電解鋁殘極清理的工藝改造與污染控制

陸恩偉

[摘 要]就針對于電解鋁廠陽極組裝工序來說，殘極清理是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)，其最主要的用途，就是將殘極上的電解質(zhì)清理下來，并以此來實現(xiàn)電解質(zhì)的回收再利用。同時保證殘極重新破碎成型后陽極炭塊的質(zhì)量。在比較小型的電解鋁廠，殘極清理工作直接在電解車間進(jìn)行，清理工作用大錘或風(fēng)鎬清理，清理下來的殘極人工用小車運行到破碎機進(jìn)行破碎，此種清理其勞動強度大，生產(chǎn)力低下，同時造成車間環(huán)境污染，影響人的身體健康。

[關(guān)鍵詞]電解鋁；殘極清理；工藝改造；污染控制

中圖分類號：X758 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）18-0204-01

隨著社會的發(fā)展，我國的電解鋁工業(yè)也實現(xiàn)了進(jìn)一步的發(fā)展與創(chuàng)新。在本文中，主要是以某鋁廠新建電解鋁生產(chǎn)線殘陽極清理工藝為基礎(chǔ)，來對清理系統(tǒng)中破碎工序進(jìn)行簡單的介紹之后，提出對現(xiàn)有電解鋁生產(chǎn)線殘陽極電解質(zhì)清理工藝的改進(jìn)，并設(shè)置有效的除塵系統(tǒng)。通過改造實現(xiàn)處理流程的合理化，降低工人勞動強度，抑制揚塵，并在密閉罩內(nèi)合理組織氣流，確保產(chǎn)生的揚塵及時引入除塵系統(tǒng)。本系統(tǒng)在粉塵污染治理上采取“防”、“治”結(jié)合，有效控制污染，確保工作區(qū)達(dá)到《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

一、電解鋁生產(chǎn)線殘陽極清理分析

（一）清理工藝分析

本文所參考的鋁廠，在進(jìn)行原有殘極清理的時候，通常都是直接在電解車間進(jìn)行的，即在電解槽旁邊的殘極清理工部通過手工清理：從電解槽換下來的殘極由行車吊入冷卻區(qū)冷卻后，再吊到清理區(qū)由工人用風(fēng)鎬鏟除附著在殘陽極工件表面的電解質(zhì)，清理干凈的陽極鋼爪再吊運到陽極組裝工部重新組裝；清理下來的電解質(zhì)由人工裝運到料斗中，吊運到破碎系統(tǒng)的前置料倉以備破碎。該工藝依靠人工清理殘極，不僅易造成工人的燙傷、砸傷，工作效率低下而且清理過程中產(chǎn)生大量粉塵，造成環(huán)境污染，存在以下缺點：①勞動強度大。清理過程中工人使用風(fēng)鎬敲擊清理電解質(zhì)，鏟裝清理下來的電解質(zhì)，勞動強度較大，消耗體力。②環(huán)境污染嚴(yán)重。用風(fēng)鎬操作、鏟裝電解質(zhì)都產(chǎn)生揚塵，料斗將電解質(zhì)倒入破碎機前置料斗時再次產(chǎn)生揚塵，工作區(qū)粉塵污染嚴(yán)重；此外，風(fēng)鎬操作產(chǎn)生噪音污染，除對清理操作工作區(qū)產(chǎn)生影響外，噪音在車間內(nèi)擴散，造成噪聲污染[1]。③對工人的身體危害非常大。操作過程中，由于沒有圍擋和收塵系統(tǒng)，無法控制揚塵無組織擴散，使微細(xì)粉塵很容易進(jìn)入操作工人的呼吸帶，對工人的身體危害較大。

（二）清理系統(tǒng)改造要求

結(jié)合清理工藝改造的殘極清理除塵設(shè)計方案，主要目標(biāo)是：①采用半自動化殘極清理生產(chǎn)線，實現(xiàn)電解質(zhì)清理、輸送機械化，直接送入破碎系統(tǒng)。②通過清理工藝改造減少電極清理過程產(chǎn)生的揚塵，在引風(fēng)機的作用下通過吸塵罩經(jīng)風(fēng)管將揚塵抽到除塵器中處理，揚塵捕集率不低于95%。③合理組織吸塵罩內(nèi)氣流，使清理操作工人操作時呼吸新鮮的空氣，改善操作環(huán)境。④車間工作區(qū)粉塵濃度降低到4mg/Nm3（扣除本底濃度），滿足《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36-79）的排放標(biāo)準(zhǔn)要求；噪聲水平達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348 -90）的III級標(biāo)準(zhǔn)要求。⑤除塵系統(tǒng)排放濃度50mg/Nm3，達(dá)到《鋁工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

二、電解質(zhì)清理工藝的改造和設(shè)計

半機械化電解質(zhì)清理工藝布置在新建的清理廠房內(nèi)。清理工部設(shè)有可拆卸式清極（破碎）落料格柵平臺，設(shè)置于地面上；電解質(zhì)落料斗和皮帶輸送機放在地面以下的地坑內(nèi)，清極（破碎）落料格柵平臺用于承載待清理的殘極塊，格柵平臺兩側(cè)設(shè)置高度為300mm的清理工人操作平臺。工作時，由行車吊裝殘極組，每次吊入6組，依次排好定位，然后打開通風(fēng)系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)。操作工人站在清極（破碎）落料柵格旁的操作平臺（左右兩側(cè)）上，使用風(fēng)鎬敲擊殘極上的電解質(zhì)殼面，使其直接落入料斗并經(jīng)皮帶輸送機輸送至破碎機前倉。清理后的殘極由行車吊出送入壓脫車間。清極（破碎）落料格柵設(shè)置分為3段，每段可以同時擺放兩組待清理殘極。落料格柵采用槽鋼制作，放置于按設(shè)計規(guī)則預(yù)埋于混凝土梁內(nèi)的槽鋼上[2]。

三、電解質(zhì)清理過程中揚塵的抑制與收集

在用風(fēng)鎬敲擊殘極電解質(zhì)殼面及清理清極（破碎）落料格柵上的電解質(zhì)的過程中，清極（破碎）落料格柵平臺工作區(qū)內(nèi)會產(chǎn)生揚塵。我們在下部的電解質(zhì)落料斗側(cè)面開設(shè)2個抽圖1清極（破碎）落料格柵排列示意圖落料格柵兩側(cè)的操作工作臺高于格柵平面300mm，形成一個開口朝上、向下吸風(fēng)的局部吸塵罩，使風(fēng)鎬敲擊操作產(chǎn)生的揚塵被向下的氣流吸入除塵系統(tǒng)，避免向上揚塵。吸入系統(tǒng)的含塵廢氣經(jīng)脈沖袋式除塵器高效過濾后送入排氣筒排入大氣。系統(tǒng)組成工藝流程如圖2。

四、系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

（1）單個殘極組參數(shù)見表1。

（2）收塵系統(tǒng)參數(shù)。根據(jù)所需要清理的殘極組的參數(shù)，同時考慮到殘極電解質(zhì)清理及電解質(zhì)破碎工部相距較近，且殘極電解質(zhì)清理的清極（破碎）落料格柵處風(fēng)量最大，根據(jù)就近及風(fēng)量平衡原則，將產(chǎn)塵點集中在一個除塵系統(tǒng)中處理。除塵系統(tǒng)中脈沖除塵器的結(jié)構(gòu)及工作原理。①結(jié)構(gòu)特點。氣箱脈沖袋式除塵器采用分室拼裝結(jié)構(gòu)，由除塵器本體、進(jìn)出風(fēng)箱體、脈沖噴吹清灰裝置、灰斗及卸灰機構(gòu)、壓縮空氣管路系統(tǒng)等組成。除塵器本體包括清潔室、過濾室、分室隔板、檢修門等組件。清潔室內(nèi)設(shè)有花板、提升閥、噴吹管，過濾室內(nèi)安裝濾袋及濾袋框架。②工作原理。a.過濾工況。含塵氣體從除塵器進(jìn)出風(fēng)箱體中的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)斜隔板轉(zhuǎn)向至灰斗，同時氣流速度減慢，在慣性作用下，粗顆粒粉塵落入灰斗，細(xì)小塵粒隨氣流折而向上進(jìn)入過濾室，在濾袋表面塵餅的過濾作用下，塵粒被阻隔在濾袋外側(cè)，凈化后的氣體由濾袋內(nèi)部進(jìn)入清潔室，通過打開的提升閥匯聚到出風(fēng)箱體，經(jīng)系統(tǒng)風(fēng)機排入大氣。b.清灰控制。當(dāng)除塵器控制系統(tǒng)發(fā)出清灰控制信號時，啟動清灰過程。除塵器清灰過程由控制儀控制，提供壓差控制、定時控制及手動控制方式。壓差控制機制，是指隨著過濾過程的延續(xù)，濾袋外側(cè)表面積附的粉塵不斷累積，除塵器運行阻力也逐漸升高，當(dāng)除塵器阻力達(dá)到預(yù)設(shè)值（一般為1800Pa）時，發(fā)出啟動清灰周期的控制信號，除塵器周而復(fù)始地逐室執(zhí)行“清灰-沉降-過濾”的循環(huán)，直至除塵器阻力降低到設(shè)定的阻力下限（一般為1200Pa）。壓差控制機制可以使除塵器阻力始終穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，除塵器保持最佳的除塵效率和最低的運行能耗。

五、系統(tǒng)運行控制

殘極清理工藝的開停由每天堆存的殘極塊的數(shù)量決定，當(dāng)天的任務(wù)量清理完畢，由電控柜的控制開關(guān)停止殘極清理系統(tǒng)設(shè)備的運行。除塵系統(tǒng)的開停與工藝生產(chǎn)設(shè)備連鎖，同步動作，由PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)該功能?？刂七^程：當(dāng)陽極清理車間開始工作之前，先啟動除塵通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機，打開除塵設(shè)備管道上的閥門；再啟動電動工作車，將要清理的殘極塊送入吸風(fēng)罩，定位后工作人員開始工作，按照操作工序進(jìn)行清理。停止清理操作后，除塵通風(fēng)系統(tǒng)繼續(xù)運行10～15min后停止。

六、結(jié)語

總而言之，本項目在調(diào)試運行投料后，殘極清理過程中所產(chǎn)生的粉塵得到了有效控制，改善了清理車間的環(huán)境，降低了操作工人的強度，粉塵排放濃度達(dá)到要求，除塵系統(tǒng)運行良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳富.殘極自磨清理機的開發(fā)與研究[J].機械設(shè)計與制造，2016，（10）：118-120.

[2] 王棟，韓變枝，王忠文.電解陽極磷鐵環(huán)壓脫清理機的設(shè)計[J].輕金屬，2013，（04）：44-47.