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阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨

时间:2016-01-16  作者:曹显平 杨华 马云建

【摘要】:本文从炭阳极组装车间质量控制的要素,分析阳极炭块中灰分、磷生铁产生的原因及控制方法,通过对阳极组装车间的设备改造能有效的清除软残极及组装块表面的磷生铁,减少杂质对电解及成型的影响,提高电解铝铝液的质量。
论文关键词:炭阳极组装,灰分,软残极,磷生铁

阳极作为铝电解的心脏,它的质量好坏,不但影响电解槽的平稳生产,还影响着电解的各项经济技术指标,如:阳极消耗、电能消耗、铝液质量;同时还对节能减排指标中的烟气排放有着直接的影响。

炭阳极组装车间是把电解返回的残极进行电解质清理、残极压脱、磷铁环压脱,并把焙烧块和铝导杆—钢爪组用熔化的磷生铁进行连接成为具有一定机械强度、较小比电阻的整体,同时对残极进行破碎,破碎后的残极返回成型车间供配料使用。

其质量控制主要有:残极料中灰分、磷生铁的控制;浇铸质量及组装块表面附着的磷生铁、填充焦的控制;磷生铁的配比控制。

一、 阳极炭块中灰分、磷生铁产生的原因

1、 灰分产生的原因:

1)软残极产生

残极是阳极炭块在铝电解生产中使用以后换下的残余部分,其表面覆盖有氧化铝和氟化盐,将其清理掉后经破碎返回成型作为阳极材料的原料,以提高生阳极的体积密度、降低空气渗透率、提高抗压强度等。但由于残极在电解槽上高温电解质中使用了近30天,其表面层硬度较小、空隙度大、抗氧化性能较差、着火点低等,此部分软残极进入成型配料后,将对阳极质量带来很大的影响,造成电解更大的损失。

2)收尘系统产生

残极压脱、破碎时产生的大量粉料经收尘系统收尘后进入残极皮带,最终返到阳极下到工序成型生产线,导致阳极Si 元素含量增加。这些收尘粉料杂质含量高、性状疏松、假比重小、理化性能低劣,对电解的阳极净耗、电流效率影响较大,不应上线参与阳极生产。

另外工作现场、工序卫生清扫等产生的脏料也会带入一部分灰分。

2、 铁含量增加产生的原因:

1) 残极中携带有部分未分离的磷铁

残极压脱时,少量与残极结合紧密的磷铁被压脱下来,这部分磷铁在残极皮带上未被电磁除铁器清除下来或除铁器上的铁未及时清理,被残极挂掉,从而进入成型配料生产线,致使阳极铁含量增加。

措施:将电磁除铁器改为永磁体除铁器。

2) 浇铸后阳极表面磷生铁清理不干净

阳极组装块在浇铸站浇铸时,会产生少部分外溢铁水,飞溅到阳极表面上和铁珠落入炭碗内,人工清理外溢冷凝铁,碎铁屑和铁珠靠人工清理费时费力,而且清扫不干净,这部分铁将进入电解生产线,导致铝液铁含量增高。

二、 改进措施

1、 加装软残极清理机,清除残极表面上的软残极及灰分

电解返回的残极经电解质清理机(钢球抛丸机)或人工电解质清理后,其残极上部及底部仍有1—2mm的软残极,本机能有效的清除这部分软残极。

本机由电机、传动装置、钢刷、残极推车机、收尘系统等部份组成,如图1所示:

磷生铁

图1、清理机总装示意图

电解返回的残极经装卸站上链后,在电解质清理机前的道叉上装设一套残极厚度自动检测装置,厚度大于400mm的残极进入旁通链,小于400mm的进入清理机进行清理。

本清理机安装于电解质清理机后的钢结构架上,顶部接收尘管道,底部有皮带输送机,当残极由悬链输送机送入本机,残极推车机的入口侧夹板被导杆抬起,当导杆全部进入夹具后,入口侧夹板在重力作用下自动把导杆夹紧,同时导杆压下残极推车机的气缸控制开关,气缸拖动推车机及带残极的导杆向前移动进入清理室。高压压缩空气间隙喷吹,清除残极表面灰分及电解质;电机拖动清理滚筒高速旋转,钢刷采用钢丝绳,由于离心力的作用,残极上的电解质层被钢丝绳刮削清除干净。当气缸拖动推车机及带残极的导杆清刷完毕后,由于出口侧夹板被固定机架上的挡块抬起,带残极的导杆由悬链输送机拖走,同时导杆不再压迫气缸控制开关,气缸自动换向并快速返回,完成一个清刷工作循环,进入待机状态,由于是在链不停顿自动清理,钢刷靠离心力的作用,因此可以自动适应小于400mm的厚、薄残极的软残极清除。该机各部件的示意图如下:

图2、 残极推车机示意图

阳极组装工序对预焙阳极质量影响及控制措施探讨

2、 装设阳极组装块表面碎铁、杂质清吹装置

方案:用一个两个出口,一个进气口的储气包,装两个二位二通先导式电磁换向阀,从悬链道叉检测开关上引出一个电信号控制电磁换向阀的动作。组装好的阳极由悬链输送至检测开关检测的位置,电磁换向阀动作,8个喷吹头分别对4个炭碗的两侧进行喷吹清扫。

由于喷吹清扫会产生大量的扬尘,清扫位置必须制作一个密封仓,把阳极块密封,而且须有除尘装置。除尘装置由除尘器引一收尘口至密封仓,收集吹扫中引起的扬尘。

三、 结束语

1、 电解铝用软残极清理机,能够有效地清除残极表面附着的电解质层,给下道工序提供合格的残极,由于外部有收尘系统,该机不对外部环境造成污染,而且噪音小,结构简单实用、制造费用低廉,清理效果好,维护方便,为自制软残极清理提供了新的思路。

2、 阳极组装块表面碎铁、杂质清吹装置,能够有效的吹扫组装块表面附着的炭粉及炭碗内的碎铁,由于是在链自动吹扫,不必增加其他附属工艺设施,降低了阳极组装块的生产成本,提高了原铝质量。


四、 参考文献
1、 残极对预焙阳极质量的影响探讨 周新林 第二届国际铝用炭素技术会议论文集
2、 冶金炭素材料性能及生产工艺 姚广春 冶金工业出版社 1992年

 

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