專利名稱：高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高性能鋁材料制備裝置，具體為ー種高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)外能源、航空、航天、軍エ、交通、電子、家電、計算機等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，有力地帶動了太陽能電池用鋁材、大飛機用鋁材、軍エ用鋁材、電子箔、精鋁絲、高檔燈飾用鋁箔、高檔化妝用鋁箔等產(chǎn)品的需求。這些產(chǎn)品的市場前景廣闊，經(jīng)濟效益明顯，但對鋁的特性要求更高，特別是在鋁的純度(不小于99. 91%)、耐腐蝕性、光反射性、加工性能等方面。但近年來這些產(chǎn)品所涉及的原材料エ業(yè)并沒有隨之發(fā)展，目前國內(nèi)外鋁電解槽用氧化鋁直接生產(chǎn)出來的原鋁純度普遍在99. 6—99. 85%之間，無法滿足上述產(chǎn)品對原材料 的特種功能要求，而采用三層液電解法或偏析法是以含鋁量在99. 70% — 99. 90%之間的鋁為原材料，經(jīng)第二次電解或多次偏析生產(chǎn)出高純度的精鋁(不小于99. 95%)，以滿足上述產(chǎn)品要求，但存在エ藝復雜、均需純度較高的原鋁為原材料，且能耗高，在原鋁基礎(chǔ)上噸鋁產(chǎn)品增加能耗3000-16000度電；成本也高，在原鋁基礎(chǔ)上噸鋁產(chǎn)品成本增加6000-12000元，造成經(jīng)濟效益不佳的結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有鋁電解槽生產(chǎn)出來的鋁材料無法滿足高性能要求而采用三層液電解法或偏析法存在エ藝復雜、能耗高且成本較高的問題，提供了ー種高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽。本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，包括連續(xù)電極裝置、陰極裝置及位于連續(xù)電極裝置上方的金屬平臺，連續(xù)電極裝置的數(shù)量為ー個或多個，單個連續(xù)電極裝置是由四周側(cè)壁包有鋁箔或鋁板且前后分布的若干電極本體和電極箱體組成，電極箱體的上部設(shè)有套在電極本體四周的一個或多個套狀金屬框架，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，電極箱體的下部設(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電極本體四周側(cè)壁的若干密封罩板連接而成，密封罩板上開有若干導電棒孔，導電棒孔內(nèi)插有一端位于密封罩板外側(cè)、另一端插入電極本體內(nèi)的導電棒，導電棒和導電棒孔之間設(shè)有與兩者緊密接觸且插入電極本體內(nèi)的密封套，最下層的導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)電極裝置之間或電極本體之間或金屬框架與電極本體之間設(shè)有套狀填料框架，或者打殼下料排氣機構(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構(gòu)，填料框架內(nèi)充填有填料，金屬平臺的底部和內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有相互連通的排氣ロ。打殼下料排氣機構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實現(xiàn)的。使用時，直流電通過進電母線，從連續(xù)電極裝置四周向電極本體供電，通過計算機控制打殼下料排氣機構(gòu)作業(yè)，產(chǎn)生的電解廢氣經(jīng)打殼下料排氣機構(gòu)排出收集后，進入凈化系統(tǒng)處理后排放到大氣中；電極本體產(chǎn)生的廢氣通過電極本體上部的金屬平臺內(nèi)側(cè)的排氣ロ，進入排氣系統(tǒng)，凈化處理后排放到大氣中。隨著電極本體的消耗，最下層密封罩板框架接近電解質(zhì)液面，先將密封罩板中的導電棒拔出，然后將最下層的密封罩板全部取出，再將電極箱體上部的金屬框架向上拉起一定高度，調(diào)整所有承重鉤，使新的最下一層導電棒同時均勻受力，最后在頂層密封罩板上方的電極本體四周重新安裝ー層密封罩板框架，并在最上層密封罩板的導電棒孔內(nèi)釘上若干帶有密封套的導電棒，隨著生產(chǎn)連續(xù)進行，循環(huán)進行上述操作即可，該結(jié)構(gòu)設(shè)計一次電解直接生產(chǎn)出含鋁量在99. 91%以上的高性能鋁材料，克服了現(xiàn)有鋁電解槽生產(chǎn)出來的鋁材料無法滿足高性能要求而采用三層液電解法或偏析法存在エ藝復雜、能耗高且成本較高的問題。打殼下料排氣機構(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與打殼筒下側(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，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 大下料ロ，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(jīng)下料ロ進入電解質(zhì)中溶解，下料ロ排出的電解廢氣通過排氣通道進入排氣空腔，隨后經(jīng)排氣孔進入浄化系統(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應(yīng)的連接孔，連接孔內(nèi)穿有緊固螺栓，通過緊固螺栓壓緊密封罩板，阻止電極本體外鼓的發(fā)生。電極本體內(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，有利于在電極本體中形成排氣通道，有利于電解廢氣順暢的排出，擴大電解槽容量，提高電流效率，降低能耗。填料為由電解質(zhì)粉或碎塊、冰晶石、氧化鋁、殼面碎塊、氟化鋁制成的填料，阻止電極本體外鼓和氧化，保護好電極本體，有利于電解廢氣排出。金屬框架內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)設(shè)計使得電極本體底部的四個角部變?yōu)閳A角、直角或斜角，電極本體角部為圓角或斜角時，相比直角能減少電極本體的消耗。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理可靠，下料點處設(shè)有打殼下料排氣機構(gòu)，能及時抽走電解產(chǎn)生的廢氣，使電解產(chǎn)生的廢氣與電極產(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；電極本體四周設(shè)有密封罩板，使穿入的導電棒排列整齊，阻止電極外鼓；電極本體和穿入的導電棒及密封罩板的棒孔之間設(shè)有密封件，阻止電極廢氣無組織逸出，減少廢氣處理量，減輕廢氣處理難度；承重鉤有效調(diào)節(jié)最下層導電棒和電極箱體上部分距離，使導電棒同時受力，減少電極本體裂紋產(chǎn)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(wěn)定生產(chǎn)；電極本體是由若干塊組成，且形狀、尺寸各異，利于電解槽大型化，利于電解廢氣排除，利于節(jié)能減排；電極箱體由上下兩部分組成，使電極工作過程簡便，減少電極工作事故的發(fā)生，利于電極長期正常工作；電極本體的填料裝置，阻止電極本體被氧化，利于加入到電解槽的原材料快速溶解，通過一次電解直接生產(chǎn)出含鋁量在99. 91%以上的高性能鋁材料，同時連續(xù)電極裝置利用電解槽上部的散熱將電極焙燒成導電良導體，省去電極成型、焙燒、組裝、更換、殘極回收處理等エ序和相應(yīng)的對環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量的污染，具有投資少、エ藝簡單、運行成本低、質(zhì)量好、操作簡便且節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I的俯視示意圖；圖3為圖I的另一種俯視不意圖。圖中1-陰極裝置，2-金屬平臺，3-電極本體，4-金屬框架，5-承重緊固圏，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-排氣ロ，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。
具體實施方式高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，包括連續(xù)電極裝置、陰極裝置I及位于連續(xù)電極裝置上方的金屬平臺2，連續(xù)電極裝置的數(shù)量為ー個或多個，單個連續(xù)電極裝置是由四周側(cè)壁包有鋁箔或鋁板且前后分布的若干電極本體3和電極箱體組成，電極箱體的上部設(shè)有套在電極本體3四周的一個或多個套狀金屬框架4，金屬框架4外側(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，電極箱體的下部設(shè)有若干上下排列的密封罩板框架7，密封罩板框架7是由緊貼電極本體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電棒孔，導電棒孔內(nèi)插有一端位于密封罩板外側(cè)、另一端插入電極本體3內(nèi)的導電棒8，導電棒8和導電棒孔之間設(shè)有與兩者緊密接觸且插入電極本體3內(nèi)的密封套，最下層的導電棒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)電極裝置之間或電極本體3之間或金屬框架4與電極本體3之間設(shè)有套狀填料框架10，或者打殼下料排氣機構(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構(gòu)，填料框架10內(nèi)充填有填料，金屬平臺2的底部和內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有相互連通的排氣ロ 11。打殼下料排氣機構(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應(yīng)的連接孔23，連接孔23內(nèi)穿有緊固螺栓；電極本體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；填料為由電解質(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)的四個角部為圓角、直角或斜角。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24或鋁箔的厚度為O. 001-50cm ;對于單個連續(xù)電極裝置，由于填料框架10和打殼下料排氣機構(gòu)固定于金屬框架4內(nèi)，電極本體3四周形狀隨填料框架10和打殼下料排氣機構(gòu)的形狀變化而改變；當金屬框架4為ー個時,金屬框架4套在所有電極本體3上，當金屬框架4為多個吋，金屬框架4套在ー個或多個電極本體3的四周；對于多個連續(xù) 電極裝置，當填料框架10和打殼下料排氣機構(gòu)固定于金屬框架4外吋，電極本體3四周形狀不隨此填料框架10和打殼下料排氣機構(gòu)的形狀變化而改變。
權(quán)利要求1.ー種高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，包括連續(xù)電極裝置、陰極裝置(I)及位于連續(xù)電極裝置上方的金屬平臺(2)，其特征在干連續(xù)電極裝置的數(shù)量為ー個或多個，單個連續(xù)電極裝置是由四周側(cè)壁包有鋁箔或鋁板且前后分布的若干電極本體(3)和電極箱體組成，電極箱體的上部設(shè)有套在電極本體(3)四周的一個或多個套狀金屬框架(4)，金屬框架(4)外側(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)，電極箱體的下部設(shè)有若干上下排列的密封罩板框架(7)，密封罩板框架(7)是由緊貼電極本體(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電棒孔,導電棒孔內(nèi)插有一端位于密封罩板外側(cè)、另一端插入電極本體(3)內(nèi)的導電棒(8),導電棒(8)和導電棒孔之間設(shè)有與兩者緊密接觸且插入電極本體(3)內(nèi)的密封套，最下層的導電棒(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)電極裝置之間或電極本體(3 )之間或金屬框架(4)與電極本體(3)之間設(shè)有套狀填料框架(10)，或者打殼下料排氣機構(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構(gòu)，填料框架(10)內(nèi)充填有填料，金屬平臺(2)的底部和內(nèi)側(cè)面之間設(shè)有相互連通的排氣ロ(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，其特征在于打殼下料排氣機構(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I或2所述的高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，其特征在干承重緊固圈(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(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I或2所述的高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，其特征在干電極本體(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所述的高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，其特征在干電極本體(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I或2所述的高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，其特征在于金屬框架(4)內(nèi)側(cè)的四個角部為圓角、直角或斜角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，其特征在干金屬框架(4)內(nèi)側(cè)的四個角部為圓角、直角或斜角。
專利摘要本實用新型具體為一種高性能鋁材料制備用多連續(xù)電極電解槽，解決了現(xiàn)有鋁電解槽生產(chǎn)出來的鋁材料無法滿足高性能要求的問題。單個連續(xù)電極裝置是由若干電極本體和電極箱體組成，電極箱體的上部設(shè)有金屬框架，金屬框架外側(cè)壁設(shè)有承重緊固圈，承重緊固圈下側(cè)固定有承重鉤連接件，電極箱體的下部設(shè)有密封罩板框架，密封罩板之間穿有導電棒，最下層的導電棒與承重鉤連接件之間設(shè)有承重鉤，金屬框架內(nèi)設(shè)有填料框架和打殼下料排氣機構(gòu)的一種或兩種，金屬平臺上設(shè)有排氣口。本實用新型省去電極成型、焙燒、組裝、更換、殘極回收處理等工序和相應(yīng)的對環(huán)境污染，具有投資少、工藝簡單、運行成本低、操作簡便且節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。
文檔編號C25C3/12GK202610348SQ201220008339
公開日2012年12月19日 申請日期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, 李志華 申請人:山西關(guān)鋁股份有限公司