[实用新型]用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构

说明书

一种用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构，包括电解质护板、铝导杆、纹螺杆、以及导电压板；所述铝导杆设置在电解质护板的顶部；在电解质护板的底部设置有条形槽，所述条形槽用于容置阳极碳块的夹持部；在所述条形槽的两侧壁上分别设置有压板孔；所述导电压板设置在所述压板孔位置处；所述导电压板与电解质护板之间通过导电体进行导电连接；所述纹螺杆设置在电解质护板上，在所述纹螺杆上设置有螺纹滑套；在所述电解质护板上设置有连杆结构，所述连杆结构的一端与螺纹滑套连接，另一端与导电压板连接；当所述纹螺杆正向或反向转动时，驱动所述螺纹滑套沿纹螺杆的轴向运动并通过连杆结构带动所述导电压板压紧或松开阳极碳块的夹持部。

技术领域

本实用新型涉及铝电解中炭块夹持工具技术领域，尤其涉及一种用于铝电解阳极碳块组装的便捷操作紧固导电机构。

背景技术

当前全世界的金属铝冶炼都是采用电解工艺，是在电解槽中利用上部并排悬挂的数十组阳极和底部筑于槽底的数十组阴极对氧化铝进行电解，氧化铝中的氧与阳极碳块反应生成二氧化碳和一氧化碳排出，剩余的纯铝则留在电解槽内完成冶炼过程。

当前铝电解槽的每个阳极组件(如图1和图2所示)都是由上部的铝导杆、中部的钢横梁和钢爪、下部的碳块组成，铝导杆与钢横梁采用铝钢爆炸焊连接、钢爪与碳块采用磷生铁浇铸连接。

阳极碳块有参与化学反应和导电两个关键作用，是生产消耗品，消耗到一定程度后需要更换新的碳块。由于传统阳极组件的碳块和钢爪是采用磷生铁浇铸连接，当需要脱离旧碳块换上新碳块时，要先压碎旧的碳块(残极)、压脱磷生铁浇铸形成的铁环、清理干净钢爪、再换上新碳块后重新浇铸高温熔融状态的磷生铁水，待磷生铁冷却固化后固定。一个电解铝厂每天须更换阳极组件数百上千组，铝厂都需要设置专门的阳极组装车间来完成阳极碳块的更换组装工作。阳极组装车间各种设备繁多、环境污染严重、用工人数多、投资和能耗高、安全风险大，是各个铝厂投资、运行、安全、环保等方面的巨大负担。

近年来，不少有识之士和行业专家持续研究简化阳极组装的措施，不约而同地都形成了摈弃原来的磷生铁浇铸工艺、采用夹持或钩挂等方式来进行阳极组装的思路，并且已形成和申报了多项专利。然而，虽然理论上的新型结构和方法众多，却没有任何一项新技术真正在行业中得到实际应用和推广，究其原因，是各种新结构和方法均存在一些实际应用上的不可行性和缺陷，无法真正实现对现有磷生铁浇铸结构的完全替代。主要存在的问题如下：

(1)阳极组件在电解槽内是数十组分两行并排排列的，各个阳极组件的碳块周边间隙很小，一般只有50mm左右；一个铝厂数百台电解槽采用串联排列，电解槽内空间狭小、槽外空间间距固定并且极其有限(为了减少槽与槽之间的导电母线压降，槽间距基本上只有一个人通过的距离，不足两米)。阳极组件各个部分的外形尺寸范围受到极大限制，任何新型组装机构均不能突破现有的磷生铁浇铸结构的各个部件基本尺寸范围，特别是机构总高度不能超过原来的钢横梁和钢爪的高度(≤350mm)、机构总宽度不能超过碳块的宽度(≤500mm)、机构上部总长度不能超过原钢横梁的长度(≤1100mm)，否则将造成整个电解槽结构的大变化。若改造电解槽，其投资巨大几乎是新建工厂、生产工艺稳定性遭到破坏，是任何铝厂都不可接受的。

(2)电解槽内温度很高，阳极炭块底面温度高达900℃以上，钢爪和钢横梁部位的温度长期在300℃以上，铝导杆的温度在100℃左右。常温冷态的阳极组件在进入电解槽后其各个结构件将不可避免的发生热膨胀效应，在热膨胀发生时各个结构件必须保证越热越紧而不能松动，否则极易造成接触导电不良、炭块脱落等现象和事故。目前应用的磷生铁浇铸方式，其钢爪和磷生铁环都是受热膨胀后，与碳块碗孔侧壁能够更加接触紧密。

(3)阳极组件下部的碳块最开始厚度有600～700mm，进入电解槽工作后会从底面开始向上消耗，碳块厚度不断变薄，直至变成厚度130mm左右的剩余残极，然后及时取出阳极组件更换新的炭块。因此任何新型组装机构与炭块的接触位置必须在炭块上表面往下的120mm范围内，否则机构的非铝材料会接触到并部分融入电解槽内高温电解质溶液和铝液，造成铝液污染。