[发明专利]阳极支承装置

说明书

技术领域

本发明涉及在比如生产铝的电解槽内用于支承阳极的装置和方法，特别涉及用于调整这些阳极在电解槽内的位置的装置和方法。

背景技术

通过霍尔-艾鲁(Hall-Heroult)过程电解氧化铝以产生铝已经众所周知并且该过程包括电化学反应。该处理过程包括电解槽，电解槽包括具有多个阴极和阳极的电解池。将氧化铝供给到冰晶石基电解液中，在其中氧化铝可溶解。电解液温度在940℃与970℃之间时电解过程最为有效。阳极包括含碳的阳极块和铝杆，其提供与阳极悬挂在其上的阳极臂的机械上和电学上的连接。阳极局部地浸入到电解液中以提供电流通过的阳极和阴极间分开的距离。在电解过程中，铝产生在阴极，并且在阴极的顶部形成熔化的铝层，同时冰晶石电解液漂浮在铝层的上部。为了电解槽的高效操作，阳极和阴极间的间隙应该设定且保持在预定的优选距离或优选范围内。如果阳极和阴极间的间隙太大，这将产生电极间巨大的电压下降，导致在电解槽内产生不期望的增加的功率。如果间隙太小，那么电解过程变得不稳定且效率低下。

对于传统的含碳阳极，在电化学反应期间阳极块被持续地消耗主要产生CO₂气体。持续消耗阳极的结果是随着时间的过去阳极和阴极间的间隙将增大。为了保持间隙距离，持续地监控电解槽电压，并且周期性地重设阳极的位置以保持优选的阳极和阴极间的间隙。

由于持续的消耗，阳极具有有限的大约四周的寿命，之后它们必须由新的阳极替换。本领域技术人员应该理解，在短暂的时期内改变多于电解槽内的所有阳极中的一个将导致严重地干扰化学和热过程。因此，传统的实践是在给定的电解槽内每天仅仅改变一个阳极，使得电解槽的每个阳极具有不同的在零到大约28天之间的使用时期。

在传统的电解槽设计中，称为阳极臂的可移动阳极支承由上部结构支承。阳极直接夹紧到阳极臂上，其提供机械支承及供应电流到阳极。传统地，每个阳极的单独夹钳用于机械固定以及使阳极杆与阳极臂电接触。阳极与在阴极顶部上的铝层之间的距离可通过升高且降低整个阳极臂而调整。因此，在阳极的可操作寿命期间，需要升高且降低阳极臂来保持阳极和阴极间的间隙在优选的范围内。

由于阳极的消耗，阳极臂向下的运动通常会发生且在大约每天15到20mm范围内变动。阳极臂向下运动的结果是两到三周以后到达上部结构上最低的可能位置，并且此后在暂时设置在电解槽上层结构的顶部的辅助阳极升高臂的帮助下升高。阳极升高臂装备有保持阳极定位的装置，然而阳极夹钳由操作者手动打开以允许阳极臂向后移动到其上部位置。当阳极臂到达其上部位置，所有的阳极夹钳必须由操作者再次关闭。

这些夹紧装置也在阳极杆上施加了较大的横向压力，以保持阳极杆和阳极臂之间的电气接触，同时阳极臂向上行进，沿阳极杆滑动。升高阳极的过程引起巨大的安全危险，因为施加在阳极臂上的压力可减小，导致阳极杆和阳极臂之间的电气接触的损失。在此情况下，由于电路断开，将产生危险的电弧，直到铝的分站(substation)熔化工厂(plant)跳闸机构。在这种情况下，执行阳极臂上升的操作者处于烧伤伤害的危险中。

因此，本发明的目的提供用于自动地升高阳极臂而不需要人介入的装置，其处理了现有装置的一个或多个问题。

发明内容

在本发明的一方面，提供，

一种用于在电解槽内将阳极支承在阴极上方的装置，其包括上部结构，其上附着有多个单独阳极的阳极臂，每个阳极具有用于通过主夹钳附着至阳极臂的各自的阳极杆，阳极臂可调整地安装至上部结构，

用于每个阳极杆的辅助夹钳，以及至少一个由上部结构支承的电气臂，电气臂具有在电气臂和阳极杆之间提供电气连接的接插件。

在本发明的这方面的优选形式中，辅助夹钳相对于上部结构固定定位。

不同于所有通常已知的电解槽技术，本发明的阳极臂仅仅是机械固定到阳极杆以提供阳极的垂直运动，从而用于控制阳极和阴极间的间距。阳极臂不再执行导电至阳极的任务。此任务由至少一个电气臂提供，其优选地固定在多个柔性件和电解槽上部结构的顶部中心。这些柔性件优选地由多个铝箔制成，其焊接到电气臂上，并且通过螺栓或夹紧连接附着到阳极杆的顶部。

这样，机械固定和阳极的高度的调整的任务可保持分开成电气连接到阳极杆。因此，对于电气臂提供了不间断的电气接触，同时对于可移动的阳极臂提供了阳极杆的更安全固定。