5.1.4 识读识读预焙阳极铝电解槽的结构图

识读预焙阳极铝电解槽的结构图主讲教师：王红伟现代铝工业生产，普遍采用冰晶石–氧化铝熔盐电解法。铝电解生产在熔盐电解槽中进行，用氧化铝为原料，熔融的冰晶石为电解质，组成Na3AlF6–A12O3电解质，为了改进电解质性质，常加入AlF3、CaF2、MgF2、LiF等添加剂。采用炭素材料作阳极，铝液作阴极，在直流电作用下进行电化学反应。一、铝电解的基本知识图1电解车间阳极炭块电解质烟罩铝液钢制槽壳钢导电棒阴极炭块耐火材料铝电解槽结构图一、铝电解的基本知识电解作业是在950～980℃下进行的，电解产物，阴极上是液体铝，阳极上是CO2（约75%~80%）和CO（约20%~25%）气体。不断向电解质中补充氧化铝原料，阴极上则连续析出液体铝，液体铝在阴极表面积累，定期用真空抬包从槽内吸出，运往铸造车间经净化澄清之后浇铸成铝锭，或直接加工成线坯、型材等。定期补充或更换被消耗的炭阳极，阳极气体连同电解质的挥发及飞扬物被收集、净化，回收的氟化物返回电解槽，净化后的气体从烟囱排空。一、铝电解的基本知识不同炼锌方法对焙砂（或焙烧矿）有不同要求。焙烧分为粉状焙烧和烧结焙烧。湿法炼锌用前者，鼓风炉炼锌用后者，竖罐炼锌则采用流态化焙烧一制团法。二、预焙铝电解槽的结构电解槽是冰晶石-氧化铝熔盐电解制铝工艺的主要设备。铝电解槽按阳极结构类型分为自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽，由于自焙阳极电解槽存在着较大的缺点：阳极糊在槽上焙烧时散发出的大量含沥青烟气，使劳动条件恶化；阳极操作复杂笨重，工人劳动强度大，不利于高度机械化和自动化生产等。现代铝工业已基本淘汰了自焙阳极铝电解槽，现在国内外新建电解槽都采用中间点式下料预焙阳极电解槽。各类槽型由于电流强度和工艺制度的不同，各部分结构也有较大差异，但基本结构形式却大体相类似。电解槽是在一个钢制槽壳内部衬以耐火砖和保温层，压型炭块镶于槽底，作为电解槽的阴极。电流通过电解质由炭质阴极流入炭质阳极，完成电解过程。工业铝电解槽通常分为阴极结构、上部结构、母线结构和电气绝缘四大部分。图1为某厂200kA中心下料预焙槽的结构示意图。二、预焙铝电解槽的结构图1中心下料预焙阳极铝电解槽结构示意图（1）阴极结构大型预焙槽的阴极结构指的是电解槽的槽体部分。它由槽壳、内衬砌体、阴极炭块、阴极炭块中的导电棒构成。内衬砌体可分为底部砌体和侧部内衬材料。阴极炭块组置于底部砌体之上。阴极炭块与侧部内衬材料之间用侧部扎糊筑成侧部炉帮，又称人造伸腿。二、预焙铝电解槽的结构阴极装置（2）上部结构槽体（金属槽壳）之上的金属结构部分，统称上部结构，包括阳极提升装置、阳极母线和阳极组、打壳下料装置、集气和排烟装置。二、预焙铝电解槽的结构a.阳极提升机构阳极提升机构承担着电解槽阳极母线、阳极组、覆盖料等整个阳极系统的质量及升降运行。b.阳极大母线和阳极组阳极大母线既承担导电、又起着承担阳极重量的作用。电解槽有两条阳极大母线，其两端和中间进电点用铝板重叠焊接在一起，形成一个母线框，悬挂在阳极升降机构的吊杆上。阳极组通过小盒卡具和大母线上的挂钩卡紧在大母线上。阳极组由炭块、钢爪和铝导杆组成，炭块有单块组和双块组之分，按钢爪数量有四爪和三爪两种。阳极组示意图见图2。二、预焙铝电解槽的结构图2阳极炭块图1-铝导杆2-爆炸焊片3-钢爪4-炭块阳极装置c.打壳下料装置我国普遍使用的点式下料器为筒式下料器。图3所示的是一种筒式下料器的安装示意图。其打壳装置由打壳气缸和打击头组成，打击头为一长方形（或圆形）钢锤头，通过锤头杆与气缸活塞相连，当气缸充气活塞运动时，便带动锤头上、下运动而打击熔池表面结壳。

二、预焙铝电解槽的结构

5-10打壳下料系统示意图

1-氧化铝料箱；2-下料气缸；3-打壳气缸；

d.集气及排烟装置预焙槽由上部结构盖板和槽周若干块可人工移动的铝合金槽罩密封，分别由若干块大面罩、角部罩和小面罩组成。槽子产生的烟气由上部结构下方的集气箱汇集到支烟管，再进入墙外总烟管而到净化系统。为了保证换阳极和出铝打开部分槽罩作业时烟气不大量外逸，支烟管上装有可调节烟气流量的控制阀，当电解槽打开槽罩作业时，将可调节阀开到最大位置，此时排烟量是平时的2.5倍，使作业时烟气捕集率仍能保证达到98%。二、预焙铝电解槽的结构（3）母线结构槽与槽之间通过铝母线串联而成，所以，电解槽有阳极母线、阴极母线、立柱母线和软带母线；槽与槽之间、厂房与厂房之间还有连接母线。阳极母线属于上部结构中的一部分，阴极母线是指从阴极钢棒头到下台立柱母线一段，它排布在槽壳周围或底部。阳极母线与阴极母线之间通过连接母线、立柱母线和软母线连接，这样将电解槽一个一个地串联起来，构成一个系列。二、预焙铝电解槽的结构整流后的直流电通过铝母线引入电解槽上，进入第一台电解槽的阳极，然后通过电解质、铝液到炭阴极，而后再通过阴极母线导入第二台电解槽的阳极母线，这样依此类推，从最后一台电解槽的出来的电流又经大母线回到整流器的负极。二、预焙铝电解槽的结构槽间母线（4）电气绝缘在电解槽系列上，系列电压达数百伏至上千伏。尽管人们把零电压设在系列中点，但系列两端对地电压仍高达650V左右。一旦短路，易出现人身和设备事故。而且，电解用直流电，槽上和车间电器设备用交流电，若直流电窜入交流系统，不仅造成这