[其他]铝电解槽上用的自动增强抽吸作用的过程和装置

说明书

本发明属于可自动实现增大抽吸效果的过程和装置。它特别适用于生产铝的电解槽上所用的收集逸出物的系统。它也可以用于收集任一种呈气态或尘粉状的热废材料的系统上。

铝是用电解溶解于冰晶石中的铝矾土的工艺生产出来的。实现这种生产工艺的电解炉的一般构成是：

1）一碳阴极，它置于一钢管之中。该钢管包有耐热材料，因而是绝热的;

2）一个或多个碳阳极。阳极浸在冰晶石液中，石断地承受着由铝矾土分解产生的氧的氧化作用。

电流的流向向下。由于焦耳效应，冰晶石可保持液态，其温度接近它的凝固温度。电解槽的通常操作温度在930和980℃之间。生产出的铝呈液态并藉重力沉积于液体透不过的阴极上。生产出的铝或其一部分按一定时间间隔由一浇包桶取走并转移到铸造炉中。氧化掉的阳极需经常用新的来更换。

这种电解槽的工作电压通常在3.8和5V之间。日产量与通过电解槽的电流强度成比例。这种认识导致了电解槽是串联放置的，数目为150至250台，一般是接进于变电站的饱和电压值（200～1000V）。这种认识还导致了用增大电解槽的办法增加操作电流强度。

电解槽中的熔液是一种冰晶石为基础组分的熔融体。其中还使用了多种添加剂以增大电解工序中的电流效率。这些添加剂还具有下列特点：降低混合物的熔点和（或）降低铝在冰晶石熔液中的重新溶解度和（或）加大电解液的电导性。添加剂中有钙、镁、锂和氟化铝。

因为高温而使槽中的熔解逐步蒸发，从而产生了下述两种缺陷：

-熔解的逸出物为呈气态或粉粒状的氟化物。当逸出量过多时，它们就被认为是毒害环境的污染物;

-必须除净蒸发出来的氟化物，这是电解槽生产成本中的一个重要项目。

人们感兴趣的是如何将上述的逸出物在它的产生处-即电解槽上收集起来。

有许多种逸出物收集系统已被使用，它们具有三种功能：

a）在电解槽上收集逸出物：使用手动的或机械化的排出口进行收集。当电解槽的操作需要时（更换严重氧化掉的阳极或取出铝），排出口即可打开;

b）排走含有氟化物的逸出物：此操作通过与一排风扇相通的管道来进行。一般是，电解槽与一公共收集系统呈并联连接。热平衡是通过对各管道的断面进行气体动力学的计算来实现的，或通过隔板或活门来实现的;

c）逸出物的处理：对逸出物进行洗涤，然后用静电或套筒型过滤器进行处理，或者在干燥条件下将氟固着于矾土上，然后再将后者送入电解槽中。

在现代设备中，逸出物的收集效率可达97至99%。

对此工艺很熟悉的人都知道，在这类系统中逸出物的收集效率与各电解槽上所具有的抽吸速度密切相关。很明显，基本建设投资成本和运转成本（风扇功率和生产系统的维修）将随抽吸速度的提高而增大。对此工艺熟悉的人认为，实际上，在收集逸出物的总费用与以米³/升为单位的抽吸速度之间存在有一个比例关系。

在电解槽进行操作时，特别是在更换报废了的阳极或取走生产出的铝的时刻，必须打开或拉开盖电解槽的盖子或者它上面的门。打开电解槽的常规时间可以是几分钟到几十分钟。在这段时间中，为了保持高的逸出的收集率，上述电解槽上的抽吸流速必须加大。除了这段时间之外（这时盖子已准确地放回到原位置上，从而具有了封闭效果），抽吸流速可以低一些，这样并不会对逸出物的收集效率产生坏的影响。在这之后，我们将用“盖子”一词表示实际的盖子和通入电解槽的门，例如，浇铸用门。

一种双抽吸系统完全有可能使逸出物收集装置的效率达到最佳水平。用接近于所要求的最低水平的平均流速对该装置进行计算。借助于一可手动或机械化控制的活门装置，当电解槽的操作者需要打开盖子的时候，电解槽上的流速即可短时间地增大。

这种手动系统具有这样的缺点，即操作上具有极大的限制性以及操作者易于忘记上述操作。

如果在很多电解槽上始终具有增大了的抽吸效果的话，则在抽吸系统的总流速保持恒定的条件下，则另外一些电解槽上流速将会降低很多。如果当电解槽的部分盖子打开的时候，增大的抽吸效果未实现的话，则含氟的逸出物将会漏出到电解厂房中。

本发明的目的是，实现从全部盖子都盖上时的电解槽上方的正常抽吸状态过渡为盖子（至少有一个）打开时短时增大抽吸状态这一过程的自动化。