[實用新型]陰極炭塊結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920011135.2
• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN201367471Y
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉東;劉雅鋒;周東方;朱佳明;張欽菘;劉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽鋁鎂設(shè)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
• 代理人: 王 鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，屬于鋁電解槽技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前用于鋁工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)鋁，電解質(zhì)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(nèi)的鋁液受到車間內(nèi)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(zhì)接觸界面的波動。目前工業(yè)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(wěn)定性的影響，在現(xiàn)有電解槽的陰極結(jié)構(gòu)和磁場條件下，進一步優(yōu)化磁場分布提高電解槽的穩(wěn)定性，進而降低極距已經(jīng)成為一件非常困難的事情。

現(xiàn)有的Hall-Heroult鋁電解槽，根據(jù)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(zhuǎn)化為熱能散失掉了。現(xiàn)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(xiàn)有普通預(yù)焙槽由于磁場造成的鋁液波動，因此為了保證電解槽的穩(wěn)定生產(chǎn)往往需要保持較大的極距。

電能效率低造成了工業(yè)電解槽上巨大電能無謂的消耗，鋁電解槽節(jié)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(xiàn)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(jié)能降耗提供了很大的空間，但是由于傳統(tǒng)電解槽本身結(jié)構(gòu)的限制，降低極距，由于受磁場帶來的鋁液電解質(zhì)界面波動影響，電解槽就會變得不穩(wěn)定，丟失電流效率，很難達(dá)到節(jié)能的目的。

實用新型內(nèi)容

本實用新型就是為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種陰極炭塊結(jié)構(gòu)，目的是減小電解槽內(nèi)鋁液的流動和降低鋁液的波動，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(chǎn)穩(wěn)定性的影響，達(dá)到節(jié)能的目的。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型是這樣實現(xiàn)的：陰極炭塊結(jié)構(gòu)，它包括槽殼和內(nèi)襯，內(nèi)襯主要由陰極炭塊、側(cè)部內(nèi)襯、底部內(nèi)襯以及搗固糊組成，陰極炭塊為L型，即陰極炭塊上表面其中一個邊部凸起，使陰極炭塊上表面呈L型。

所述的陰極炭塊的底部水平安裝有陰極鋼棒，陰極鋼棒從電解槽的側(cè)部穿出。

所述的每組陰極炭塊中安裝1～4根陰極鋼棒。

所述的陰極炭塊的底部垂直安裝陰極鋼棒，陰極鋼棒從槽底穿出。

所述的每組陰極炭塊中安裝1～40根陰極鋼棒，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為圓形、橢圓形或矩形。

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(shè)的凹槽數(shù)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。

所述的陰極炭塊通過炭間糊連成一體。

所述的陰極炭塊的邊部突起高度在20～200mm之間。

所述的陰極炭塊的高度可以為300～700mm之間，寬度為與陽極炭塊相同。

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。

所述的陰極炭塊的端部與側(cè)部內(nèi)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為平面。

本實用新型的特點和效果如下：

本實用新型鋁電解槽：由于其陰極結(jié)構(gòu)的特點，陰極炭塊呈L型，整個陰極上表面出現(xiàn)多個凹槽，巨大的鋁液池被分割成數(shù)個小的區(qū)域，有效地束縛了鋁液由于受到電磁力的作用而產(chǎn)生的流動和波動，提高了電解槽的穩(wěn)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(tǒng)電解槽的4.5～5cm左右降到2.5～4cm或更低。

采用L型的陰極炭塊另外一個優(yōu)點是，如果陰極炭塊與陽極炭塊寬度相同，換極時陽極區(qū)域處的陰極表面仍為平面，仍然可以采用機械撈渣，提高勞動生產(chǎn)率、減小工人的勞動強度。

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(zhì)進入出鋁裝置，為了解決此問題，可以采取適當(dāng)增大出鋁端的加工面，或在陰極炭塊上表面開溝槽的措施，為鋁液提供匯集通道。

本實用新型由于采用上述陰極結(jié)構(gòu)，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(chǎn)穩(wěn)定性的影響。

附圖說明

圖1是本實用新型陰極炭塊結(jié)構(gòu)的一種主視結(jié)構(gòu)示意圖。