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1、10申请公布号CN104195595A43申请公布日20141210CN104195595A21申请号201310515753122申请日20131021201210589644X20121218CNC25C3/14200601C25C3/2020060171申请人刘馨怿地址451200河南省巩义市建设路90南楼五单元一楼西户申请人刘瑞杰乔改花72发明人刘瑞杰刘馨怿乔改花王珂韩胜利宋文生李志辉李甫焦军伟周登哲王长江李朋辉李秀峰54发明名称多阳极电解槽电解的翼式黄金区打壳、下料装置及方法57摘要本发明涉及一种多阳极电解槽电解的翼式黄金区打壳、下料装置及方法，装置为在电解槽内阳极单元包括阳极母线，。
2、竖直安装在阳极母线上有一定数量的阳极组，阳极组包括阳极导杆以及其上固定的阳极炭块、电流测量装置及阳极位移高度测量装置；在阳极母线或上部结构固定的打壳、下料装置，分布在同列相邻的阳极炭块的黄金区或工作区或所需部位，用于均衡分布电解槽物料。本发明改变被动的生产物料分布，主动控制、均衡分布电解槽物料，解决、预防物料分布的不均衡，降低阳极效应系数，提高阳极的利用率，改善电解生产环境，最大程度提高单个电解槽电流效率、电解效率，使电解槽的生产效率最大化，非常利于推广实施。66本国优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书6页附图9页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页。
3、附图9页10申请公布号CN104195595ACN104195595A1/2页21一种多阳极电解槽电解的翼式黄金区打壳、下料装置，在电解槽内，上端安装有阳极单元，下端安装有阴极单元，以及在电解槽内阴极单元与阳极单元之间的电解质和铝液，电解质和铝液随电解生产所产生的电磁场、力场、流场循行流动，所述阳极单元包括上部结构、阳极母线、竖直安装在阳极母线上有一定数量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆，以及阳极导杆上固定的阳极炭块、电流测量装置、阳极高度位移测量装置，阳极母线或上部结构上安装一定数量的打壳、下料装置，其特征是所述打壳下料装置布置在每列阳极炭块的“黄金区”或工作区，用于均衡分布电解槽生产所需物。
4、料，所述打壳、下料装置打壳、下料口布置在每列中相邻两块阳极中间或阳极的相应位置，所述阳极导杆上安装的阳极高度位移测量装置安装在阳极母线上，测量部分装在阳极导杆上，根据阳极导杆的位移指示阳极导杆的位移趋势和位移距离，所述电流测量装置固定安装在阳极导杆的工作电流导电位置，指示阳极导杆的经过电流。2根据权利要求1所述的多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料装置，其特征是打壳、下料装置的打壳、下料点均匀或按需分布在每列阳极炭块中每两个相邻的阳极炭块之间的“黄金区”或近似工作位置，以均衡分布电解生产所需物料。3根据权利要求1所述的阳极高度位移测量装置，其特征是测量装置反应的测量值与阳极导杆的位移成一定的函数关。
5、系，能够使微机或工控机辨识。4根据权利要求1所述的多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料装置，其特征是相近区域的下料装置集中供料，由分料管将物料分布引至各下料口。5根据权利要求1所述的多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料装置，其特征是在每列阳极炭块中两相邻的阳极炭块之间的“黄金区”或近似工作位置或非黄金区布置多个打壳装置、下料装置下料口。6一种多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料方法，在电解槽内，上端安装有阳极单元，下端安装有阴极单元，以及在电解槽内阴极单元与阳极单元之间的电解质和铝液，电解质和铝液随电解生产所产生的电磁场、力场、流场循行流动，所述阳极单元包括上部结构、阳极母线、竖直安装在阳极母线上有一定数。
6、量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆，以及阳极导杆上固定的阳极炭块，阳极母线或上部结构上安装一定数量的打壳、下料装置，其特征是所述打壳下料装置布置在每列阳极炭块的“黄金区”或工作区，用于均衡分布电解槽生产所需物料，所述打壳下料装置布置在每列中相邻两块阳极中间或阳极中间位置。7根据权利要求1所述的多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料方法，电解槽内的每一块阳极炭块的黄金布料区，其两端都布置打壳、下料点，以均衡电解生产所需物料的分布。8根据权利要求7所述的多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料方法，电解槽内的每一块阳极炭块的工作区，随电解槽流场循行趋势的两端，都布置打壳、下料点，以均衡电解生产所需物料的分布。9。
7、一种多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料方法，在电解槽内，上端安装有阳极单元，下端安装有阴极单元，以及在电解槽内阴极单元与阳极单元之间的电解质和铝液，电解质和铝液随电解生产所产生的电磁场、力场、流场循行流动，所述阳极单元包括上部结构、阳极母线、竖直安装在阳极母线上有一定数量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆，阳极导杆上固定有阳极炭块，阳极母线或上部结构上安装一定数量的打壳、下料装置，打壳、下料装置由微机或工控机或者人工控制，阳极导杆或阳极母线上安装的位移测量装置监测阳极的权利要求书CN104195595A2/2页3位移，其特征是所述打壳、下料方法是由微机或工控机按一定程序分析阳极导杆位移测量装置检测。
8、到的位移值、阳极导杆电流测量装置检测到的电流值、电解槽的电压值、以及为生产供给的物料量，按给定程序分析电解槽能量和物料的分布规律和趋势，给出下料或打壳的信息，通过打壳、下料控制系统自动打壳、下料或选择由人工打壳、下料。10根据权利要求9所述的一种多阳极电解槽电解的翼式打壳、下料方法，其特征是所述阳极导杆或阳极母线上安装的位移测量装置监测阳极的位移，由微机或工控机按一定程序分析阳极导杆位移测量装置检测到的位移值、阳极导杆电流测量装置检测到的电流值、电解槽的电压值、以及为生产供给的物料量，按给定程序分析阳极组的工作状态，给出阳极作业的指令、建议。权利要求书CN104195595A1/6页4多阳极电。
9、解槽电解的翼式黄金区打壳、下料装置及方法一、技术领域0001本发明涉及工业电解生产中多组阳极电解槽的分料技术，特别是涉及一种多阳极电解的翼式打壳、下料装置及方法。二、背景技术0002目前的工业多阳极电解槽的电解生产，采用模糊控制，计算机控制中间下料系统。理想的电解生产时，在电解槽内，整个电解槽的物料分布均衡、能量分布均衡，这两个条件是电解生产高效率进行的基础。物料分布均衡的电解槽，生产电流均匀的通过电解质，电解质中的电流密度分布均匀，电解槽的电场、磁场、力场、流场、热场分布均衡，电解效率、电流效率相应较高；在长期稳定的运行过程中，电解质中的电流形成一个经济、合理的经济密度，在最佳的电流密度下运。
10、行，电解槽稳度分布均匀，电解生产效率最高、电解生产最经济，电解槽的寿命相应较长。0003然而在实际的工业多阳极电解的生产中，溶质及熔融电解质的溶质含量高、低影响电解质的阻抗；特别是大型工业电解槽，电解质成分分布的不均匀，在电解槽内，受同一电压作用时，在工作范围内，氧化铝含量高的电解质，其电导较好，生产中电流密度分布高；氧化铝含量较低的电解质，其电导就差，电流密度分布相应低一些；氧化铝消耗殆尽的电解质电导更低。在电解质中，在工作范围内，氧化铝含量高的，其电导相对会高一些；氧化铝含量低的，其电导相应就要差。电解槽内部不同的区域氧化铝分布不同阻抗也不同，电解槽内部的不同区域的电流密度偏大、或者偏小的。
11、分布，导致电解效率分布不均衡；同时电解质中电流的分布不均衡，电解槽中的磁场随电流变化，电解槽中随电流分布的力场、热场、流场也随着物料分布引起的电流变化而变；这些因素，单个或多个或综合在一起，影响电解槽工作的不稳定，导致电解效率降低。物料在电解生产中对电解环境的影响是多方面的。电解生产中物料的分布并不均衡，很大程度上随电解质的流动规律分布，物料的分布也呈一定的规律性。电解生产过程中，物料的不平衡是影响能量的平衡分布的一种重要因素，电解槽内物料分布的不均衡不利于电解生产的长期、稳定、正常、经济的运行。中心下料物料分布分析有图1所示。0004公知的工业多阳极电解生产，铝电解的生产，物料平衡有很多手段。
12、进行控制自适应控制技术、模糊控制技术、中温寻优技术、铝电解专家系统技术等都体现出对物料的平衡控制；这些控制技术在电解生产中对物料的平衡上起到一定的作用，在实际应用中，没能最大程度的实现物料平衡。铝电解生产采用模糊控制，计算机控制的中心下料，电解生产中，液态电解质和铝液通过的直流电流，由阳极通过电解质、铝液进入阴极；电流在电解槽中产生电场和磁场，在电场及磁场力的共同作用下，导电的电解质和铝液在电解槽中规律性的流动。0005图1所示，在电解槽内，将电解质平面模拟一个坐标，把中间下料系统下料点连做横轴，在垂直于横轴的电解槽中心做纵轴，将电解槽分成四个象限，进行物料分布的分析。电解槽通电工作时，随电解。
13、槽磁场的旋转，电解质和铝液在电解槽中循环流动，根据右手定说明书CN104195595A2/6页5则，电解槽内电解质和铝液的整体的流动方向呈逆时针旋转。新补充的氧化铝在电解槽中央也就是横轴部分注入，随着电解质的流动，熔入电解质的氧化铝被带向第一和第三象限进行电解；在第一、第三象限，没分解完全的氧化铝随电解质的流动分别进入第二和第四象限。在第一和第三象限的电解质中，补充进的氧化铝是理论需求值的两倍，氧化铝浓度高；一、三象限没电解完全的氧化铝，随不停流动的电解质补充进第二和第四象限中，浓度相对比理论需求值低；电解槽中氧化铝的分布是不平衡的。电解槽物料一半是理论需求量的2倍，一半又低于理论需求值，从理。
14、论上来说，大区域性的物料分配不均衡，将导致的电解生产的电解效率大大降低。在生产中，物料分布不均衡也是电解生产效率降低的一个主要原因。0006专利号为CN2004100586071的发明专利，“基于将松散物料分布到位于高炉炉口上方至少两个料斗的装置”公开了一种通过在布置在高炉炉口上方，将松散物料分布到两个料斗中的装置，有效分布高炉炉料。然而三、发明内容0007本发明是克服现有技术存在的不足，设计并制作出一种多阳极电解的翼式打壳下料装置及方法。0008技术方案0009一种多阳极电解的翼式黄金区打壳、下料装置，在电解槽内上端安装有阳极单元，下端安装有阴极单元，以及在电解槽内阳极单元与阴极单元之间的电。
15、解质和铝液，所述阳极单元包括上部结构、阳极母线、竖直安装在阳极母线上有一定数量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆，以及阳极导杆上固定的阳极炭块，阳极炭块均匀有序的成列或成数列分布在电解槽内；在同列相邻的阳极导杆间、或等距离或等数量的阳极导杆间，安装打壳、下料装置，用于适时击破在阳极导杆上固定的阳极炭块间缝的电解质结壳，从结壳的破碎处进行下料。在电解槽内打壳下料装置有序分布，或按需求分布；在阳极导杆与阳极母线间安装的位移测量装置监测阳极导杆与母线的位移距离，并通过计算机系统对比各阳极导杆的位移，监测阳极阳极炭块的工作状态、位移距离、消耗情况等。0010所述翼式打壳、下料装置，每一列阳极为一翼，多阳。
16、极电解槽为两列阳极排列的为两翼；多阳极电解槽阳极多列排列的为多翼。0011所述翼式打壳下料装置，每一列阳极的纵向中心线为中心下料线；中心下料线为中心，每列阳极的黄金分割线之间的区域为每列阳极的黄金区；公知的黄金分割的科学性，一列阳极中分布的打壳下料装置，在以纵向中心下料线为中心的黄金区内效率尤佳。0012所述翼式打壳下料装置，在同一列中均匀或非均匀点式分布。0013所述翼式打壳下料装置，在每一列中对称或不对称点式分布。0014所述翼式打壳下料装置，集中分料或多个组合分料或单个定容、定量分料。0015所述翼式打壳下料装置，固定在上部结构或阳极母线上。0016所述翼式打壳下料装置，打壳机构和下料机。
17、构组合在一起或分开布置。0017一种多阳极电解槽的下料方法，适用于多阳极电解生产的物料均衡分布。包括以下步骤00181、通过自动化系统或人工控制其打壳间隔时间，定期打壳或适时打壳。说明书CN104195595A3/6页600192、通过自动化系统或人工控制其下料间隔时间，定期下料或适时下料。00203、通过自动化系统或人工控制单个打壳机构，单个适时打壳。00214、通过自动化系统或人工控制单个下料机构，单个适时下料。00225、通过自动化系统，对比其相邻或相对应的阳极高度与阳极导杆的电流、阻抗，分析其工作环境，需要调整时，由自动化系统选择或人工控制打壳机构打壳。00236、通过自动化系统，对比。
18、其相邻或相对应的阳极高度与阳极导杆的电流、阻抗，分析物料的充裕或欠缺，需要调整时，由自动化系统选择或人工控制下料机构下料。0024本发明的有益效果00251、本发明改变电解生产中的打壳、物料分布工艺，主动去解决、预防电解槽或电解生产中物料分布，均匀分配、分布电解槽生产时的物料，提高电解槽的电解效率。00262、本发明改变电解生产中的打壳工艺，适时打壳排出电解生产过程中的气体，避免电解产生的CO2气体在高温的电场环境中还原成CO，降低电解生产环节阳极炭块的损耗。降低气体对电解的影响。00273、本发明改变电解生产中的打壳工艺，适时打壳排出电解生产过程中的气体，避免电解生产中产生的气体积聚在阳极炭。
19、快下，影响电解的正常进行。00284、本发明改变电解生产中的打壳工艺，适时打壳排出电解生产过程中的气体，使阳极炭块始终浸在电解质中，避免电解生产过程中电解质与阳极炭块放电产生的电火花将电解质中的冰晶石分解产生有毒气体。00295、本发明改变电解生产中的下料工艺，将电解生产中的物料加在电解槽每翼的炭块间，使电解生产所需的物料实时、均衡分布在整个电解工作面，避免电解槽在生产中物料的分布不均衡。00306、本发明改变电解生产中的下料工艺，将电解生产中的物料加在电解槽每翼的炭块间，使电解生产所需的物料实时、均衡分布在整个电解工作面，均衡的物料分布，使电解质的阻抗、导电特性尽可能均衡；故而，本发明的下料。
20、工艺可以均衡电解槽在生产中的工作电流。00317、本发明改变电解生产中的下料工艺，可以有选择的适时补充电解槽局部的物料需求，提高电解槽的有效利用率。00328、本发明改变电解生产中的下料工艺，可以有选择的适时调整电解槽整体的物料分布，根据需求改善电解生产环境。00339、本发明改变电解生产中的下料工艺，可以有选择的适时调整电解槽整体的物料分布，提高电解槽的单槽电解效率。四附图说明0034图1是中心下料电解槽物料随电解生产中的流场分布原理图；0035图2是单个电解槽的阳极炭块黄金布料区图；0036图3是多阳极电解槽翼式布料的黄金布料区切面图仅给出一列或一翼的示意，另一列或一翼未画；0037图4是。
21、多阳极电解槽翼式布料单翼的基本分布点；0038图5是多阳极电解槽翼式布料单翼的一种分布点；说明书CN104195595A4/6页70039图6是翼式下料单翼下料示意图多列或多翼的每一列或每一翼与此相同，只空间位置分布在每一列或每一翼；0040图7是翼式下料一种单翼集中分料示意图；0041图8是翼式下料新鲜料随电解槽磁场、力场、流场分布原理图；0042图9是阳极工作面距离及阳极高度的测量0043图中编号00441阳极母线2打壳装置3阳极导杆4第一象限00455第二象限6第三象限7第四象限8下料装置00469电解质10铝液11共用下料定容器004712电解槽磁场方向趋势、力场方向趋势、流场方向趋势。
22、004813阳极炭块14阳极导杆电流测量装置004915新鲜物料随流场分布趋势16电解槽示意005017下料口、下料区18坐标轴、电解槽中心线005119电解槽磁场的矢量方向、力场的矢量方向、流场的矢量方向005220多路下料分料管21黄金区边线22翼式下料中心线005323翼式下料黄金加料区24阳极导杆固定装置、005425电解质结壳26打壳口27非黄金下料区005528下料定容器29阳极工作面距离30位移测量装置五、具体实施方式0056实施例一参见图2、图3、图4、图5、图6、图7，一种多阳极电解槽电解的翼式打壳下料装置，在电解槽内上端有阳极单元，下端有阴极单元，在电解槽内阳极单元和阴极单。
23、元之间的电解质9和铝液10，以及在阳极单元与阴极单元之间安装的打壳装置2下料装置8，所述阳极单元包括阳极母线1和竖直安装在阳极母线1上有一定数量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆3，每一阳极导杆3上固定一块或两块阳极炭块13，在每个阳极导杆3的导电部位安装有电流测量装置14；位移测量装置30安装在阳极母线1上或阳极导杆3上。0057所述打壳装置2安装在阳极母线1或上部结构上，均衡分布在电解槽16内的阳极炭块13及阳极导杆3中间，适时或按需击碎击打部位的电解质结壳25。0058所述下料装置8安装在阳极母线1或上部结构上，适时或按需在打壳装置2击碎的电解质结壳25的间隙添加新鲜的物料。0059所述位。
24、移测量装置30安装在阳极母线1或阳极导杆3上，另一端活固定在对方，以测量阳极母线1与阳极导杆3的位移，并将数据传送给微机系统，进行阳极导杆位移的定量分析，分析阳极13的消耗及阳极工作面距离29，定量分析阳极组工作状态。0060实施例二参见图2、图3、图4、图5、图6、图7一种多阳极电解槽电解的翼式打壳下料装置，在电解槽内上端有阳极单元，下端有阴极单元，在电解槽内阳极单元和阴极单元之间的电解质9和铝液10，以及在阳极单元与阴极单元之间安装的打壳装置2下料装置8，所述阳极单元包括阳极母线1和竖直安装在阳极母线1有一定数量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆3，每一阳极导杆3上固定一块或两块阳极炭块13。
25、，在每个阳极导杆3的导电部位安装有电流测量装置14；位移测量装置30安装在阳极母线1上或阳极导杆3上。说明书CN104195595A5/6页80061所述打壳装置2安装在阳极母线1或上部结构上，按需分布在电解槽16内的阳极炭块13及阳极导杆3中间，适时或按需击碎击打部位的电解质结壳25。0062所述下料装置8安装在阳极母线1或上部结构上，适时或按需在打壳装置2击碎的电解质结壳25的间隙添加新鲜的物料。0063实施例三参见图2、图3、图4、图5、图8，一种多阳极电解槽电解的翼式打壳下料装置，在电解槽内上端有阳极单元，下端有阴极单元，在电解槽内阳极单元和阴极单元之间的电解质9和铝液10，以及在阳极。
26、单元与阴极单元之间安装的打壳装置2下料装置8，所述阳极单元包括阳极母线1和竖直安装在阳极母线1有一定数量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆3，每一阳极导杆3上固定一块或两块阳极炭块13，在每个阳极导杆3的导电部位安装有电流测量装置14。0064所述阳极单元的阳极母线1、阳极导杆2、阳极炭块13、打壳装置2、下料装置8或有序的在电解槽内分布，多个阳极炭块13和阳极导杆2组成的阳极组分列在电解槽内排布，每一列为一翼，两列为两翼，多列为多翼排布。0065实施例四参见图2、图3、图4、图5、图8，一种多阳极电解槽电解的翼式打壳下料装置，在电解槽内上端有阳极单元，下端有阴极单元，在电解槽内阳极单元和阴极单。
27、元之间的电解质9和铝液10，以及在阳极单元与阴极单元之间安装的打壳装置2下料装置8，所述阳极单元包括阳极母线1和竖直安装在阳极母线1有一定数量的阳极组，每个阳极组包括阳极导杆3，每一阳极导杆3上固定一块或两块阳极炭块13，在每个阳极导杆3的导电部位安装有电流测量装置14。0066所述打壳装置2安装在阳极母线1或上部结构上，均衡分布在电解槽16内排布的阳极炭块13及阳极导杆3中间，击打点分布在阳极炭块13的黄金分割线21范围内的黄金区23，适时或按需击碎击打部位的电解质结壳25。0067所述下料装置8安装在阳极母线1或上部结构上，适时或按需在打壳装置2击碎的电解质结壳25的间隙添加新鲜的物料。0。
28、068实施例五参见图2、图3、图4、图5、图8，一种多阳极电解槽电解的翼式打壳下料方法，适用于实施例一所述的多阳极电解槽电解的翼式打壳下料装置，将打壳下料点布置在每列阳极黄金下料区中间，使新鲜物料能及时、均匀的随电解生产中产生的磁场、流场分布在电解槽的工作面。0069实施例六意义和内容与实施例五基本相同，相同之处不重述，所不同的是打壳下料点布置在每列阳极下料区中间，下料点可以不在黄金区，但布置在相应列阳极工作区间。0070实施例七参见图7，一种多阳极电解槽电解的翼式下料方法，适用于实施例二所述的多阳极电解槽电解的翼式下料装置。0071所述方法是将多个下料装置统一由一个定容分料器11供料，再由各。
29、组分料管将新鲜物料供至下料口。0072实施例八参见图9，一种多阳极电解槽电解的翼式下料分析方法，适用于本发明所有多阳极电解槽电解的翼式下料、打壳装置。0073所述方法是用计算机分析所控制区域的阳极导杆通过电流，阳极导杆位移测量装置30的移动距离、阳极工作面距离29，以及阳极导杆3和电解槽16之间的工作电压，由此计算出阳极工作阻抗，判断出所控制的区域以及局部是否缺物料，然后由计算机控制或说明书CN104195595A6/6页9人工控制打壳或下料，适时、均匀调控电解槽的物料平衡。0074实施例九参见图9，一种多阳极电解槽电解的翼式下料分析方法，适用于本发明所有多阳极电解槽电解的翼式下料、打壳装置。。
30、0075所述方法是用计算机分析所控制区域的阳极导杆通过电流，阳极导杆位移测量装置30的移动距离、阳极工作面距离29，以及阳极导杆3和电解槽16之间的工作电压，由此计算出阳极工作阻抗，由计算机按给定程序分析阳极工作状态，确定是否需要进行阳极作业。0076以下是本发明与现有电解生产的电解槽对比的有益结果。0077说明书CN104195595A1/9页10图1说明书附图CN104195595A102/9页11图2说明书附图CN104195595A113/9页12图3说明书附图CN104195595A124/9页13图4说明书附图CN104195595A135/9页14图5说明书附图CN104195595A146/9页15图6说明书附图CN104195595A157/9页16图7说明书附图CN104195595A168/9页17图9说明书附图CN104195595A179/9页18图8说明书附图CN104195595A18。