[發(fā)明專利]一種鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910087204.2
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101575717A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧松青;劉風(fēng)琴;楊宏杰;史志榮;王玉;胡清韜;唐新平;陳開斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鋁業(yè)股份有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心
• 代理人: 李迎春

技術(shù)領(lǐng)域

一種鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，涉及一種鋁電解用電解槽的陰極結(jié)構(gòu)的改進。

背景技術(shù)

目前，霍爾-埃魯爾融鹽電解法是原鋁大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的唯一方法。鋁電解槽是個非常特殊的電化學(xué)反應(yīng)容器，溫度通常高達940-960℃，鋁電解槽內(nèi)有18-22cm的熔融鋁液和18-22cm的電解質(zhì)兩層高溫熔體。電解槽內(nèi)的電解質(zhì)主要由強腐蝕性的冰晶石和氟化鹽組成。處于上方的陽極和鋁液層下方的陰極一般都由炭素材料制成。

傳統(tǒng)的鋁電解槽的陰極是由多塊炭素陰極水平方向平行放置，再用炭素糊搗固砌筑而成，因而形成水平的炭素陰極平面，不存在任何導(dǎo)流溝槽。直流電從上方的陽極導(dǎo)入，通過電解質(zhì)層后，進入鋁液層。鋁液層與炭素陰極共同組成陰極，電解所產(chǎn)生的金屬鋁就直接儲存于鋁液層中。陰極電流通過炭素陰極內(nèi)的鋼棒導(dǎo)出，再流入下一臺電解槽，如此循環(huán)，返回電源，構(gòu)成電流回路。特別是在采用大型預(yù)焙電解槽生產(chǎn)過程中，大電流、高磁場對鋁液層波動和電流效率影響很大，為保證電流效率，極距高和槽電壓高，造成能量利用率低，噸鋁電耗指標高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供能實現(xiàn)鋁電解槽陰極表面無鋁水平或低鋁水平的生產(chǎn)運行，有效地克服大型預(yù)焙電解槽中的大電流、高磁場對鋁液層波動和電流效率的影響，最大限度地降低了極距和槽電壓，同時又確保實現(xiàn)較高的電流效率，從而大大提高了能量利用率、降低噸鋁電耗的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于沿電解槽長度方向在電解槽陰極上開有縱向匯流溝槽，在電解槽寬度方向上的陰極炭塊間設(shè)有與縱向匯流溝槽相通的橫向?qū)Я鳒喜郏陔娊獠坶L度方向端頭設(shè)有與匯流溝槽相聯(lián)通的蓄鋁池。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的縱向匯流溝槽和橫向?qū)Я鳒喜鄣纳疃葹?0～200mm，寬度50～250mm。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于電解槽陰極上沿電解槽長度方向開有縱向匯流溝槽為一條，位于在電解槽的中軸線處。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于電解槽陰極上沿電解槽長度方向開有兩條縱向匯流溝槽，分別位于在電解槽長度方向的陽極底掌下中心軸線。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的在電解槽長度方向端頭設(shè)有的與匯流溝槽相聯(lián)通的蓄鋁池為電解槽端頭的陰極在砌筑時，比其他陰極炭塊降低150～250mm，陰極厚度減少50～200mm，形成的蓄鋁池結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的在電解槽長度方向端頭設(shè)有的與匯流溝槽相聯(lián)通的蓄鋁池為電解槽端頭為一個，設(shè)置于電解槽的一端。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的在電解槽長度方向端頭設(shè)有的與匯流溝槽相聯(lián)通的蓄鋁池在電解槽端頭為二個，各設(shè)置于電解槽的兩端頭。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)流溝槽由炭素材料砌筑和搗固制成比陰極炭塊表面下凹的溝槽。炭素材料包括可濕潤陰極、無煙煤質(zhì)陰極、半石墨質(zhì)陰極、高石墨質(zhì)陰極、石墨化陰極、以及冷搗糊等。

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，是對霍爾-埃魯爾融鹽電解法煉鋁的重大技術(shù)改進，其主要原理是：在炭素陰極表面加工形成一套鋁液導(dǎo)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括陰極之間的導(dǎo)流溝、接受來自導(dǎo)流溝鋁液的匯流溝以及儲存鋁液的蓄鋁池。鋁電解槽電解所產(chǎn)生的鋁液，通過導(dǎo)流系統(tǒng)可隨時流入蓄鋁池，從而可以有效降低鋁液層厚度，減輕或消除電解槽的大電流.強磁場對鋁液層波動和電流效率的影響，以便最大限度地降低極距和槽電壓，同時又確保實現(xiàn)較高的電流效率，從而大大提高能量利用率、降低電耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)設(shè)有一個匯流溝時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)設(shè)有二個匯流溝、一個蓄鋁池時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)設(shè)有二個匯流溝、二個蓄鋁池時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的俯視圖。

具體實施方式

本發(fā)明的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，在電解槽陰極1上沿電解槽長度方向開有條形型導(dǎo)匯流溝槽2，在電解槽寬度方向上的陰極炭塊間設(shè)有與匯流溝槽相通的橫向?qū)Я鳒喜?，在電解槽長度方向端頭設(shè)有與導(dǎo)流溝槽相聯(lián)通的蓄鋁池4。