專利名稱：高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽的制作方法
技術領域：
本發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多連續陽極電解槽。
背景技術：
目前，生產鋁鈧、鋁鈦、鋁錳、鋁銅、鋁鍶、鋁鋅、稀土等高性能鋁合金，主要采用對摻法、金屬熱還原法和熔鹽電解法，存在工藝復雜、流程長、能耗高、污染嚴重、成本高等不足，采用直接在鋁電解槽上生產上述高性能鋁合金，工藝簡單，成本低，有利于提高產品品質，但目前所使用的鋁電解槽因陽極結構和加料方式的限制，使生產出來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濟效益，同時采用目前的鋁電解槽生產高性能鋁合金操作復雜，控制難度大，甚至出現鋁電解槽正常生產遭到破壞，經濟技術指標受到影響等問題。

發明內容
本發明為了解決現有鋁電解槽生產高性能鋁合金存在操作復雜、控制難度大、高性能鋁合金品質差的問題，提供了一種高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽。本發明是采用如下技術方案實現的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，包括連續陽極裝置、陰極裝置及位于連續陽極裝置上方的金屬平臺，連續陽極裝置的數量為一個或多個，單個連續陽極裝置是由四周側壁包有鋁箔或鋁板且前后分布的若干陽極本體和陽極箱體組成，陽極箱體的上部設有套在陽極本體四周的一個或多個套狀金屬框架，金屬框架外側壁設有承重緊固圈，承重緊固圈下側四周固定有承重鉤連接件，陽極箱體的下部設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極本體四周側壁的若干密封罩板連接而成，密封罩板上開有若干導電棒孔，導電棒孔內插有一端位于密封罩板外側、 另一端插入陽極本體內的導電棒，導電棒和導電棒孔之間設有與兩者緊密接觸且插入陽極本體內的密封套，最下層的導電棒與承重鉤連接件之間設有與兩者連接的承重鉤，連續陽極裝置之間或陽極本體之間或金屬框架與陽極本體之間設有套狀填料框架或者打殼下料排氣機構或者填料框架和位于填料框架內部或外部的打殼下料排氣機構，填料框架內充填有填料，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，金屬平臺的底部和內側面之間設有相互連通的排氣口。打殼下料排氣機構是本領域技術人員容易實現的。使用時，直流電通過進電母線，從連續陽極裝置向陽極本體供電，通過計算機控制打殼下料排氣機構作業，產生的電解廢氣經打殼下料排氣機構排出收集后，進入凈化系統處理后排放到大氣中；陽極本體產生的廢氣通過陽極本體上部的金屬平臺內側的排氣口， 進入排氣系統，凈化處理后排放到大氣中。隨著陽極本體的消耗，先將最下層密封罩板中的導電棒拔出，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，調整所有承重鉤，使新的最下層導電棒同時均勻受力，最后在頂層密封罩板上方的陽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電棒孔內釘上若干帶有密封套的導電棒； 同時，填料裝置中的填料都隨陽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，根據生產連續運行的特點，循環進行上述操作，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、稀土及其氫氧化物、氧化物、氟化物、 氯化物、硫化物、磷酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽的填料，通過一次電解即可生產出高品質的高性能鋁合金，克服了現有鋁電解槽生產高性能鋁合金存在操作復雜、控制難度大、高性能鋁合金品質差的問題。打殼下料排氣機構包括打殼筒，打殼筒內穿有打擊桿，打擊桿的下端設有打擊頭， 打擊桿與打殼筒上端之間設有耐高溫絕緣密封件，打殼筒的外側設有由隔離板制成的給料排氣空腔，給料排氣空腔是由通過分隔板隔開的給料空腔和排氣空腔構成的，給料空腔和排氣空腔與打殼筒下側相通，且給料空腔與排氣空腔上分別設有給料孔和排氣孔。使用時，通過計算機控制打殼氣缸動作，帶動打擊桿和打擊頭往復運動，打開或擴大下料口，隨后定容下料器動作，定容下料器中原材料通過給料孔進入給料空腔，隨后經下料口進入電解質中溶解，下料口排出的電解廢氣通過排氣通道進入排氣空腔，經排氣孔進入凈化系統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應的連接孔，連接孔內穿有緊固螺栓，通過緊固螺栓壓緊密封罩板，阻止陽極本體外鼓的發生。陽極本體內插有若干各種形狀的鋁板或鋁箔，鋁板或鋁箔內充填有填料，提高鋁合金品質的同時有利于排氣的順暢，降低電解質壓降，避免陽極本體中心過熱，有利于提高電流效率。填料還包括由電解質粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料，降低填料的流動性，阻止陽極本體外鼓和氧化，保護好陽極本體，進一步強化排氣的順暢。金屬框架內側的四個角部為圓角、直角或斜角，斜角即為與相鄰兩邊均成鈍角的角，該結構設計使得陽極本體底部的四個角部變為圓角、直角或斜角，陽極本體角部為圓角或斜角時，相比直角能減少陽極本體的消耗。打殼下料排氣機構與陽極本體的鋁板或鋁箔之間充填有填料。本發明結構設計合理可靠，下料點處設有排氣通道，能及時抽走電解產生的廢氣， 使電解產生的廢氣與陽極產生的廢氣有效分開，降低廢氣治理難度，有利于廢氣綜合回收利用；連續陽極本體形狀、尺寸、可以各異，陽極本體數目大小可變，利于電解槽大型化，利于電解廢氣排除，利于節能減排；陽極框架由上下兩部分組成，使陽極工作過程簡便，減少陽極工作事故的發生，利于陽極長期正常工作；陽極本體四周設有密封罩板，使穿入的導電棒排列整齊，阻止陽極外鼓，保護好陽極本體；陽極本體和穿入的導電棒及密封罩板的導電棒孔之間設有密封套，阻止陽極廢氣無組織逸出，減少廢氣處理量，減輕廢氣處理難度；承重鉤有效調節最下層導電棒和陽極框架上部分距離，使導電棒同時受力，減少陽極本體裂紋產生和掉塊，利于導電本體底掌和鋁液面吻合，便于電解槽高效穩定生產；陽極本體的填料裝置，阻止陽極本體被氧化，利于加入到電解槽的各種填料均勻快速溶解，而且通過改變填料裝置中或在陽極本體插入的鋁板或鋁箔中的填料成分，直接生產各種高性能鋁合金材料，同時連續陽極裝置利用電解槽上部的散熱將陽極焙燒成導電良導體，省去陽極成型、焙燒、組裝、更換、殘極回收處理等工序和對環境和產品質量的污染，具有生產工藝簡單、流程短、控制難度小、耗能少、污染輕、成本低、品質高的優點。


圖1為本發明的結構示意圖； 圖2為圖1的俯視示意圖3為圖1的另一種俯視示意圖。圖中1-陰極裝置，2-金屬平臺，3-陽極本體，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。
具體實施例方式高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，包括連續陽極裝置、陰極裝置1及位于連續陽極裝置上方的金屬平臺2，連續陽極裝置的數量為一個或多個，單個連續陽極裝置是由四周側壁包有鋁箔或鋁板且前后分布的若干陽極本體3和陽極箱體組成，陽極箱體的上部設有套在陽極本體3四周的一個或多個套狀金屬框架4，金屬框架4外側壁設有承重緊固圈5，承重緊固圈5下側四周固定有承重鉤連接件6，陽極箱體的下部設有若干上下排列的密封罩板框架7，密封罩板框架7是由緊貼陽極本體3四周側壁的若干密封罩板連接而成，密封罩板上開有若干導電棒孔，導電棒孔內插有一端位于密封罩板外側、另一端插入陽極本體3內的導電棒8，導電棒8和導電棒孔之間設有與兩者緊密接觸且插入陽極本體3內的密封套，最下層的導電棒8與承重鉤連接件6之間設有與兩者連接的承重鉤9，連續陽極裝置之間或陽極本體3之間或金屬框架4與陽極本體3之間設有套狀填料框架10或者打殼下料排氣機構或者填料框架10和位于填料框架10內部或外部的打殼下料排氣機構，填料框架10內充填有填料，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2的底部和內側面之間設有相互連通的排氣口 11。打殼下料排氣機構包括打殼筒12，打殼筒12內穿有打擊桿13，打擊桿13的下端設有打擊頭14，打擊桿13與打殼筒12上端之間設有耐高溫絕緣密封件15，打殼筒12的外側設有由隔離板16制成的給料排氣空腔，給料排氣空腔是由通過分隔板17隔開的給料空腔18和排氣空腔19構成的，給料空腔18和排氣空腔19與打殼筒12下側相通，且給料空腔18與排氣空腔19上分別設有給料孔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應的連接孔23， 連接孔內穿有緊固螺栓；
陽極本體3內插有若干各種形狀的鋁板M或鋁箔，鋁板24或鋁箔內充填有填料； 填料還包括由電解質粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料。金屬框架內側的四個角部為圓角、直角或斜角。
打殼下料排氣機構與陽極本體3的鋁板M或鋁箔之間充填有填料。具體實施過程中，填料框架10的高度為10-800cm、寬度為l-59cm，長度不大于金屬框架寬度，鋁板M或鋁箔的厚度為0. 001-50cm ；對于單個連續陽極裝置，由于填料框架 10和打殼下料排氣機構固定于金屬框架4內，陽極本體3四周形狀隨填料框架10和打殼下料排氣機構的形狀變化而改變；當金屬框架4為一個時，金屬框架4套在所有陽極本體3 上，當金屬框架4為多個時，金屬框架4套在一個或多個陽極本體3的四周；對于多個連續陽極裝置，當填料框架10和打殼下料排氣機構固定于金屬框架4外時，陽極本體3四周形狀不隨此填料框架10和打殼下料排氣機構的形狀變化而改變。
權利要求
1.一種高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，包括連續陽極裝置、陰極裝置(1)及位于連續陽極裝置上方的金屬平臺(2)，其特征在于連續陽極裝置的數量為一個或多個， 單個連續陽極裝置是由四周側壁包有鋁箔或鋁板且前后分布的若干陽極本體(3)和陽極箱體組成，陽極箱體的上部設有套在陽極本體(3)四周的一個或多個套狀金屬框架(4)，金屬框架(4)外側壁設有承重緊固圈(5)，承重緊固圈(5)下側四周固定有承重鉤連接件(6)，陽極箱體的下部設有若干上下排列的密封罩板框架(7)，密封罩板框架(7)是由緊貼陽極本體(3)四周側壁的若干密封罩板連接而成，密封罩板上開有若干導電棒孔，導電棒孔內插有一端位于密封罩板外側、另一端插入陽極本體(3)內的導電棒(8)，導電棒(8)和導電棒孔之間設有與兩者緊密接觸且插入陽極本體(3)內的密封套，最下層的導電棒(8)與承重鉤連接件(6)之間設有與兩者連接的承重鉤(9)，連續陽極裝置之間或陽極本體(3)之間或金屬框架(4)與陽極本體(3)之間設有套狀填料框架(10)，或者打殼下料排氣機構，或者填料框架(10)和位于填料框架(10)內部或外部的打殼下料排氣機構，填料框架(10)內充填有填料，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(2)的底部和內側面之間設有相互連通的排氣口(11)。
2.根據權利要求1所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于打殼下料排氣機構包括打殼筒(12)，打殼筒(12)內穿有打擊桿(13)，打擊桿(13)的下端設有打擊頭(14)，打擊桿(13)與打殼筒(12)上端之間設有耐高溫絕緣密封件(15)，打殼筒(12)的外側設有由隔離板(16)制成的給料排氣空腔，給料排氣空腔是由通過分隔板(17)隔開的給料空腔(18)和排氣空腔(19)構成的，給料空腔(18)和排氣空腔(19)與打殼筒(12)下側相通，且給料空腔(18)與排氣空腔(19)上分別設有給料孔(20)和排氣孔(21)。
3.根據權利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，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應的連接孔 (23)，連接孔(23)內穿有緊固螺栓。
4.根據權利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于 陽極本體(3)內插有若干各種形狀的鋁板(24)或鋁箔，鋁板(24)或鋁箔內充填有填料。
5.根據權利要求3所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于陽極本體(3)內插有若干各種形狀的鋁板(24)或鋁箔，鋁板(24)或鋁箔內充填有填料。
6.根據權利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于 填料還包括由電解質粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料。
7.根據權利要求5所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于填料還包括由電解質粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料。
8.根據權利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于 金屬框架(4)內側的四個角部為圓角、直角或斜角。
9.根據權利要求7所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于金屬框架(4)內側的四個角部為圓角、直角或斜角。
10.根據權利要求1或2所述的高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，其特征在于 打殼下料排氣機構與陽極本體(3)的鋁板(24)或鋁箔之間充填有填料。
全文摘要
本發明具體為一種高性能鋁合金制備用多連續陽極電解槽，解決了現有鋁電解槽存在操作復雜、控制難度大的問題。單個連續陽極裝置是由若干陽極本體和陽極箱體組成，陽極箱體的上部設有金屬框架，陽極箱體的下部設有穿有導電棒的密封罩板框架，下層導電棒與金屬框架上的承重鉤連接件之間設有承重鉤，填料框架內的填料是鈧、鈦、錳、銅、鋅、鍶、硅、鎳、鉻、鎂、稀土制成，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，金屬框架內設有填料框架和打殼下料排氣機構的一種或兩種，金屬平臺上設有排氣口。本發明具有生產工藝簡單、流程短、控制難度小、耗能少、污染輕、成本低、品質高的優點。
文檔編號C25C3/12GK102560543SQ201210005878
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者黨建平 申請人:山西關鋁股份有限公司