挤压注入到熔融电解质中的管道挤压注入式氧化铝加料装置。

现通用的铝电解槽氧化铝点式下料机构，存在以下技术缺陷或不足。

1打壳式下料机构装置的打壳气缸连杆下端的打壳锤头，在冲击破碎结壳层形成下料孔洞的过程中，打壳锤头与电解质结壳层频繁接触摩擦致使打壳锤头的磨损严重，打壳锤头接触熔融电解质液后，电解质对锤头的电化学侵蚀消耗较大，致使打壳锤头的使用寿命缩短。

2由于打壳锤头的长短粗细的变化形状不确定，则打击锤头冲击所形成的下料口铝孔洞的形状大小也很不规整，致使氧化铝粉不能完全准确的通过该加料口，均匀的添加到熔融电解质层中，从而导致电解质熔液层中的氧化铝浓度的含量变化区间较大，影响铝电解槽的物料平衡，造成电解槽电流效率的降低。

3、在铝电解槽内，当打壳锤头将下料孔洞打开后，氧化铝粉在经过下料管端口注入到下料孔内的电解质熔液层中时，要经过电解槽内的开放的负压空间，由于氧化铝是粉状物料，易使得氧化铝物料在电解槽内的负压空间内飞扬，被铝电解槽的排烟除尘系统抽吸出电解槽外，不能参加电解反应，造成物料输送和排烟除尘系统的功率损失加大。

4、铝电解槽的生产过程，是一个连续进行的热电化学反应过程，向电解质中添加氧化铝的过程也应该是一个精确连续的过程，现通用的铝电解槽氧化铝加料系统装置的点式打壳间隔加料装置形成的间隔下料方式，由于自身设计本身就不符合铝电解槽工作的原理，采用时点式间隔加料方式，维持电解质化学平衡的机理其原理是：让电解质内的物料平衡即氧化铝浓度的平衡维持在一个波峰曲线区间内，用一个物料平衡被破坏后，再进行滞后平衡修补的机理，实施氧化铝加料作业的过程。正是这种由于氧化铝加料系统的点式打壳间隔加料装置机构所决定的氧化铝加料方式，以及由此方式所决定的电解质熔液层内所滞后的物料平衡化学关系，使得铝电解槽的电流效率降低，并又造成加大了电流损耗和污染环境的槽效应状况的发生。

5管道挤压注入式氧化铝加料装置的下料管道，由于熔融电解质层结壳层易造成该装置的下料管孔的堵塞和石墨管棒的氧化烧损，致使石墨管棒使用寿命降低和加料受阻，影响其推广应用。

6现行铝电解槽打壳形成的下料口中电解质熔液层和电解槽内相对温度较低的空气直接进行接触，冷凝温度变化较大，极易快速形成表面软结壳，致使熔融电解质溶液层熔解氧化铝时间减少，熔解速度减慢，造成电解质熔液中氧化铝浓度离散偏差较大。

发明内容：为了克服打壳式下料机构装置的上述缺陷和管道注入式下料机构装置的上述不足之处，本发明提供了一种新型的铝电解槽氧化铝加料装置结构设计方案，即设置有氧化铝定型下料口的铝电解槽技术方案：