淺談某電解鋁廠電解質(zhì)處理車間工藝設(shè)計(jì)

曾 勇，楊曉玲，曹彥坤

（1.東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧，沈陽，110166；2.遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧，沈陽，110000）

鋁電解所用的輔助原料為預(yù)焙陽極炭塊，當(dāng)陽極炭塊消耗到一定高度時(shí)，為了避免鋼爪熔化，必須將舊的陽極炭塊吊出，用一組新的陽極炭塊組取代[1]，此過程為更換陽極，或簡稱換極。

換上新陽極后，新陽極表面需要覆蓋一定厚度的電解質(zhì)，一是防止陽極氧化，二是加強(qiáng)電解槽上部保溫，三是迅速提高鋼-炭接觸處溫度，減少接觸電壓降；同時(shí)陽極上的覆蓋料對電解槽的熱平衡、能耗乃至槽膛形狀均有重大影響。由于預(yù)焙陽極操作簡單，沒有瀝青煙害，故易于電解槽的大型化和生產(chǎn)操作的機(jī)械化。

近年來，隨著鋁電解槽電流強(qiáng)度的提高和電解槽的大型化，單系列電解槽臺數(shù)也逐漸增加，同時(shí)隨著陽極尺寸的增大，換極時(shí)陽極表面的覆蓋料量也顯著增多。該覆蓋料若不返回電解槽內(nèi)，勢必會造成原材料的浪費(fèi)，更重要的是覆蓋

料中含有的氟鹽如不能返回電解流程將造成氟鹽消耗增加，嚴(yán)重影響物料平衡，同時(shí)會增加生產(chǎn)運(yùn)營成本，給生產(chǎn)企業(yè)帶來不必要的損失，因此覆蓋料必須得到循環(huán)利用。

從電解槽上換下的表面覆蓋有電解質(zhì)的殘極，而殘極上覆蓋的電解質(zhì)往往在電解槽內(nèi)就已經(jīng)結(jié)塊，無法滿足陽極覆蓋料的要求，因?yàn)楦采w有電解質(zhì)的殘極首先被送至陽極組裝車間，在陽極組裝車間將殘極上的電解質(zhì)清理下來，清理下

來的電解質(zhì)然后被送至電解質(zhì)處理車間進(jìn)行破碎篩分處理，經(jīng)破碎篩分處理后滿足粒度要求的電解質(zhì)即可輸送到電解車間充當(dāng)陽極覆蓋料。

1 車間功能

下面以國內(nèi)某電解鋁廠為例介紹該廠的電解質(zhì)處理車間工藝設(shè)計(jì)。該電解質(zhì)處理車間用于接收來自于電解車間、陽極組裝車間和抬包清理車間等其他地方的電解質(zhì)塊料，并將其進(jìn)行破碎篩分處理，處理后的電解質(zhì)貯存于成品料倉中，經(jīng)電解質(zhì)罐車送到電解車間破碎電解質(zhì)加料系統(tǒng)，最后經(jīng)多功能天車加到新?lián)Q的陽極上，用作陽極覆蓋料。

2 工藝概述

本文介紹的是一種成套電解質(zhì)處理系統(tǒng)工藝流程，電解質(zhì)塊從破碎至合格粒度并貯存于成品料倉，到最終卸料至電解質(zhì)罐車，整個生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了操作機(jī)械化，運(yùn)行自動化和管理信息化，同時(shí)安全環(huán)保，處理效果也非常好，完全滿足大型鋁電解系列生產(chǎn)的需求。

3 工藝流程

3.1 物料的主要來源

電解質(zhì)處理車間的物料來源于以下幾個途徑：

（1）陽極組裝車間裝卸站陽極托盤傾翻下來的電解質(zhì)；

（2）電解質(zhì)清理機(jī)清理下來的殘極上的電解質(zhì)；

（3）電解車間地面清掃收集的電解質(zhì)；

（4）抬包清理車間清理下的抬包內(nèi)的電解質(zhì)。

3.2 物料輸送工藝流程

陽極托盤清理出的電解質(zhì)、手動/自動電解質(zhì)清理機(jī)清理下來的殘極上的電解質(zhì)以及來自電解車間、抬包清理車間等其他地方的電解質(zhì)都被送至電解質(zhì)處理車間進(jìn)行處理。

裝卸站陽極托盤傾翻出的電解質(zhì)和自動/手動電解質(zhì)清理機(jī)清理下來的電解質(zhì)塊料經(jīng)陽極組裝車間的帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至電解質(zhì)處理車間的帶式輸送機(jī)上，電解車間和抬包清理車間等其他地方來的電解質(zhì)塊料經(jīng)鏟車傾倒在設(shè)置于帶式輸送機(jī)上的鋼格柵料斗上，電解質(zhì)塊料經(jīng)帶式輸送機(jī)送至緩沖倉內(nèi)，緩沖倉底部設(shè)有卸料給料機(jī)，緩沖倉和卸料給料機(jī)之間設(shè)有棒條閥，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入振動給料機(jī)的電解質(zhì)流量，防止卸料給料機(jī)發(fā)生堵料。該卸料給料機(jī)有2個下料口，大塊電解質(zhì)經(jīng)卸料給料機(jī)送入自磨機(jī)進(jìn)行破碎，粉末狀電解質(zhì)直接由旁通溜管排至下游斗式提升機(jī)進(jìn)料口，不參與破碎過程。該自磨機(jī)出料處設(shè)有可更換的孔眼篩板，確保經(jīng)破碎后的電解質(zhì)大小滿足粒度要求。該自磨機(jī)同時(shí)具備自清潔的功能，可按預(yù)設(shè)的周期進(jìn)行反向轉(zhuǎn)動，所有不可破碎的物料（如鋁塊、炭塊、鐵等其他雜質(zhì)）均可被排入渣箱中，經(jīng)叉車運(yùn)走之后可采用人工分揀的方式予以回收。

經(jīng)自磨機(jī)破碎后的電解質(zhì)被送入螺旋輸送機(jī)，螺旋輸送機(jī)經(jīng)電動三通分料閥將電解質(zhì)分別送入鏈板式斗式提升機(jī)，該處設(shè)有兩臺鏈板式斗式提升機(jī)，采用一用一備設(shè)計(jì)，在其中一臺斗式提升機(jī)發(fā)生故障時(shí)，另一臺斗式提升機(jī)可持續(xù)工作。斗式提升機(jī)將破碎后的電解質(zhì)送往高位振動給料篩，篩上料返回自磨機(jī)繼續(xù)破碎，篩下料進(jìn)入除鐵器，該除鐵器有兩個出料口，所有鐵磁性雜質(zhì)經(jīng)溜管排至車間地面的渣袋可用于回收，除鐵后的電解質(zhì)進(jìn)入一個取樣機(jī)，方便隨時(shí)對電解質(zhì)進(jìn)行取樣分析，檢查粒度、成分含量和硬度等物料性質(zhì)。

通過取樣機(jī)后的電解質(zhì)進(jìn)入一個三通分料閥，由三通分料閥將破碎后的電解質(zhì)送入兩個電解質(zhì)成品料倉，料倉底部設(shè)有手動插板閥，電動插板閥和電動伸縮溜管。料倉頂部和底部分別設(shè)有高低料位計(jì)，電動伸縮溜管上設(shè)置有限位開關(guān)，用于檢測罐車是否裝滿。

3.3 除塵系統(tǒng)工藝流程

電解質(zhì)處理車間在正常生產(chǎn)過程中，電解質(zhì)在破碎、篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)和卸料等生產(chǎn)環(huán)節(jié)均會產(chǎn)生大量的粉塵，為防止粉塵四處逸散，宜配套采用相應(yīng)的除塵設(shè)計(jì)。破碎系統(tǒng)中常見的除塵方法包括對塵源的密封和隔離、粉塵的收集和粉塵的抑制，通過對粉塵污染的源頭進(jìn)行有效控制，確定合理的除塵方案，可改善作業(yè)環(huán)境，避免粉塵危害操作人員的身心健康，同時(shí)能減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，能給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

本車間通過在電解質(zhì)加料格柵、帶式輸送機(jī)下料點(diǎn)及受料點(diǎn)、自磨機(jī)本體、斗式提升機(jī)進(jìn)出料口、各料倉進(jìn)出料口以及電解質(zhì)罐車裝料點(diǎn)等產(chǎn)塵部位設(shè)置密閉式除塵管道連接，在經(jīng)過除塵系統(tǒng)處理后，潔凈的氣體經(jīng)排氣筒直接排入大氣。除塵系統(tǒng)收集的電解質(zhì)粉塵，符合電解槽生產(chǎn)要求的，則在適當(dāng)?shù)墓の环祷毓に嚵鞒讨?，加以循環(huán)回收利用，避免不必要的物料損失；不符合電解槽生產(chǎn)要求的則集中收集處理，同時(shí)采取相應(yīng)的措施避免二次揚(yáng)塵。

本車間采用的是集中式除塵系統(tǒng)，除塵設(shè)備選用氣箱型脈沖袋式除塵器，該除塵器由上箱體、灰斗、脈沖清灰和排卸灰裝置、爬梯、支架等組成。除塵系統(tǒng)在離心風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下，含塵氣體從除塵器的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入除塵器的氣箱內(nèi)進(jìn)行含塵氣體的預(yù)處理，然后進(jìn)入到上箱體的各除塵室內(nèi)，粉塵吸附在濾料的外表面上，過濾后的潔凈氣體透過濾料進(jìn)入上箱體的凈氣腔并匯集至出風(fēng)口排出，除塵器選用滌綸針刺氈，其除塵系統(tǒng)具有清灰效果好、除塵效率高和運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。除塵系統(tǒng)配套采用的是離心式通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)設(shè)置整體減震支座，進(jìn)出口配有軟連接，可減弱風(fēng)機(jī)振動給周圍環(huán)境帶來的影響，確保環(huán)境噪聲分貝符合噪聲限制值的規(guī)定。

本車間除塵系統(tǒng)與對應(yīng)的工藝設(shè)備同步運(yùn)轉(zhuǎn)，相互連鎖，除塵系統(tǒng)在各設(shè)備啟動前開啟，且在設(shè)備停止之后再停止運(yùn)行，時(shí)間間隔可調(diào)整。

3.4 工藝流程圖

電解質(zhì)處理車間的工藝流程圖如下圖所示。

圖1 電解質(zhì)處理車間工藝流程圖

4 主要設(shè)備選型

電解質(zhì)處理車間工作制度：365天/年，6天/周，2班/天，8小時(shí)/班（有效工作時(shí)間6.5小時(shí)）。經(jīng)計(jì)算，車間產(chǎn)能為55噸/小時(shí)。

電解質(zhì)處理車間主要設(shè)備如下表所示。

表1 電解質(zhì)處理車間主要設(shè)備

5 結(jié)束語

現(xiàn)在，人們普遍認(rèn)為，隨著電解質(zhì)返回電解槽用作覆蓋料循環(huán)利用，電解質(zhì)回收處理過程也是優(yōu)化電解槽生產(chǎn)的關(guān)鍵因素[2]，因此一種節(jié)能、環(huán)保和高效的電解質(zhì)處理車間工藝設(shè)計(jì)尤為重要，本文以國內(nèi)某電解鋁廠實(shí)際運(yùn)行的電解質(zhì)處理車間為例，系統(tǒng)的介紹了一種配置優(yōu)良的電解質(zhì)處理工藝流程，僅供各大電解鋁企業(yè)參考實(shí)踐。