电解铝生产中的阳极组装工艺浅析

电解铝生产中的阳极组装工艺浅析

摘要：阳极组装位于电解和炭素的过度工艺位置，具有流程型的工艺特点。本文主要对电解铝生产中的阳极组装工艺进行分析。

关键词：电解铝阳极组装工艺

在大型预焙电解铝生产中常利用阳极炭块组供应电解生产，并对消耗更换的阳极炭块组——残极，进行清理、压脱、破碎等处理，完成新阳极的组装浇注使其返回电解，从而形成阳极组装生产工艺。由于阳极组装的控制现场I/O检测点数量多，分布广、距离远、现场作业环境恶劣。如将PLC放在控制室内采用传统的集中式控制，将耗费大量的控制电缆和电缆桥架，并且极大增加敷设电缆和安装桥架的工程量，给调试带来很大的不便，不利于日后的维护。为适应现场环境、工艺和便于维护，针对ROCKWELL公司的ControlNet网络控制子站数目多、布线简单、维护方便、安全可靠、诊断功能强大等特点设计了基于ControlNet 网路的阳极组装控制系统。采用完成阳极组装车间所有工艺设备的网络控制，提高组装车间控制系统的自动化程度及生产效率。

1两种阳极组装系统组成

一个自动化的阳极组装车间，包含了较多的设备，且相互联锁。这些设备既有带有控制系统多工步集成的成套工艺设备，也有的单体设备。阳极组装设备没有统一的标准，每台设备都有各自的特，又由不同的生产厂家提供。如果不在初步设计阶段对控制系统进行规划，设备厂家所提供的接口类型不尽相同。

简易阳极组装：采用主要设备有中频炉、天车、叉车等，并借助于一些简易设备（如残极脱落架、浇注托盘架等）和人工操作就可完成阳极组装。自动化程度较低、适宜于资金暂时困难的中小型电解铝厂。系统主要组成：残极及磷铁环人工脱落站、导杆钢爪人工修理站、人工涂石墨站、人工浇注站、熔铁炉。

自动化阳极组装：采用悬链小车自动化浇铸系统，自动化程度高，一次性投资较大，适宜于大型铝电解厂的阳极组装。系统主要组成：装卸站、残极电解质清理、残极压脱站、铁环压脱站、导杆校直及钢爪修理站、石墨站及浇注站、输送系统悬链或单轨小车）、熔铁炉。

2阳极组装车间的主要工艺流程

阳极组装车间生产工艺一般包括装残极、电解质清理、残极抛丸、残极压脱、磷铁环压脱、钢爪抛丸、铝导杆校直、钢爪校直、铝导杆清刷、钢爪蘸石墨、钢爪烘干、组装阳极组、浇铸、卸新阳极组等工位，形成阳极组装生产的主流程。对应电解质清理、残极压脱、磷铁环压脱，相应形成电解质破碎、残极破碎、磷铁环清理子系统。电解质破碎子系统对残极上清理下来的电解质进行破碎、输送、筛分并集中存放；残极破碎子系统对抛丸清理后压脱下来的干净残极进行破碎输

送，返回至炭素再生产；磷铁环清理子系统对压脱下的铁环进行输送清理，以返回中频炉熔化再浇铸。阳极组装生产主流程上配以悬链为输送设备串接各工位，整个车间以PLC控制，远控状态下主流程和各子系统之间、系统各工位之间逻辑互锁，形成自动化机械流水生产。

阳极组装车间工艺流程阳极组装车间包括残极处理和组装。其主要输送设备是悬链传输，悬链总长1060m，装有130台小车，小车上吊着残极沿悬链输送机前进，不在同作业站进行处理：残极经装卸站、电解质清理、压脱残极碳块、压脱磷铁环、铝导杆校直、钢爪清理、铝导杆清刷、涂石墨、烘干钢爪、浇铸组装成成品送电解车间使用。

(1)悬链技术。阳极组装车间的运输工具是悬链输送机，它把残极从装卸站输送到各岗位进行处理，然后把组装合格的阳极块传输到装卸站送电解车间使用。整个传输过程采用C20型可编程序控制器进行控制，每条悬链长530m，共两条，上装有130台小车，每台小车载荷为1000kg，控制小车运行的停止器用压缩空气压力为0.392-0.686MPa，链条运行速度为15m/min，悬链传输正常时，可满足年产20万t铝锭生产所需的阳极。

(2)电解质清理技术。电解质清理系统的主要设备是倾斜旋转装置。倾斜旋转装置主要包括以下组件：

1)固定支架；

2)支承旋转装置并传动倾斜运动的顶板；

3)倾斜柱有定心和固定夹具，还有一个轨道接纳积放式装置；

4)液压控制包括槽、传动装置和阀门体；

5)电气控制(由LCP212机控制)。来自装卸站的阳极组合体(包括导杆、钢爪、残极及残极上的电解质)，在悬链机的传输下，进入电解质清理室，通过驱动液压机旋转传动机构、定心和固定夹具，把阳极组合体固定在倾斜旋转装置上，在LCP212的控制下，将装有阳极组合体的倾斜装置暴露于钢丸的降落流中。

3典型阳极组装自动化线配置简介

一个典型的阳极组装车间包括组装区、中频炉区、电解质破碎区和残极处理区。其中组装区和中频炉区的大多数设备为成套设备，其控制系统由各设备厂家随设备提供，主要设备包括中频炉、装卸站、电解质清理站、残极压脱站与磷铁环压脱及清理站、铝导杆校直与钢爪修理站、抛丸清理站、铝导杆清刷站、涂石墨站和磷铁浇铸站及悬链等设备；电解质破碎区和残极处理区设备多数为单体设备，设备厂家不附带控制系统，主要设备为破碎机、皮带输送机、斗式提升机及振动筛等。为满足阳极组装设备的生产运行达到环境标准，改善车间的生产环境条件，一般为产生粉尘较大的设备配置了除尘系统，除尘系统均与工艺设备连锁。

修好的阳极钢架要校直和清理其导电表面，即用喷丸或喷砂机处理钢爪表面，用液压机校直铝导杆。能够继续使用的阳极钢架送阳极组装部分。阳极组装部分设有传送带以及预热钢爪和棒孔的位置。在采用铸铁浇铸时，还设有熔铁炉（一般用感应炉）。在用炭糊堵塞时，阳极组装作业线装备有专用压力机。炭块与阳极钢架的连接，是阳极组装的最重要作业。进行这一作业时，必须达到；炭块和钢爪接触优良，铝导杆与炭块（一块或几块炭块——多组阳极炭块组）的底表面严格保持垂直。组装好的阳极炭块侧表面喷涂防止氧化保护层（常常喷涂铝液）。阳极组装和解体工段还包括备料部分，负责挑出废炭块和准备组装作业需要的各种原材物料。成品阳极送电解厂房，在现代化电解车间，阳极从组装和解体工段通过装在第一层的传送线运送到二层电解厂房。

参考文献：

[1] 张付占，李佳. 自动化阳极组装生产线控制系统设计[J]. 科协论坛，2009年第12期

[2] 郑建忠，中频电源技术在铝电解阳极组装中频感应电炉的应用[J]. 有色设备，2002