[實用新型]一種鋁電解槽新型結構陰極

無效

• 申請號: 200720011754.2
• 申請日: 2007-04-20
• 公開（公告）號: CN201031257Y
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 戚喜全;王德全
• 申請（專利權）人: 東北大學設計研究院(有限公司)
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司
• 代理人: 王勇

技術領域

本實用新型屬于鋁電解槽結構的技術領域，即提出一種鋁電解槽陰極的新的結構設計方案。

背景技術

隨著鋁電解槽容量增大和電流密度的提高，對電解槽陰極的要求越來越高，采用石墨化陰極已勢在必行。石墨化陰極可確保低的陰極壓降進而實現高電流密度下的熱平衡，同時可提高陰極抗電解質和鈉滲透的能力，還可減小陰極膨脹，提高電解槽壽命。

然而，石墨化陰極的最大缺點是其抗熔體磨蝕能力差。如果僅僅是采用石墨化陰極而不相應地對陰極結構、參數進行改進，結果必將是由于陰極的快速、不均勻磨蝕，因而導致內襯早期破損，最終失去了采用石墨化陰極的積極意義。

中國專利ZL00804590.9報道了一種“用于電解鋁的石墨陰極”，它揭示了：陰極中電流密度的計算顯示，在陰極棒電流引出端方向的電流密度較高，而在陰極末端區觀察到的高腐蝕正對應于陰極中高電流密度的區域。該發明的石墨制陰極是單塊的，而且其電阻率沿其軸向是不均勻的，該電阻率在陰極末端比陰極中部區高。而陰極的平均電阻率保持在適合電解槽最優化操作的數值。具體實施方式則是對陰極末端區和中部區采用不同的熱處理工藝參數，以使該兩區域陰極的電阻率不同。這一方案大大增加制造石墨陰極的工藝難度，提高了石墨化陰極的制造成本，并不是一種改良石墨化陰極磨損問題的最佳方案。

實用新型內容

本實用新型提出了一種新型的陰極結構，通過改變陰極棒的結構，對陰極棒局部進行絕緣，來實現陰極表面以及鋁液內電流密度的均勻分布，既可保證陰極的均勻磨蝕，又可實現鋁液內電流基本在垂直方向的均勻分布，從而降低了磁場對鋁液的電磁力的作用，進一步又可減小陰極磨蝕，達到了一舉兩得的極佳效果。

本實用新型所提出的鋁電解槽新型結構陰極，包括陰極碳塊、陰極搗糊和陰極鋼棒，其特征在于：在陰極鋼棒上間隔地開有一個以上的溝槽，溝槽用耐火絕緣材料包覆并用耐火水泥抹平。

本實用新型在陰極鋼棒上所開有的溝槽，可以是開在鋼棒的上表面，也可以是開在鋼棒的兩側面；還可以是在鋼棒的上表面和兩側面同時開有溝槽。

鋼棒上的溝槽，其斷面形式可以是矩形、梯形或三角形。

鋼棒上溝槽沿軸向的間距即溝槽沿軸向的長度有所不同，它們要根據陰極電流密度的均勻分布而計算確定。

本實用新型的陰極組組裝時，先將鋼棒的溝槽用耐火絕緣材料包好，再用耐火水泥將溝槽抹平，待耐火水泥干燥后，按常規方法將鋼棒與陰極碳塊用搗糊或其它結合材料組合成一體。至于鋼棒導電面積的減小所引起的陰極壓降的增加，可以通過石墨化陰極來彌補。計算結果表明：采用本實用新型結構的陰極組可比采用普通碳塊、普通結構的陰極組的電壓降降低10～20％。

由于本實用新型的陰極可以實現陰極表面和鋁液內電流的均勻分布，因而既可以實現陰極的均勻消耗，又降低了電磁力對鋁液的攪拌作用，減小磨損，從而延長了鋁電解槽壽命、提高了經濟效益。

附圖說明

圖1是本實用新型的陰極組的剖面示意圖；

圖2為本實用新型的帶溝槽的陰極鋼棒的主視圖。

圖3為溝槽斷面示意圖，圖3a為矩形溝槽，b為梯形溝槽，c為三角形溝槽。

在圖1，2中，1為陰極碳塊；2陰極搗糊；3絕緣包層；4陰極鋼棒，5為溝槽，A為溝槽沿鋼棒軸向長度。

具體實施方式

下面結合圖1、2對本實用新型的鋁電解槽新型結構的陰極作進一步的說明和補充。

本實用新型的鋁電解陰極由陰極碳塊1、陰極搗糊2、和陰極鋼棒4組成。陰極鋼棒上開有一個以上的溝槽5，溝槽的沿鋼棒軸向長度A自里向外依次加大，這樣也就解決了陰極電阻率沿軸向是不均勻的問題。在陰極鋼棒的溝槽內包裹好無堿玻璃纖維布，再用耐火水泥涂敷其上，直到將溝槽抹平3。待耐火水泥干燥后，按常規方法將鋼棒與陰極碳塊用搗糊或其它結合材料組合在一起，就制造好鋁電解槽陰極，安裝到電解槽底部。

實施例1?300KA鋁電解槽

如圖1，陰極鋼棒長為1600mm，開三個溝槽，槽斷面如圖3a呈矩形。溝槽沿鋼棒軸向長度A分別為50mm、100mm、150mm。溝槽深度分別為5mm、15mm、20mm，加工表面在鋼棒工表面。鋼棒溝槽加工好之后，用無堿玻璃纖維布纏繞，再涂敷好耐火水泥，直至抹平溝槽。最后按常規方法將鋼棒用陰極搗糊同陰極碳塊組裝而成電解槽陰極。使用后陰極表面和鋁液中電流分布均勻，效果良好。

實施例2?350KA鋁電解槽