一種陽極效應(yīng)處理裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁電解與鋁合金熔體凈化領(lǐng)域，尤其涉及一種不產(chǎn)生氫和氧化鋁夾雜的陽極效應(yīng)處理裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁是僅次于鋼鐵的第二大金屬結(jié)構(gòu)材料，鋁熔體質(zhì)量影響鋁制品質(zhì)量，潔凈的液體金屬是獲得優(yōu)質(zhì)鋁制品的保證。氫是唯一能大量溶于鋁熔體中的氣體，鋁液凝固析出氫所產(chǎn)生的氣孔、疏松等缺陷，直接影響鋁制品的質(zhì)量、性能，是退火和固溶處理鋁合金中氣泡缺陷的原因。Al2O3夾雜是影響鋁熔體冶金質(zhì)量的關(guān)鍵因素，破壞鋁基體的連續(xù)性、降低基體強(qiáng)度，惡化鋁材加工性能、耐腐蝕性能和抗斷裂韌性，為疲勞裂紋的萌生提供了核心(參見賀永東、張新明的論文《電解工藝對(duì)電解鋁液質(zhì)量的影響研究》)。
[0003]電解鋁液中氧化鋁夾雜含量一般在1%_2%，貴鋁實(shí)測(cè)電解鋁液中含氫量平均為
0.34ml/100gAl?；谏鲜鲈?，在霍爾-埃魯特熔鹽電解鋁的最初近百年內(nèi)，人們一直無法直接利用高溫電解鋁液澆鑄鑄錠。隨著技術(shù)進(jìn)步，直接利用高溫電解鋁液生產(chǎn)鑄坯的短流程工藝已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，電解過程中產(chǎn)生的氫和氧化夾雜物對(duì)鋁熔體的污染，成為影響鋁熔體冶金質(zhì)量的主要根源(參見賀永東的論文《鋁及鋁合金中氫和氧化夾雜的冶金遺傳》)。
[0004]賀永東、張新明、陳明安等在其論文《電解鋁液中Al2O3夾雜物的形成機(jī)理》中指出:陽極效應(yīng)是碳陽極界面上析出的CO2氣體不能及時(shí)排出而導(dǎo)致的電流阻塞過程，效應(yīng)發(fā)生的頻率與電解液中氧化鋁濃度波動(dòng)、電解槽的冷熱狀態(tài)有關(guān)。效應(yīng)本身不導(dǎo)致鋁液含雜、增氫，熄效應(yīng)操作能在一定程度上增加電解鋁液中氫和氧化夾雜物含量。在實(shí)際生產(chǎn)中，常采壓縮空氣和濕木條熄滅效應(yīng)，先往電解液中加入足量的Al2O3,再將濕木條插入鋁液-電解液中，濕木條發(fā)生強(qiáng)烈脫水反應(yīng)，生成的H2O和CO2氣體將鋁液攪起，鋁液穿過氣膜阻擋層與陽極短路，達(dá)到熄滅效應(yīng)的目的。或者將高壓風(fēng)直接吹入鋁液中，在鋁液中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沸騰作用，攪起鋁液形成短路，達(dá)到熄滅效應(yīng)的目的。壓縮空氣或者濕木條脫水產(chǎn)物都能與高溫鋁液反應(yīng)，生成大量的Al2O3夾雜和氫:
[0005]4Al+6H20 = 2(a-Al203)+6H2-395.7KJ/mol；
[0006]2Al+3C02=(a-Al203)+3C0 —550.38KJ/mol。
[0007]4A1+302 = 2AI2O3 — 1109KJ/mol ；
[0008]圖1為熄效應(yīng)過程中，H2OXO2氣泡同鋁作用產(chǎn)生的氧化膜界面層與氫交互作用過程示意圖，產(chǎn)生的H2、C0、C02等氣體與氣泡表面的氧化膜接觸，被氧化膜內(nèi)壁吸附，高溫鋁液通過氧化膜縫隙流入氣泡，造成鋁液氫和氧化鋁夾雜污染(參見賀永東、張新明的論文《電解鋁液中氫形成機(jī)理探討》)。采用傳統(tǒng)方法熄滅效應(yīng)的過程，實(shí)際上是在鋁液中造渣、造氣的過程，是電解鋁液產(chǎn)生氫和氧化鋁污染的重要原因，且存在操作強(qiáng)度高、環(huán)境污染大、物耗高、易在槽底形成大量氧化鋁沉淀等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種不產(chǎn)生氫和氧化鋁夾雜的陽極效應(yīng)處理裝置與方法。
[0010]上述目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011 ] 一種電解鋁過程中陽極效應(yīng)處理裝置，其特征在于，所述處理裝置包括配氣裝置
(I)，所述配氣裝置(I)的出氣端連接有熄滅劑儲(chǔ)罐(2)，所述熄滅劑儲(chǔ)罐(2)的出氣端通過軟管與效應(yīng)熄滅管(3)連接，所述處理裝置還包括用于升降、轉(zhuǎn)動(dòng)、彎曲所述效應(yīng)熄滅管(3)的效應(yīng)熄滅管傳動(dòng)裝置(4)。
[0012]根據(jù)上述處理裝置，其特征在于，所述效應(yīng)熄滅管(3)為金屬蛇形管，且在該金屬蛇形管外套設(shè)有碳素保護(hù)套管。
[0013]根據(jù)上述處理裝置，其特征在于，所述效應(yīng)熄滅管傳動(dòng)裝置(4)包括電機(jī)、變速裝置、輸出動(dòng)力軸和夾持裝置;所述夾持裝置通過滾輪夾持所述效應(yīng)熄滅管(3)。
[0014]根據(jù)上述處理裝置，其特征在于，所述處理裝置還包括壓殼錘頭(5)。
[0015]一種使用上述陽極效應(yīng)處理裝置的陽極效應(yīng)處理方法，其特征在于，所述方法包括:(I)根據(jù)不同的陽極效應(yīng)種類配置熄滅劑存儲(chǔ)在所述熄滅劑儲(chǔ)罐(2)中，將所述效應(yīng)熄滅管(3)伸到陽極底部；(2)當(dāng)需要對(duì)陽極效應(yīng)進(jìn)行熄滅處理時(shí)，通過控制配氣裝置(I)釋放熄滅劑。
[0016]根據(jù)上述處理方法，其特征在于，所述處理方法通過以下步驟對(duì)陽極效應(yīng)進(jìn)行分類:將所有運(yùn)行中的電解槽作為潛在的效應(yīng)槽，接口機(jī)定時(shí)對(duì)槽控機(jī)獲取的槽運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析、判定，根據(jù)槽壓、槽溫、電解槽運(yùn)行模擬阻抗值、電解槽鋁水平和電解液水平、電解液分子比、氧化鋁濃度、陽極氣體組分變化、陽極運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)，判定效應(yīng)臨界槽運(yùn)行狀況，預(yù)測(cè)效應(yīng)發(fā)生時(shí)間，并對(duì)效應(yīng)進(jìn)行分類。
[0017]根據(jù)上述處理方法，其特征在于，所述陽極效應(yīng)熄滅劑由冰晶石、氟化鋁、氟化鈉、氧化鋁、工業(yè)鋁粉中的一種或者幾種組成。
[0018]根據(jù)上述處理方法，其特征在于，對(duì)因氧化鋁缺乏引起的陽極效應(yīng)，陽極效應(yīng)熄滅劑質(zhì)量百分比組分為:I %?70 %氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者0.5 %?5 %氟化鋁+1 %?60 %氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者0.5 %?5 %氟化鈉或碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或多種的混合物+1 %?60 %氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者0.5 %?5 %冰晶石+1 %?60 %氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉;對(duì)因電解液萎縮引起的陽極效應(yīng)，陽極效應(yīng)熄滅劑質(zhì)量百分比組分為:0.1 %?10 %氧化鋁+余量為冰晶石，或者0.1 %?1 %氧化鋁+0.5 %?40 %工業(yè)鋁粉+余量為冰晶石，或者0.5%?30%氟化鋁+5%?60%冰晶石+0.1%?10%氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者0.5 %?50 %冰晶石+0.5 %?30 %氟化鈉或碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或多種的混合物+0.1%?10%氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉;對(duì)因槽溫偏低引起的陽極效應(yīng)，陽極效應(yīng)熄滅劑組分為:I %?10%氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者0.5%?30%冰晶石+1 %?10%氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者0.5 %?30 %氟化鈉+0.1 %?10 %氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者0.5%?90%氟化鈉或碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或多種的混合物+余量為工業(yè)鋁粉。
[0019]根據(jù)上述處理方法，其特征在于，所述配氣裝置使用的載氣為氮?dú)?、空氣、二氧化碳或干冰粉末中的一種或者多種的混合。
[0020]本發(fā)明的一種不產(chǎn)生氫和氧化鋁夾雜的陽極效應(yīng)處理裝置與方法，根據(jù)效應(yīng)臨界槽運(yùn)行狀況、效應(yīng)預(yù)測(cè)情況、預(yù)測(cè)效應(yīng)的分類情況，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的陽極效應(yīng)，采用效應(yīng)熄滅裝置將陽極效應(yīng)熄滅劑輸送到效應(yīng)陽極的底部，依靠載氣和效應(yīng)熄滅劑熄滅效應(yīng)。具有減輕操作工勞動(dòng)強(qiáng)度、減少環(huán)境污染、降低電耗和物耗、提高電解槽產(chǎn)量和生產(chǎn)效率的效果。效應(yīng)處理過程在陽極底掌界面處完成，不攪動(dòng)鋁液，不對(duì)電解鋁液產(chǎn)生氫和氧化鋁夾雜污染，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
【附圖說明】
[0021]圖1是陽極效應(yīng)熄滅過程示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明使用狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明公開了一種電解鋁過程中陽極效應(yīng)處理裝置，包括配氣裝置I，配氣裝置I的出氣端連接有熄滅劑儲(chǔ)罐2，熄滅劑儲(chǔ)罐2的出氣端通過軟管與效應(yīng)熄滅管3連接，處理裝置還包括用于升降、轉(zhuǎn)動(dòng)、彎曲效應(yīng)熄滅管3的效應(yīng)熄滅管傳動(dòng)裝置4 ο效應(yīng)熄滅管3為金屬蛇形管，且在該金屬蛇形管外套設(shè)有碳素保護(hù)套管。效應(yīng)媳滅管傳動(dòng)裝置4包括電機(jī)、變速裝置、輸出動(dòng)力軸和夾持裝置;夾持裝置通過滾輪夾持所述效應(yīng)熄滅管3。處理裝置還包括壓殼錘頭5。
[0025]本發(fā)明的陽極效應(yīng)處理方法使用的是上述處理裝置，方法包括步驟:(I)根據(jù)不同的陽極效應(yīng)種類配置熄滅劑存儲(chǔ)在熄滅劑儲(chǔ)罐2中，將效應(yīng)熄滅管3伸到陽極底部;2當(dāng)需要對(duì)陽極效應(yīng)進(jìn)行熄滅處理時(shí)，通過控制配氣裝置I釋放熄滅劑。
[0026]處理方法通過以下步驟對(duì)陽極效應(yīng)進(jìn)行分類:將所有運(yùn)行中的電解槽作為潛在的效應(yīng)槽，接口機(jī)定時(shí)對(duì)槽控機(jī)獲取的槽運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析、判定，根據(jù)槽壓、槽溫、電解槽運(yùn)行模擬阻抗值、電解槽鋁水平和電解液水平、電解液分子比、氧化鋁濃度、陽極氣體組分變化、陽極運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)，判定效應(yīng)臨界槽運(yùn)行狀況，預(yù)測(cè)效應(yīng)發(fā)生時(shí)間，并對(duì)效應(yīng)進(jìn)行分類。陽極效應(yīng)熄滅劑由冰晶石、氟化鋁、氟化鈉、氧化鋁、工業(yè)鋁粉中的一種或者幾種組成。
[0027]具體來說，對(duì)因氧化鋁缺乏引起的陽極效應(yīng)，陽極效應(yīng)熄滅劑質(zhì)量百分比組分為:(I %-70% )氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者(0.5%_5% )氟化鋁+(I %_60% )氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者(0.5%-5% )氟化鈉或碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或多種的混合物+(I%-60 %)氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉，或者(0.5%-5%)冰晶石+(I %-60%)氧化鋁+余量為工業(yè)鋁粉;對(duì)因電解液萎縮引起的陽極效應(yīng)，陽極效應(yīng)熄滅劑質(zhì)量百分比組分為:(0.1%_10%)氧化鋁+余量為冰晶石，或者(0.1 % -10 % )氧化鋁+(0.5%-40%)工業(yè)鋁粉+余量為冰晶石，或者(0.5%-30%)氟化鋁+(5%-60%)冰晶石+(0.1%-10%)氧化