[发明专利]用于将氧化铝供应到电解池的设备

说明书

本发明涉及一种用于将氧化铝供应到电解池(100)的设备(10)，包括：一个刺穿部件(22)；一个管状护套(23)，该护套围绕该刺穿部件，该护套包括一个下部开口和第一气体排放开口(25)；一个管道(26)，用于将氧化铝供给到该管状护套(23)内，该管道包括第二氧化铝供给开口和一个通向该管状护套内的孔口，其中该管状护套(23)和该管道(26)被配置成使得通过该下部开口(24)进入该管状护套(23)的气体的90％以上通过该第一气体排放开口(25)离开该管状护套(23)。

技术领域

本发明总体上涉及在含有基于冰晶石的电解浴的电解池中通过电解生产铝的技术领域，且更具体地涉及用于此电解池的氧化铝供给设备。

该氧化铝供给设备可以安装在具有预烘烤阳极的电解池上或安装在已知为池的连续阳极电解池上。

背景技术

主要通过溶解在电解浴中的氧化铝的电解来生产铝。当前，在工业规模上在电解池中进行铝的生产，该电解池由一个钢槽壳和一个阴极组成，该槽壳在其上部部分中敞开，且该槽壳的内部覆盖有耐火材料，该阴极由一个或多个阳极覆盖在其顶上，所述阳极被浸入在温度处于930和980℃之间的范围内的电解浴中。

在阳极和阴极之间施加电流以引发电解反应。在电解反应期间阳极逐渐被消耗。一旦阳极耗尽，就用新的阳极替换它。

在通过电解生产铝中，在电解浴的表面上形成凝固的氧化铝外皮和凝固的电解质。此外皮的形成使电解浴热隔离并且限制由电解反应产生的一些污染气体。

然而，通过电解生产铝导致电解浴的组分的永久改变，特别是电解浴的氧化铝含量的永久改变，因为氧化铝被电解反应消耗以形成铝。电解反应还在阳极和阴极之间的界面处产生气体，例如二氧化碳。

因此，必需定期向电解浴添加氧化铝，以稳定和调节电解池的操作参数。

这是电解池通常配备有氧化铝供给设备的原因，该氧化铝供给设备由用于通过刺穿外皮形成孔的刺穿设备以及用于通过所述孔添加粉末形式的氧化铝的定量给料设备组成。

每个刺穿设备通常包括一个千斤顶和一个附接到该千斤顶的杆端的刺穿部件(称为“柱塞”或“凿子”)。通过激活该千斤顶来降低该刺穿部件以破坏在电解浴之上延伸的外皮。

每个定量给料设备通常包括一个计量单元，以调节从一个料斗和一个供给斜槽引入到电解浴内的氧化铝的流动，以引导氧化铝从该计量单元到由该刺穿设备在外皮中形成的孔的重力流动。

由于氧化铝的研磨性质和电解池中的极端化学条件和热条件，因此必须经常清洁和维护该刺穿设备和该定量给料设备。

因此，考虑到由缺少空间、热量、气体烟气、电势差以及导致工具粘住的高磁场造成在池内部工作困难很大，寻求对该刺穿设备和该定量给料设备的容易访问，尤其是不需要直接在池内部工作，即在安全罩(capots de confinement)下工作，以执行清洁操作和维护操作。

在这方面，文献FR2527647公开了一种可移除的氧化铝供给设备，该氧化铝供给设备包括一个刺穿设备和一个计量单元，该计量单元被布置在电解浴上方、处在由槽壳支撑的上部结构的顶板中。该刺穿设备和该计量单元并排布置、彼此不接触，且因此可以通过彼此独立地(即不影响容器内部或上方的其他设备)竖向提取将该刺穿设备和该计量单元从池移除。

氧化铝供给设备通常沿着两排阳极之间的中央通道以规则间隔布置。所述阳极被涂敷有粉末状的、通常是冰晶石和氧化铝基涂层材料，以最小化从电解浴到池内的热量损失。这也最小化了电解浴上方的碳基阳极的燃烧。粉末状覆盖材料可以周期性地塌陷到由刺穿设备形成的孔内。这些塌陷导致在阴极表面上形成结块，这降低了其总体导电性。此不受控制的粉末添加也更改了电解浴的组分并且破坏了氧化铝供给控制系统，导致电解池的反应效率劣化。这些塌陷有时也可能导致氧化铝供给孔变得堵塞并且可能导致氧化铝供给设备失效。