摘要：目前我国常用的残极清理设备主要依靠国外进口的抛丸机进行氧化面处理
。进口的抛丸机成本高，且远远达不到理想的清理效果，给国内电解铝行业带来了诸爹不利因素。打破国外的行业技术垄断从而降低设备采买的成本投入、提升残极清理设备的工作效果，是电解铝生产行业迫切的愿望，同时也是一个发展机械制造企业的契机。此次研究的对象为国内*台电解铝残极自磨机，具有绿色环保
、低噪
、回收效果好等显著特点，设计中考虑到粉尘的回收，极大的降低了大气污染，从而保证了铝业生产单位工人的职业健康安全；研磨过程中充分利用重力等因素，通过正反转的交替的方式达到充分研磨和物料排放
、回收。
关键词
：残极清理
；绿色环保；低成本投入
；优质清理效果中图分类号：THl6；TQl5文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2016)

1引言

近年来，电解铝价格低迷

，给铝业公司的生产带来了巨大压力
：成本居高不下；国家对生产环节节能要求亦是不断提高—要求预焙阳极生产各工序不断提高产品合格率
，降低生产运行成本及过程损耗
，而残极清理工序更是关系到残极清理状态
，其中残极中灰分含量是当前影响预焙阳极质量较重要的指标之一【l】。目前，主要的残极清理有抛丸清理、喷丸清理及人工清理等方式。喷丸清理因清理质量达不到要求
、运行成本高，又或设备故障多等原因大多已经停止运行嘲
。国内外目前主流采用抛丸清理机清理残极，但无论是国内自产设备嗍，还是进口设备，都存在运行成本高，而且清理质量达不到要求的现象
。因此国内残极清理设备基本停产
，而运用人工清理的方式。

随着对阳极残极清理重要性认识的提高及人工清理成本的提高，自动清理残极必将成为清理设备发展的主流[71。以国产*台残极自磨清理机为研究对象，并与老式残极清理设备做以简单对比
。

发现现阶段残极清理设备运行中主要存在如下问题：

(1)清理质量达不到要求：经传统残极清理设备处理后的残极表面会残留大量的白色电解质；白色电解质清理后
，大量的Na
、Fe、V仍存在于残极表面的软残极中，不能满足清理要求

。
(2)运行成本高：其一，体现在清理用钢丸的大量消耗上，喷
、抛丸清理设备主要是通过给钢丸施加一定的初始速度，对残极表面进行碰撞、摩擦来实现清理目的，期间钢丸大量破碎、磨损，不可以重复使用
；其二
，设备运行后故障发生频率高，从而引起较大的维护检修费用支出，增加生产运营成本
。
(3)设备运行过程中安全性差
：喷
、抛丸因防护设施不完善及钢丸高速弹射后变向等问题，易引发飞物伤人事件
，对安全生产存在巨大隐患。
(4)设备故障多，不利于生产效率的提高

：老式清理设备均存在设备运行不久便出现故障的问题
，迫使生产频繁的停止，进行维修
，造成大量的时间浪费，并大大降低生产的效率。
(5)设备针对性不明显、适用性差：大多生产单位对残极清理的目标
、工作性质的认知不够

，且不能准确理解，行业经验明显不足
。目前
，国内外残极清理机主要是为了给钢板、铸件的除锈和清理而设计的，大多数的残极清理机均是由这批机械进行简单改动制成的，没有针对性，这是国内外残极清理设备效率低
、运行成本高的关键所在。

2残极自磨清理机的设计构想及性能简介

残*清理机照片，如图l所示。
图1残*清理机照片
2．1残极自磨清理机的设计构想

残极白磨清理机的目标是将残极外表面白色电解质等清理干净，并消除软残极上的Na、Fe
、V等的残留，取消钢丸的加入
，从而保证残极清理后预焙阳极质量，并降低电解铝生产企业的生产成本投入。残极自磨清理机是由头罩(进料端)
、尾罩(出料端)、筒体、减速机、底座

、托辊等几大部位构成
。在结构设计前采用动态仿真技术，模拟残极间的相互碰撞和滚动，科学设计筒体转速和筒体内扬料板的尺寸，能够使残极在简体内充分摩擦
，力争用较短的时间取得较佳清理效果。残极料通过输送带进入料斗，经由导料管可直接进入简体前段扬料区
，通过螺旋扬料板带动提升到一定高度，受重力影响自由下落，与下方物料碰撞
，并随简体的正转不停地与其他残极块相互摩擦
、研磨一定时间后，再通过电控柜按键控制
，停止筒体正转
，开始简体反转出料操作，将物料一次性排出
，并通过简体排料端圆周排列小孔排出研磨产生的粉末。
2.2 残极自磨清理机的性能介绍
残极自磨清理机是通过残极间相互作用力实现清理，利用重力作用、惯性势能等一系列的物理原理对残极外表面进行无死角的清理，不需要添加钢丸等其他介质，将残极表面和软残极表面的残留物一次性清理干净
。清理后残极表面漏出黑色碳素颜色，同时也将软残极表面清理干净露出骨料形状
，可更好的提高阳极质量。物料出仓后经滤网，可将残极与粉末一次性分离
，省略了传统清理设备残极清理后的钢丸与残极粉末分离、回收的过程
。设备运行平稳、可靠，只需要电控柜与设备连接，便可以自由控制残极清理的质量与清理全过程，节约了老式清理方式后续的人工投入。

3残极自磨清理机的主要优势

结合长期的机械生产经验，与我们对残极清理的概念和行业的了解
，以及对残极特性的认识，我们了解客户真正需要：(1)希望能将残极上的电解质
、软残极上的残留物清理干净
，提高阳极质量，更好的满足电解需求；
(2)希望能用较低的成本来完成残极地清理工作
；
(3)希望买到的机械能经受得住性能、时间、工作效率的考验

，使他们的生产在安全、平稳
、可靠的设备上得以更快
、更好
、更省力的完成。

通过我们对残极白磨清理机的反复研究和试验，我们确信残极自磨清理机可以做到，因为其具有以下优势
：
(1)清理效果好：残极自磨清理机清理效果高于目前所有的残极清理设备
，不仅可以将残极表面的白色电解质除净，而且将软残极表面的残留一并处理干净
，同时摒弃钢丸等的加入，从根本上杜绝了铁元素等杂质的引入，使阳极质量更高，从而得到电解槽内较为纯净的铝水。
(2)残极白磨清理机的设计合理，保证了其优良的性能和较强的实用性，并实现了绿色环保的生产模式
：
①筒体设计合理，作为该设备的主体一筒体，承受着运行过程中物料抛落、滚落连续冲击负荷
，其制造质量直接关系整台设备的工作质量和使用寿命
，且对确保设备顺利运行起到至关重要的作用
。*先扬料板大小、位置
、角度是通过计算模拟得出，充分的将固定量物料扬起，达到理想高度落差，利用重力
、摩擦等作用力将物料研磨出较佳理想效果
，达到物料理想处理状态
；其次，纺锤式结构的筒体结构可以舒缓物料抬高后下落的速度
，避免激烈的冲撞对筒壁的伤害
；
②设备底座一体式的结构模式是设备平稳运行的重要保障
。设备运转过程中的平稳是一项重要指标
，关系重大。我们举个生活中例子，桥梁建设前都要打桥墩
，相邻桥墩下都要用混凝土将其连接成一块巨大的平台，以达到平稳的目的

。设备底座一体式的结构模式的设计理念便是这一力学应用，它使设备的所有支点集中到一个平面

，有利于力的平衡传递
，也利于筒体安装、运行中角度的控制，提升了设备运转的平稳性和角度的固定性，另外这一举措避免了设备安装过程中不必要的找正等工序，提高了工作效率；万方数据 120机械设计与制造No．10Oct．2016
③残极自磨清理机的扬料板表面采用了橡胶材质原料，托辊表面采用的是尼龙材质原料，可进行拆卸更换
，具有极好的降低噪音的功能
，且有良好的耐磨性能
，大大提高了设备使用寿命和不必要的配件更换损耗
。橡胶有较好的弹性和耐磨性能，用其与物料接触，即避免了物料与金属碰撞发出的声响，也避免了扬料板的磨损
，另外，尼龙套于托辊上面，利用其弹性
，缓解筒体起伏对托辊的负担和对齿轮等的损伤，且避免托轮金属面与简体直接接触造成不可挽救的损耗；
④鱼鳞型密封结构的运用，对避免了粉尘的排放有深远意义，可以通过重叠的金属片将简体溢出的粉尘逐层压制
，达到除尘的目的
，有利于保证企业绿色生产的开展
，对职业安全健康有极大的推动和促进作用。
⑤采用正转磨料，反转排料，通过调整研磨时间来控制研磨效果。排料过程中特殊结构特点做到一次排料的效果的举措是值得关注的。在筒体排料端圆盘周排列小孔，通过反转
，将粉末一并震落
、排出

，即节约了废料回收的时间
，也利于废料的统一处理
，提升劳动效率和资源的较大化利用、回收。
(3)运行成本低：
①因设备的工作原理是通过物料间的物理作用力完成清理工作
，避免了传统设备大量清理钢丸的损耗和钢丸使用后的分离
、回收过程中的人力、物力投入。
②物料的一次性排出方式也省去了人工清理的麻烦

，节省了时间，提高了生产效率
，从而节约了大量生产成本。
(4)故障少
，生产效率得以提升。因设备的整体设计的优化
，设备的使用中故障很少发生，故停产检修的时间罕有发生，另外，设备耐用性高

，故障发生频率降低
，使检修次数大大减少
，避免大量的检修费用的支出

。
(5)安全性能高：因设备的工作区相对封闭，且研磨过程中没有高速飞溅物的产生
，这对现场工作人员的人身安全和设备的自身安全有巨大的保障
。清理前后
，如图2、图3所示。
图2清理前物料照片

图3清理后物料照片
4结论
该残极自磨清理机的成功研制代表着残极清理设备国产化的开始，突破了残极清理设备产品制造关键技术
，制造工艺El趋成熟。但同时我们也应看到，该设备仍有很大的改进空间，比如：在生产、研磨过程中，不停车情况下
，能否自动排料等
。这也将是我们下一阶段的重点研究课题。残极自磨清理机的开发成功填补了国产残极清理机械装备制造的，解除了外国人对中国电解铝行业残极清理设备的控制，并改善了生产工艺
，提高了生产效率。

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