阳极残极预清理系统—液压清理机现状分析

摘 要 阳极碳块在铝电解作业过程中，随着电解过程的不断进行，阳极碳块底部会逐渐消耗，变成残极。大量的电解质附着于残极上表面，甚至堆积淹盖钢爪。因此，针对阳极残极清理系统的建立，使残极经过压脱、破碎、粉碎等工艺过程，能作为原料重新利用于生产，其回收率可达20%，充分提高原材料的利用率，节约资源，降低生产成本。液压清理机，用铲刀铲除钢爪间大块电解质时，对其实施大面积破碎，疏松，其工作效率直接影响阳极残极清理系统的效率，所以对其进行研究，分析运行的潜在因素并提出解决办法，有着积极的现实意义。本文根据分析液压清理机现状及运动情况，从物料变化、操作控制条件等方面着手，提出了影响液压清理机效率的原因分析及处理措施，以期给阳极残极预清理系统运行提供一些帮助。

关键词 液压清理机；液压铲刮机；残极；电解质；铲刀；铲碎；下料格筛；钢爪

中图分类号：TQ15 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0125-02

1 阳极残极简介

阳极碳块在铝电解作业过程中，随着电解过程的不断进行，阳极碳块底部会逐渐消耗，当损耗到一定程度，已不能满足铝电解生产需要时，其残余部分称之为阳极残极。

2 阳极残极预清理作业对象

从新阳极到残极的电解过程中伴随着大量的电解质附着于残极上表面，甚至堆积淹盖钢爪；电解质物理特性：白色、脆性大，硬度高、与钢爪、碳块附着力强。

附着在阳极残极表面上的电解质层堆积厚度达80 mm～100 mm，同时残极表面在电解过程中也会产生5 mm～10 mm的疏松层，阳极残极清理作业的对象即为清除电解质层和残极表面疏松层，为阳极残极的循环利用作准备。

清理完的阳极残极经过压脱、破碎、粉碎等工艺过程，能作为原料重新利用于生产，其回收率可达20%，充分提高原材料的利用率，节约资源，降低生产成本。

阳极残极清理系统的建立，使残极的有效循环再利用提供了先决保证条件；其作用就是将残极表面的电解质层和残极表面疏松层有效清除。

3 阳极残极预清系统工艺流程

由装卸站送出阳极残极由悬链小车输送至铲刮工位停止，该工位对阳极残极实施定位，铲刀启动，铲碎、破裂钢爪与阳极残极夹缝中的大块电解质。该工位完成后，残极由悬链小车输送至链锤清理工位停止，链锤清理工位为密闭的设备，阳极残极进入后，关闭前后门及铝导杆过道，并对阳极残极实施定位，并启动链锤，通过链锤的敲击和震动，将大部分的电解质敲落并脱离残极。之后转入压缩空气吹灰清理，吹去阳极残极表面的粉末状电解质；经上述预清理后，阳极残极表面只剩余较薄的、局部的电解质残余，再经喷丸清理后，就能达到比较满意的清理效果。

4 阳极残极清理系统存在的问题

1）新安装的液压铲刮机，用铲刀铲除钢爪间大块电解质时，不能对其实施大面积破碎，疏松，这样给下道工序—人工清理带来非常大的困难，不但增加了工人的劳动强度，还降低了工效，生产现场环境污染相当严重，员工身心健康受到威胁。

2）大块电解质残极块输送装置：原残极块输送装置为链条带动栅格式输送机，将大块电解质、残极输送进入铲刮机旁的下料格筛，但栅格式输送机输送时物料经常卡阻在栅格中，致使操作人员要进入输送装置搬开卡阻物，这样既影响生产连续作业，工效降低，又增加了操作人员的劳动强度。

5 原因分析

1）液压铲刮机的基本构成：由铝导杆定位夹紧机构、铲刮机构和大块电解质、残极块输送装置、液压站、电解质残块溜槽等部分 。

①定位夹紧机构主要功能将由悬链小车送至的阳极残极铝导杆固定在预定的位置上，定位夹紧机构由两只油缸分别驱动两支定位、夹紧臂同步动作，在将铝导杆定位的同时将其夹紧，以承受来自铲刮动作产生的向下的分力。避免铲刮时向下的分力作用于悬链及其轨道上

②铲刮机构是本工位的重要执行机构，由铲刮刀、铲刮刀座、油缸、机架等部分组成。当阳极残由悬链小车送至并定位后，铲刮刀驱动油缸同时启动，带动铲刀架及铲刀架上的铲刀同时向阳极残极合拢，直至钢爪中心。

③大块残极输送机构是将铲刮刀铲落的大块电解质残块接住并送向预定的地点，避免大块电质直接坠落至皮带输送机而产生对皮带和托辊的直接冲击，也避免电解质集中下落加大皮带输送机的局部负荷。

2）铲刮式阳极残极预清理机清理机理分析。

铲刮方式是铲刀借助外力（油缸）作用下深入到电解质厚质区，电解质在外力的挤压下，会自然蹦裂，脱落，铲刀运行轨迹按一定的曲率半径动作；整个作业过程分为两步：一是左右两侧铲刀在油缸的推动下，沿着阳极残极上表面由下向上逐渐合拢，对附着在残极表面的电解质进行破碎、疏松，此过程铲刀运行轨迹是曲线；二是当铲刀达到最高点时，两侧铲刀交错在同一平面，对其钢爪间的电解质进行破碎、疏松，此过程铲刀运行轨迹是直线；以上铲刀的两个动作是连续作业。

通过以上对铲刮式阳极残极预清理机基本构造、功能介绍及机理分析，造成钢爪间大块电解质破碎、疏松困难，其根本原因在于铲刀几何尺寸偏小，当运行到最高点做直线运动时，铲刀无法实现对钢爪之间的电解质进行对穿，以达到破碎、疏松的目的。

6 铲刀及大块电解质残极块输送装置改进方法

1）铲刀机构：优化方式是将刀架上的铲刀安装位置前移20 mm，实现钢爪间电解质对穿，起到大块电解质破碎、疏松作用。

2）在现有每把铲刀的基础上再各自增加一刀头，称之为前刀和后刀，对电解质整体破碎、疏松能起到事倍功半的效果。

3）将栅格式输送机拆除改装一缓冲接料板，板中有孔；小块物料从缓冲接料板小孔及两旁溜槽落入下部皮带运输机，大块物料由推板，推入铲刮机旁的下料格筛。

实践证明，通过对铲刀结构及栅格式链式运输方式的改进，使液压清理机两侧铲刀在钢爪间实现对穿，使90%的电解质都能破碎、疏松，特别对硬度高的电解质其效果更为明显，产能由原来的260块/每班，提高到400块/每班以上，工作效率大大提高，这样不但降低了人工清理的劳动强度，同时生产作业环境也得以改善，基本解决了电解质清理难的问题。

参考文献

[1]赵静一，姚成玉.液压系统的可靠性研究进展[J].液压气动与密封，2006（03）.