[發明專利]一種槽底出電鋁電解槽陰極結構

無效

• 申請號: 200910010159.0
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN101781772A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 楊曉東;劉雅鋒;周東方;朱佳明;鄒智勇;孫康建;胡紅武
• 申請（專利權）人: 沈陽鋁鎂設計研究院
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 張立新

技術領域

本發明涉及一種槽底出電鋁電解槽陰極結構，屬于鋁電解槽技術領域。

背景技術

目前用于鋁工業生產的Hall-Heroult電解槽使用炭素陽極和炭塊陰極，通過電解熔融的氧化鋁生產鋁，電解質主要由冰晶石和氧化鋁熔體組成，另外還有溶解在其中的氟化鋁和其它氟化鹽。電解析出的鋁蓄積在槽底炭塊陰極上部，形成鋁液層，并作為陰極的一部分。由于電解槽內的鋁液受到車間內電磁場的影響而運動，需要保持一定高度的鋁液，減少與電解質接觸界面的波動。目前工業電解槽保持的鋁液水平通常為10～30cm之間，在此情況下，仍需要保持4.5cm左右的極距，極距的高低主要受到電解槽穩定性的影響，在現有電解槽的陰極結構和磁場條件下，進一步優化磁場分布提高電解槽的穩定性，進而降低極距已經成為一件非常困難的事情。

現有的Hall-Heroult鋁電解槽，根據尺寸和電解工藝的不同都存在一個普遍的問題就是電能效率較低，一般在45～50％之間，其余的電能都轉化為熱能散失掉了。現有鋁電解槽的極距一般都在4.5cm左右，造成電能效率低的主要原因就在于現有普通預焙槽由于磁場造成的鋁液波動，因此為了保證電解槽的穩定生產往往需要保持較大的極距。

另外，現有電解槽的陰極鋼棒水平安裝在陰極炭塊的底部，電流通過鋁液進入陰極炭塊后逐漸向陰極鋼棒的端頭匯集，導致鋁液中產生較大的水平電流，水平電流是影響電解槽穩定性的一個重要因素，因此，提高電解槽穩定性的一個重要因素是消除水平電流；此種陰極結構，電流流經陰極的路徑長，陰極鋼棒與陰極炭塊的接觸電阻大，導致陰極壓降高，這也是造成現有電解槽能耗高，電能效率較低的一個因素。

電能效率低造成了工業電解槽上巨大電能無謂的消耗，鋁電解槽節能降耗的手段有兩種，一種是提高電流效率，另一種就是降低極距，降低槽電壓。而現有的電解槽，電流效率大都在90～96％之間，提高電流效率的空間有限。目前鋁電解槽極距一般在4.5～5cm左右，極距帶來的壓降約為總能耗的40％，極距的降低給節能降耗提供了很大的空間，但是由于傳統電解槽本身結構的限制，降低極距，由于受磁場帶來的鋁液電解質界面波動影響，電解槽就會變得不穩定，丟失電流效率，很難達到節能的目的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種槽底出電鋁電解槽陰極結構，基本消除鋁液中的水平電流，減小了電解槽內鋁液的流動和降低了鋁液的波動，降低了極間壓降，同時顯著降低了陰極壓降，提高了鋁電解槽的電能效率，降低了磁場對鋁電解生產穩定性的影響，達到節能的目的。

為了解決上述技術問題，本發明是通過如下技術方案實現的。

一種槽底出電鋁電解槽陰極結構，它包括槽殼和內襯，內襯主要由陰極炭塊、側部內襯、底部內襯以及扎固材料組成，陰極炭塊之間采用扎固材料連接，陰極炭塊之間的距離拉大，扎固材料的高度低于陰極炭塊的高度，或陰極炭塊間距不拉大，陰極炭塊上表面放擋塊，陰極鋼棒垂直安裝在陰極炭塊的底部，陰極鋼棒從電解槽的底部穿出。

所述的陰極炭塊上表面開有凹槽。

所述的每塊陰極炭塊上開設凹槽的數量為1～20個。

所述的凹槽的橫向截面形狀為方形、梯形、三角形或圓形等。

所述的每塊陰極炭塊垂直安裝1～40根陰極鋼棒。

所述的陰極鋼棒為2-6根匯集成一根從槽底穿出。

所述的陰極鋼棒的橫向截面形狀可以為圓形、橢圓形或矩形。

所述的陰極炭塊形狀為方形。

所述的陰極炭塊上部為梯形。

所述的陰極炭塊上表面為平面，在陰極炭塊表面放置擋塊。

所述的陰極炭塊彼此間距為30～300mm之間。

所述的扎固材料的高度低于陰極炭塊的高度在20～450mm之間。

所述的陰極炭塊的高度可以為300～700mm之間，寬度可以與陽極炭塊保持一致。

所述的陰極炭塊的高度可以為300～700mm之間，陰極炭塊的寬度在250～800mm之間的陰極炭塊。

所述的陰極炭塊下面的底部內襯為耐火保溫材料。

所述的陰極炭塊的端部與側部內襯之間由澆注料和周圍糊搗固連接。

所述的陰極炭塊的上表面是平面。

本發明的特點和效果如下：