[發明專利]一種水平出電鋁電解槽陰極結構

無效

• 申請號: 200910010161.8
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN101781773A
• 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;白斌;耿培久
• 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

本發明涉及一種水平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。

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：提供一種水平出電鋁電解槽的陰極結構，目的是減小電解槽內鋁液的流動和降低鋁液界面的波動，從而降低極間壓降，提高鋁電解槽的電能效率，降低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。

一種水平出電鋁電解槽的陰極結構，它包括槽殼和內襯，內襯主要由陰極炭塊、側部內襯、底部內襯以及陰極炭塊間扎固材料組成，陰極炭塊之間采用炭間糊、鎂磚或碳化硅磚等扎固材料連接，陰極炭塊之間的距離拉大，炭塊扎固材料的高度低于陰極炭塊的高度，陰極鋼棒水平安裝在陰極炭塊的底部，陰極鋼棒從電解槽的側部穿出。

所述的每塊陰極炭塊中安裝1～8根陰極鋼棒。

所述的陰極炭塊截面形狀為方形。

所述的陰極炭塊截面形狀為上部為梯形、三角形、圓形、橢圓形等形狀、下部為方形。

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的凹槽數量為1～20個。

所述的凹槽橫向截面形狀為方形、梯形、三角形或圓形等。

所述的陰極炭塊為方形，每塊陰極炭塊中安裝1～8根陰極鋼棒。

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。

所述的陰極炭塊彼此間距為30～300mm之間。

所述的炭間糊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：

本發明的陰極結構，陰極炭塊之間距離拉大，炭塊之間的扎固材料高度低于陰極炭塊高度，造成陰極上表面出現很多凹槽，巨大的鋁液池被分割成數個小的區域，有效地束縛了鋁液由于受到電磁力的作用而產生的流動和波動，提高了電解槽的穩定性，因此鋁液高度可以保持很低，高出凸起的陰極炭塊幾厘米即可，極距也可以顯著降低，可以使極距從傳統電解槽的4.5～5cm左右降到2.5～4cm或更低。

由于保持了較低的鋁液水平，在電解槽出鋁時，容易造成出鋁口位置的鋁量不足，使電解質進入出鋁裝置，為了解決此問題，可以采取適當增大出鋁端的加工面，在陰極炭塊上表面開溝槽等措施，為鋁液提供匯集通道。

本發明由于采用上述陰極結構，降低了極距，提高了電能利用率，大大降低了磁場對鋁電解生產穩定性的影響。

附圖說明

圖1是本發明的陰極結構，陰極炭塊截面形狀為方形的主視結構示意圖。