电解预焙阳极残极底掌清理技术开发及应用综述

方案拟定

据调查我国现阶段残极底掌清理技术及装备主要有抛丸清理、毛刷清理。抛丸机清理效果良好，但是成本费用较高。毛刷清理效果较差。经过对多家公司考察，结合我公司的装备、现场和残极黏附的电解质情况决定采用甩链撞击原理进行技术开发[1]。

2 方案论证

（1）前两种清理方式不符合我国铝行业经济生产（通过对几种清理方式的对比，从经济性、使用效果等综合考虑）。根据分析，采用甩链撞击清理设备每套购置费用大约在70～80万元，每月运行费用估算在5000元左右。

（2）人工試清理发现我公司的残极底部黏附的电解质松软易碎，如采用甩链撞击清理，清理后的残极底部清洁度能达到70%～80%以上。

（3）甩链耐磨损，消耗少，对环境和工况适应性强，运行成本低。

（4）加大收尘风量和优化清理机外部结构可实现现场清洁生产。清理下来的灰分和收尘器收集的灰分可返回电解质清理车间返回电解生产流程，减少外排固废物。通过残极底部清理，可减少阳极成型残极中的灰分含量，实现阳极成型车间残极收尘粉回流程。同时也可增加阳极制品残极的配入量。阳极制品质量进一步提高，制品成本进一步降低。

3 设计方案

3.1 原始数据（现场测量或原设计资料查询）

正常残极组最大外形尺寸为（长×宽×高）

1650mm×650mm×300mm所占返回残极比例达到99.8%。

残极底部离地面距离高度为1330mm。

悬链运行速度：12m/min

残极清理量：组装车间采用每周6天工作制，每天工作两班，每班净工作时间6至7小时，一个组装车间残极处理能力为60-80组/小时，每天需处理残极约400-532组。

物料处理量：从残极底掌清理下的物料约600kg/天

清理物料：电解质、软残极。

3.2 残极底掌清理机组成构想

（1）残极底掌清理机组成。底掌清理机由机罩、机架、格栅、甩链装置（4套）、除尘器、螺旋输送机、电气控制系统等组成。清理机安装在装卸站距离出口6米至12米悬链正下方。为保证超高限残极（残极厚度超过300mm）上线，在清理机前端增加一条长度为16米的无动力轨，用人工进行超高限残极进入流程[2]。

（2）工作原理及流程。残极底掌清理机的清理方式选择用甩链式。残极上线后在悬链带着按照正常的速度行进进入清理机内。通过变频器调整电机的转速，使得甩链轴的转速可以调整，根据现场实际清理的效果来确定甩链轴的转速。清理下的含电解质的灰用清理机底部的爬坡螺旋输送机卸到吨袋中，然后用叉车转运到电解质清理车间，返回电解流程。清理机清理过程中产生的粉尘由专门针对清理机配置的除尘器予以处理过滤，过滤下的粉尘也卸到吨袋中，用叉车转运到电解质清理车间，返回电解流程。超高限残极（残极厚度>300mm）用人工借助专用工具和专门的旁通无动力输送轨道推拉进入下一道生产线。（见附图）

（3）清理机的机构。

①机罩：机罩用于将带导杆残极进行封闭，以便将甩链清理下的灰尘进行集中，防止粉尘四溢飞扬，机罩长度不小于8米，机罩上开口处设置导向杆，收尘点不得小于8处，残极进口、出口采用软连接装置增加密封性。

②机架：机架主要是设备的主要支撑及安装架，用槽钢及角钢、钢板制作而成，机架的主面用于安装电机、甩链装置，灰斗内格栅等。

③甩链装置：甩链装置是清理机的核心部件，其结构是在高速旋转轴上安装4排耐磨环链，链条安装采用卡口式安装，甩链装置轴承采用外置式，轴在旋转过程中，在离心力的作用下将环链甩起来，对残极底部进行碰击，将残极底部的黏结电解质清理下来。环链长度为400mm，与残极接触部分长度100mm。轴的转速为400-960r/min可调，用变频器进行转速调节。

④除尘器：针对甩链清理机在工作过程中产生的粉尘，配置一台除尘器，该除尘器的选型为：除尘器选用脉冲振打式除尘器，风机选用离心式通风机，风机流量12000～15000m3/h，除尘器颗粒物排放限值 10mg/m³，电机转速1800r/min。除尘器收集的粉尘由星型卸灰器卸到吨袋中，然后由叉车运输到指定地点。

⑤螺旋输送机：螺旋输送机是与料斗连接在一起，螺旋底面距离地坑平面高度为1000mm，甩链清理机清理下的颗粒物经螺旋输送机和排灰螺旋机，将物料卸到放置在运料小车上的吨袋中，待吨袋装满后，将运料小车推倒叉运点后，用叉车将吨袋运到指定地点。

⑥排灰螺旋机：在清理机螺旋输送机后配置筒式排料螺旋机，在排出口接吨袋，将物料排到吨袋中，然后用小台车运送到叉车转运点转运到指定地点[3]。

4 清理机的安装使用及效果检验

通过方案的论证和生产线的实际情况，对清理机进行了设计和制造，并于2018年9月初安装完成并投入试运行。

4.1 试运行调整

清理机整套装置安装完成后即投入试运行。

4.2 运行参数的确定

根据试运行的实验结果，我们将清理机的运行参数确定为：日常3轴正常运行1轴备用，频率为35 Hz

4.3 清理率的检查

通过试运行及后期运行的检验，清理机对残极底掌的清理效果达到了75%以上，同时在清理底掌粘附的电解质的同时，还将残极底掌约1mm厚的软残极清理掉60%以上。

5 结束语

残极底掌清理机项目实施后，可以明显将附着在残极底部一层厚约1-2mm的含有Na V Si Ca等有害杂质的电解质及时进行清理，残极底面清理面积可达到75%以上。经抽查2#组装车间经过残极底掌清理工艺的残极，灰分检测结果平均为0.485%。而未使用清理机的1#组装车间的残极，灰分检测结果平均为6.485%。残极底掌清理项目的实施在明显降低残极灰分，同时提升了预焙阳极的质量。

参考文献

[1] 邱言龙.装配钳工实用技术手册[M].北京：中国电力出版社，2010：57.

[2] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004：24.

[3] 赵海霞，刘光启.五金手册[M].北京：化学工业出版社， 2003：67.