專利名稱：高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高性能鋁合金制備裝置，具體為一種高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)鋁鈧、鋁鈦、鋁錳、鋁銅、鋁鍶、鋁鋅、稀土等高性能鋁合金，主要采用對(duì)摻法、金屬熱還原法和熔鹽電解法，存在工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、能耗高、污染嚴(yán)重、成本高等不足，采用直接在鋁電解槽上生產(chǎn)上述高性能鋁合金，工藝簡(jiǎn)單，成本低，有利于提高產(chǎn)品品質(zhì)，但目前所使用的鋁電解槽因陽(yáng)極結(jié)構(gòu)和加料方式的限制，使生產(chǎn)出來(lái)的高性能鋁合金中含鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鍶、鋅、稀土等元素含量較少，影響了高性能鋁合金的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)采用目前的鋁電解槽生產(chǎn)高性能鋁合金操作復(fù)雜，控制難度大，甚至出現(xiàn)鋁電解槽正常生產(chǎn)遭到破壞，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)受到影響等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鋁電解槽生產(chǎn)高性能鋁合金存在操作復(fù)雜、控制難度大、高性能鋁合金品質(zhì)差的問(wèn)題，提供了一種高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，包括連續(xù)陽(yáng)極裝置、陰極裝置及位于連續(xù)陽(yáng)極裝置上方的金屬平臺(tái)，連續(xù)陽(yáng)極裝置的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，單個(gè)連續(xù)陽(yáng)極裝置是由四周側(cè)壁包有鋁箔或鋁板的陽(yáng)極本體和陽(yáng)極箱體組成， 陽(yáng)極箱體的上部設(shè)有套在陽(yáng)極本體四周的套狀金屬框架，金屬框架外側(cè)壁設(shè)有承重緊固圈，承重緊固圈下側(cè)四周固定有承重鉤連接件，陽(yáng)極箱體的下部設(shè)有若干上下排列的密封罩板框架，密封罩板框架是由緊貼陽(yáng)極本體四周側(cè)壁的若干密封罩板連接而成，密封罩板上開有若干導(dǎo)電棒孔，導(dǎo)電棒孔內(nèi)插有一端位于密封罩板外側(cè)、另一端插入陽(yáng)極本體內(nèi)的導(dǎo)電棒，導(dǎo)電棒和導(dǎo)電棒孔之間設(shè)有與兩者緊密接觸且插入陽(yáng)極本體內(nèi)的密封套，最下層的導(dǎo)電棒與承重鉤連接件之間設(shè)有與兩者連接的承重鉤，連續(xù)陽(yáng)極裝置之間或金屬框架與陽(yáng)極本體之間設(shè)有與金屬框架固定的套狀填料框架，或者打殼下料排氣機(jī)構(gòu)，或者填料框架和位于填料框架內(nèi)部或外部的打殼下料排氣機(jī)構(gòu)，填料框架內(nèi)充填有填料，填料是由還原電位比鋁正的鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土制成的，或者是由還原電位比鋁正的鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土的氫氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽制成的，陽(yáng)極本體與金屬框架之間或填料框架內(nèi)設(shè)有打殼下料排氣機(jī)構(gòu)，金屬平臺(tái)的底部和內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有相互連通的排氣口。 打殼下料排氣機(jī)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的。使用時(shí)，直流電通過(guò)進(jìn)電母線，從連續(xù)陽(yáng)極裝置向陽(yáng)極本體供電，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制打殼下料排氣機(jī)構(gòu)作業(yè)，產(chǎn)生的電解廢氣經(jīng)打殼下料排氣機(jī)構(gòu)排出收集后，進(jìn)入凈化系統(tǒng)處理后排放到大氣中；陽(yáng)極本體產(chǎn)生的廢氣通過(guò)陽(yáng)極本體上部的金屬平臺(tái)內(nèi)側(cè)的排氣口， 進(jìn)入排氣系統(tǒng)，凈化處理后排放到大氣中。隨著陽(yáng)極本體的消耗，先將最下層密封罩板中的導(dǎo)電棒拔出，然后將最下層密封罩板全部取出，再將金屬框架向上提升一定高度，調(diào)整所有承重鉤，使新的最下層導(dǎo)電棒同時(shí)均勻受力，最后在頂層密封罩板上方的陽(yáng)極本體四周重新安裝一層密封罩板，并在最上層密封罩板的導(dǎo)電棒孔內(nèi)釘上若干帶有密封套的導(dǎo)電棒； 同時(shí)，填料裝置中的填料都隨陽(yáng)極本體的消耗而逐漸消耗掉，需定期向填料裝置中添加填料，根據(jù)生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，循環(huán)進(jìn)行上述操作，采用氧化鋁做原料，添加還原電位比鋁正的鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土或者是由還原電位比鋁正的鈧、 鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土的氫氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽制成的填料，通過(guò)一次電解即可生產(chǎn)出高品質(zhì)的高性能鋁合金，克服了現(xiàn)有鋁電解槽生產(chǎn)高性能鋁合金存在操作復(fù)雜、控制難度大、高性能鋁合金品質(zhì)差的問(wèn)題。打殼下料排氣機(jī)構(gòu)包括打殼筒，打殼筒內(nèi)穿有打擊桿，打擊桿的下端設(shè)有打擊頭， 打擊桿與打殼筒上端之間設(shè)有耐高溫絕緣密封件，打殼筒的外側(cè)設(shè)有由隔離板制成的給料排氣空腔，給料排氣空腔是由通過(guò)分隔板隔開的給料空腔和排氣空腔構(gòu)成的，給料空腔和排氣空腔打殼筒下側(cè)相通，且給料空腔與排氣空腔上分別設(shè)有給料孔和排氣孔。使用時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制打殼氣缸動(dòng)作，帶動(dòng)打擊桿和打擊頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，打開或擴(kuò)大下料口，隨后定容下料器動(dòng)作，定容下料器中原材料通過(guò)給料孔進(jìn)入給料空腔，隨后經(jīng)下料口進(jìn)入電解質(zhì)中溶解，下料口排出的電解廢氣通過(guò)排氣通道進(jìn)入排氣空腔，經(jīng)排氣孔進(jìn)入凈化系統(tǒng)處理后排放到大氣中。承重緊固圈上連接有緊固板，緊固板上開有若干與密封罩板對(duì)應(yīng)的連接孔，連接孔內(nèi)穿有緊固螺栓，通過(guò)緊固螺栓壓緊密封罩板，阻止陽(yáng)極本體外鼓的發(fā)生。陽(yáng)極本體內(nèi)插有若干各種形狀的鋁板或鋁箔，鋁板或鋁箔內(nèi)充填有填料，提高鋁合金品質(zhì)的同時(shí)有利于排氣的順暢，降低電解質(zhì)壓降，避免陽(yáng)極本體中心過(guò)熱，有利于提高電流效率。填料還包括由電解質(zhì)粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料，降低填料的流動(dòng)性，阻止陽(yáng)極本體外鼓和氧化，保護(hù)好陽(yáng)極本體，進(jìn)一步強(qiáng)化排氣的順暢。金屬框架內(nèi)側(cè)的四個(gè)角部為圓角、直角或斜角，斜角即為與相鄰兩邊均成鈍角的角，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得陽(yáng)極本體底部的四個(gè)角部變?yōu)閳A角、直角或斜角，陽(yáng)極本體角部為圓角或斜角時(shí)，相比直角能減少陽(yáng)極本體的消耗。打殼下料排氣機(jī)構(gòu)與陽(yáng)極本體的鋁板或鋁箔之間充填有填料。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，下料點(diǎn)處設(shè)有排氣通道，能及時(shí)抽走電解產(chǎn)生的廢氣， 使電解產(chǎn)生的廢氣與陽(yáng)極產(chǎn)生的廢氣有效分開，降低廢氣治理難度，有利于廢氣綜合回收利用；陽(yáng)極框架由上下兩部分組成，使陽(yáng)極工作過(guò)程簡(jiǎn)便，減少陽(yáng)極工作事故的發(fā)生，利于陽(yáng)極長(zhǎng)期正常工作；陽(yáng)極本體四周設(shè)有密封罩板，使穿入的導(dǎo)電棒排列整齊，阻止陽(yáng)極外鼓，保護(hù)好陽(yáng)極本體；陽(yáng)極本體和穿入的導(dǎo)電棒及密封罩板的導(dǎo)電棒孔之間設(shè)有密封套， 阻止陽(yáng)極廢氣無(wú)組織逸出，減少?gòu)U氣處理量，減輕廢氣處理難度，保護(hù)好陽(yáng)極；承重鉤有效調(diào)節(jié)最下層導(dǎo)電棒和陽(yáng)極框架上部分距離，使導(dǎo)電棒同時(shí)受力，減少陽(yáng)極本體裂紋產(chǎn)生和掉塊，利于導(dǎo)電本體底掌和鋁液面吻合，便于電解槽高效穩(wěn)定生產(chǎn)；陽(yáng)極本體的填料裝置， 阻止陽(yáng)極本體被氧化，利于加入到電解槽的各種填料均勻快速溶解，而且通過(guò)改變填料裝置中或在陽(yáng)極本體插入的鋁板或鋁箔中的填料成分，直接生產(chǎn)各種高性能鋁合金材料，同時(shí)連續(xù)陽(yáng)極裝置利用電解槽上部的散熱將陽(yáng)極焙燒成導(dǎo)電良導(dǎo)體，省去陽(yáng)極成型、焙燒、組裝、更換、殘極回收處理等工序和對(duì)環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量的污染，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、流程短、控制難度小、耗能少、污染輕、成本低、品質(zhì)高的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的俯視示意圖。圖中1-陰極裝置，2-金屬平臺(tái)，3-陽(yáng)極本體，4-金屬框架，5-承重緊固圈，6-承重鉤連接件，7-密封罩板框架，8-導(dǎo)電棒，9-承重鉤，10-填料框架，11-排氣口，12-打殼筒，13-打擊桿，14-打擊頭，15-耐高溫絕緣密封件，16-隔離板，17-分隔板，18-給料空腔， 19-排氣空腔，20-給料孔，21-排氣孔，22-緊固板，23-連接孔，24-鋁板。
具體實(shí)施例方式高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，包括連續(xù)陽(yáng)極裝置、陰極裝置1及位于連續(xù)陽(yáng)極裝置上方的金屬平臺(tái)2，連續(xù)陽(yáng)極裝置的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，單個(gè)連續(xù)陽(yáng)極裝置是由四周側(cè)壁包有鋁箔或鋁板的陽(yáng)極本體3和陽(yáng)極箱體組成，陽(yáng)極箱體的上部設(shè)有套在陽(yáng)極本體3四周的套狀金屬框架4，金屬框架4外側(cè)壁設(shè)有承重緊固圈5，承重緊固圈5下側(cè)四周固定有承重鉤連接件6，陽(yáng)極箱體的下部設(shè)有若干上下排列的密封罩板框架7，密封罩板框架7是由緊貼陽(yáng)極本體3四周側(cè)壁的若干密封罩板連接而成，密封罩板上開有若干導(dǎo)電棒孔，導(dǎo)電棒孔內(nèi)插有一端位于密封罩板外側(cè)、另一端插入陽(yáng)極本體3內(nèi)的導(dǎo)電棒8，導(dǎo)電棒8 和導(dǎo)電棒孔之間設(shè)有與兩者緊密接觸且插入陽(yáng)極本體3內(nèi)的密封套，最下層的導(dǎo)電棒8與承重鉤連接件6之間設(shè)有與兩者連接的承重鉤9，連續(xù)陽(yáng)極裝置之間或金屬框架4與陽(yáng)極本體3之間設(shè)有與金屬框架4固定的套狀填料框架10，或者打殼下料排氣機(jī)構(gòu)，或者填料框架 10和位于填料框架10內(nèi)部或外部的打殼下料排氣機(jī)構(gòu)，填料框架10內(nèi)充填有填料，填料是由還原電位比鋁正的鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土制成的，或者是由還原電位比鋁正的鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土的氫氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽制成的，金屬平臺(tái)2的底部和內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有相互連通的排氣口 11。打殼下料排氣機(jī)構(gòu)包括打殼筒12，打殼筒12內(nèi)穿有打擊桿13，打擊桿13的下端設(shè)有打擊頭14，打擊桿13與打殼筒12上端之間設(shè)有耐高溫絕緣密封件15，打殼筒12的外側(cè)設(shè)有由隔離板16制成的給料排氣空腔，給料排氣空腔是由通過(guò)分隔板17隔開的給料空腔18和排氣空腔19構(gòu)成的，給料空腔18和排氣空腔19與打殼筒12下側(cè)相通，且給料空腔18與排氣空腔19上分別設(shè)有給料孔20和排氣孔21 ；
承重緊固圈5上連接有緊固板22，緊固板22上開有若干與密封罩板對(duì)應(yīng)的連接孔23， 連接孔內(nèi)穿有緊固螺栓；
陽(yáng)極本體3內(nèi)插有若干各種形狀的鋁板24或鋁箔，鋁板M或鋁箔內(nèi)充填有填料； 填料還包括由電解質(zhì)粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料。金屬框架4內(nèi)側(cè)的四個(gè)角部為圓角、直角或斜角。打殼下料排氣機(jī)構(gòu)與陽(yáng)極本體3的鋁板M或鋁箔之間充填有填料。
具體實(shí)施過(guò)程中，填料框架10的高度為10-800cm、寬度為l-59cm，長(zhǎng)度不大于金屬框架寬度，鋁板M或鋁箔的厚度為0. 001-50cm ；對(duì)于單個(gè)連續(xù)陽(yáng)極裝置，由于填料框架 10和打殼下料排氣機(jī)構(gòu)固定于金屬框架4內(nèi)，陽(yáng)極本體3四周形狀隨填料框架10和打殼下料排氣機(jī)構(gòu)的形狀變化而改變；對(duì)于多個(gè)連續(xù)陽(yáng)極裝置，當(dāng)填料框架10和打殼下料排氣機(jī)構(gòu)固定于金屬框架4外時(shí)，陽(yáng)極本體3四周形狀不隨此填料框架10和打殼下料排氣機(jī)構(gòu)的形狀變化而改變。
權(quán)利要求
1.一種高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，包括連續(xù)陽(yáng)極裝置、陰極裝置(1)及位于連續(xù)陽(yáng)極裝置上方的金屬平臺(tái)(2)，其特征在于連續(xù)陽(yáng)極裝置的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)，單個(gè)連續(xù)陽(yáng)極裝置是由四周側(cè)壁包有鋁箔或鋁板的陽(yáng)極本體(3)和陽(yáng)極箱體組成，陽(yáng)極箱體的上部設(shè)有套在陽(yáng)極本體(3)四周的套狀金屬框架(4)，金屬框架(4)外側(cè)壁設(shè)有承重緊固圈(5)，承重緊固圈(5)下側(cè)四周固定有承重鉤連接件(6)，陽(yáng)極箱體的下部設(shè)有若干上下排列的密封罩板框架(7)，密封罩板框架(7)是由緊貼陽(yáng)極本體(3)四周側(cè)壁的若干密封罩板連接而成，密封罩板上開有若干導(dǎo)電棒孔，導(dǎo)電棒孔內(nèi)插有一端位于密封罩板外側(cè)、另一端插入陽(yáng)極本體(3)內(nèi)的導(dǎo)電棒(8)，導(dǎo)電棒(8)和導(dǎo)電棒孔之間設(shè)有與兩者緊密接觸且插入陽(yáng)極本體(3)內(nèi)的密封套，最下層的導(dǎo)電棒(8)與承重鉤連接件(6)之間設(shè)有與兩者連接的承重鉤(9)，連續(xù)陽(yáng)極裝置之間或金屬框架(4)與陽(yáng)極本體(3)之間設(shè)有與金屬框架(4) 固定的套狀填料框架(10)，或者打殼下料排氣機(jī)構(gòu)，或者填料框架(10)和位于填料框架 (10)內(nèi)部或外部的打殼下料排氣機(jī)構(gòu)，填料框架(10)內(nèi)充填有填料，填料是由還原電位比鋁正的鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土制成的，或者是由還原電位比鋁正的鈧、鈦、鋯、釩、鎵、錫、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土的氫氧化物、氧化物、氟化物、 氯化物、硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽制成的，金屬平臺(tái)(2)的底部和內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有相互連通的排氣口(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于打殼下料排氣機(jī)構(gòu)包括打殼筒(12)，打殼筒(12)內(nèi)穿有打擊桿(13)，打擊桿(13)的下端設(shè)有打擊頭(14)，打擊桿(13)與打殼筒(12)上端之間設(shè)有耐高溫絕緣密封件(15)，打殼筒(12)的外側(cè)設(shè)有由隔離板(16)制成的給料排氣空腔，給料排氣空腔是由通過(guò)分隔板(17)隔開的給料空腔(18)和排氣空腔(19)構(gòu)成的，給料空腔(18)和排氣空腔(19)與打殼筒(12)下側(cè)相通，且給料空腔(18)與排氣空腔(19)上分別設(shè)有給料孔(20)和排氣孔(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于 承重緊固圈(5)上連接有緊固板(22)，緊固板(22)上開有若干與密封罩板對(duì)應(yīng)的連接孔 (23)，連接孔(23)內(nèi)穿有緊固螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于陽(yáng)極本體(3)內(nèi)插有若干各種形狀的鋁板(24)或鋁箔，鋁板(24)或鋁箔內(nèi)充填有填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于陽(yáng)極本體(3)內(nèi)插有若干各種形狀的鋁板(24)或鋁箔，鋁板(24)或鋁箔內(nèi)充填有填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于填料還包括由電解質(zhì)粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于填料還包括由電解質(zhì)粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于金屬框架(4)內(nèi)側(cè)的四個(gè)角部為圓角、直角或斜角。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于金屬框架(4)內(nèi)側(cè)的四個(gè)角部為圓角、直角或斜角。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，其特征在于打殼下料排氣機(jī)構(gòu)與陽(yáng)極本體(3)的鋁板(24)或鋁箔之間充填有填料。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種高性能鋁合金制備用連續(xù)陽(yáng)極電解槽，解決了現(xiàn)有鋁電解槽存在操作復(fù)雜、控制難度大的問(wèn)題。連續(xù)陽(yáng)極裝置是由陽(yáng)極本體和陽(yáng)極箱體組成，陽(yáng)極箱體的上部設(shè)有金屬框架，陽(yáng)極箱體的下部設(shè)有密封罩板框架，下層導(dǎo)電棒與金屬框架上的承重鉤連接件之間設(shè)有承重鉤，金屬框架與陽(yáng)極本體之間設(shè)有填料框架和打殼下料排氣機(jī)構(gòu)的一種或兩種，填料框架內(nèi)的填料是由還原電位比鋁正的鈧、鈦、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土制成的，或由其氫氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽制成的，金屬平臺(tái)上設(shè)有排氣口。本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、流程短、控制難度小、耗能少、污染輕、成本低、品質(zhì)高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C25C3/08GK102560542SQ20121000586
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者黨建平 申請(qǐng)人:山西關(guān)鋁股份有限公司