[實(shí)用新型]一種鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920109237.8
• 申請(qǐng)日: 2009-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201424511Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧松青;劉風(fēng)琴;楊宏杰;史志榮;王玉;胡清韜;唐新平;陳開(kāi)斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): C25C3/08
• 分類號(hào): C25C3/08
• 代理公司: 中國(guó)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(jìn)。

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(gè)非常特殊的電化學(xué)反應(yīng)容器，溫度通常高達(dá)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(qiáng)腐蝕性的冰晶石和氟化鹽組成。處于上方的陽(yáng)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(yáng)極導(dǎo)入，通過(guò)電解質(zhì)層后，進(jìn)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(chǔ)存于鋁液層中。陰極電流通過(guò)炭素陰極內(nèi)的鋼棒導(dǎo)出，再流入下一臺(tái)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(guò)程中，大電流、高磁場(chǎng)對(duì)鋁液層波動(dòng)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(biāo)高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供能實(shí)現(xiàn)鋁電解槽陰極表面無(wú)鋁水平或低鋁水平的生產(chǎn)運(yùn)行，有效地克服大型預(yù)焙電解槽中的大電流、高磁場(chǎng)對(duì)鋁液層波動(dòng)和電流效率的影響，最大限度地降低了極距和槽電壓，同時(shí)又確保實(shí)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)。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于沿電解槽長(zhǎng)度方向在電解槽陰極上開(kāi)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(zhǎng)度方向端頭設(shè)有與匯流溝槽相聯(lián)通的蓄鋁池。

本實(shí)用新型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。

本實(shí)用新型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(zhǎng)度方向開(kāi)有縱向匯流溝槽為一條，位于在電解槽的中軸線處。

本實(shí)用新型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(zhǎng)度方向開(kāi)有兩條縱向匯流溝槽，分別位于在電解槽長(zhǎng)度方向的陽(yáng)極底掌下中心軸線。

本實(shí)用新型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(zhǎng)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(shí)，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)。

本實(shí)用新型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(zhǎng)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(gè)，設(shè)置于電解槽的一端。

本實(shí)用新型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(zhǎng)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(gè)，各設(shè)置于電解槽的兩端頭。

本實(shí)用新型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(rùn)陰極、無(wú)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。

本實(shí)用新型的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)，是對(duì)霍爾-埃魯爾融鹽電解法煉鋁的重大技術(shù)改進(jìn)，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(lái)自導(dǎo)流溝鋁液的匯流溝以及儲(chǔ)存鋁液的蓄鋁池。鋁電解槽電解所產(chǎn)生的鋁液，通過(guò)導(dǎo)流系統(tǒng)可隨時(shí)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(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)鋁液層波動(dòng)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(shí)又確保實(shí)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(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)設(shè)有一個(gè)匯流溝時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)設(shè)有二個(gè)匯流溝、一個(gè)蓄鋁池時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為本實(shí)用新型的鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)設(shè)有二個(gè)匯流溝、二個(gè)蓄鋁池時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的俯視圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型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(zhǎng)度方向開(kāi)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(zhǎng)度方向端頭設(shè)有與導(dǎo)流溝槽相聯(lián)通的蓄鋁池4。