[發(fā)明專利]一種能降低鋁電解槽陰極鋁液內(nèi)水平電流的陰極炭塊結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110385777.0
• 申請(qǐng)日: 2011-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN102400177A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮乃祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馮乃祥
• 主分類號(hào): C25C3/08
• 分類號(hào): C25C3/08
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能降低鋁電解槽陰極鋁液內(nèi)水平電流的陰極炭塊結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)行工業(yè)鋁電解槽內(nèi)陰極鋁液中的水平電流，特別是沿電解槽陰極炭塊縱向方向的水平電流與電解槽內(nèi)垂直磁場(chǎng)的作用是導(dǎo)致電解槽內(nèi)陰極鋁液面不穩(wěn)定的重要原因之一。由于電解槽陰極鋁液面的不穩(wěn)定，不僅增加電解槽內(nèi)鋁的溶解損失，使電流效率降低，而且使電解槽陰極和陰極之間的有效極距降低。

為了減少電解槽內(nèi)陰極鋁液中的水平電流，人們不僅在提高電解槽母線的設(shè)計(jì)水平，盡可能降低電解槽內(nèi)的垂直磁場(chǎng)方面作了很多工作，而且在改變電解槽陰極鋼棒和陰極鋼棒與陰極炭塊的連接結(jié)構(gòu)也都作了很多工作。其中比較有代表性的是中國(guó)專利“一種大幅度降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)”（楊曉東等，申請(qǐng)?zhí)枮?01020566373）提出的一種鋁電解槽陰極鋼棒結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有能改進(jìn)和降低電解槽內(nèi)鋁液水平電流，提高電解槽穩(wěn)定性的效果；然而該技術(shù)操作復(fù)雜，陰極鋼棒內(nèi)分割縫內(nèi)所使用的分隔材料和靠近陰極炭塊邊部的陰極鋼棒的下部分所使用的絕緣材料的抗電解槽的磨蝕性是一個(gè)未經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的問題，一旦電解質(zhì)或鋁液滲入或漏入這些部位可能會(huì)對(duì)陰極鋼棒的破壞和電解槽的壽命產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有陰極炭塊結(jié)構(gòu)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種能降低鋁電解槽陰極鋁液內(nèi)水平電流的陰極炭塊結(jié)構(gòu)，通過陰極炭塊的上表面結(jié)構(gòu)的改變，使電解過程中由電解質(zhì)出來(lái)的電解電流能夠垂直經(jīng)由鋁液進(jìn)入陰極炭塊，達(dá)到消除或減少鋁液內(nèi)水平電流的效果。

本發(fā)明的能降低鋁電解槽陰極鋁液內(nèi)水平電流的陰極炭塊結(jié)構(gòu)包括陰極炭塊和陰極鋼棒，其中陰極炭塊頂面的縱向截面呈倒梯形結(jié)構(gòu)或倒三角形結(jié)構(gòu)，陰極炭塊頂面上設(shè)有凸臺(tái)或不設(shè)有凸臺(tái)；當(dāng)陰極炭塊頂面的縱向截面呈倒梯形結(jié)構(gòu)時(shí)，陰極炭塊頂面分為三段，其中中間段與陰極炭塊底面平行，中間段兩邊為對(duì)稱的傾斜段，傾斜段兩端的垂直高度差為陰極炭塊軸向長(zhǎng)度的1%~6%；當(dāng)陰極炭塊頂面的縱向截面呈倒三角形結(jié)構(gòu)時(shí)，陰極炭塊頂面分為兩個(gè)對(duì)稱的傾斜段，傾斜段兩端的垂直高度差為陰極炭塊軸向長(zhǎng)度的1%~6%。

上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)陰極炭塊頂面上設(shè)有凸臺(tái)時(shí)，每個(gè)傾斜段上各設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)凸臺(tái)，或每個(gè)傾斜段上各設(shè)有2~5個(gè)短凸臺(tái)，或每個(gè)傾斜段上各設(shè)有2~5個(gè)直徑在20~30cm圓柱形凸臺(tái)，或每個(gè)傾斜段上各設(shè)有2~5個(gè)邊長(zhǎng)在20~30cm方柱形凸臺(tái)；同一個(gè)傾斜段上有2個(gè)以上的凸臺(tái)時(shí)，各凸臺(tái)沿傾斜段的軸線均勻分布。

上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)每個(gè)傾斜段上設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)凸臺(tái)時(shí)，長(zhǎng)凸臺(tái)的縱向長(zhǎng)度方向與傾斜段的縱向長(zhǎng)度方向平行，長(zhǎng)凸臺(tái)端部與陰極炭塊端部的距離為5~30cm，同一陰極炭塊上兩個(gè)長(zhǎng)凸臺(tái)的間距為3~20cm，長(zhǎng)凸臺(tái)的兩側(cè)與陰極炭塊兩側(cè)的距離為10~20cm。

上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)每個(gè)傾斜上設(shè)有短凸臺(tái)時(shí)，短凸臺(tái)在長(zhǎng)度方向上的軸線與陰極炭塊在長(zhǎng)度方向的軸線垂直，陰極炭塊中部的相鄰兩個(gè)短凸臺(tái)的間距為5~20cm，短凸臺(tái)的兩端與陰極炭塊的側(cè)邊的間距為10~20cm，短凸臺(tái)的寬度為20~30cm。

上述結(jié)構(gòu)中，所述的中間段的長(zhǎng)度≤20cm。

上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)陰極炭塊頂面設(shè)有凸臺(tái)時(shí)，凸臺(tái)的高度為9~15cm。

上述結(jié)構(gòu)中，所述的陰極炭塊底部開設(shè)有2個(gè)貫通的鋼棒槽或4個(gè)排成兩排的鋼棒槽，每個(gè)鋼棒槽內(nèi)設(shè)有陰極鋼棒；陰極鋼棒和鋼棒槽之間的空隙用搗固糊搗固。

上述結(jié)構(gòu)中，所述的陰極炭塊頂面的縱向截面呈倒梯形結(jié)構(gòu)或倒三角形結(jié)構(gòu)；且當(dāng)陰極炭塊頂面的縱向截面呈倒梯形結(jié)構(gòu)時(shí)，其中間段的長(zhǎng)度≤20cm；當(dāng)中間段的長(zhǎng)度為0時(shí)，陰極炭塊頂面的縱向截面即成為三角形結(jié)構(gòu)。

上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)陰極炭塊頂面設(shè)有凸臺(tái)時(shí)，凸臺(tái)與陰極炭塊為一體結(jié)構(gòu)或鑲嵌在陰極炭塊的頂面上；當(dāng)凸臺(tái)鑲嵌在陰極炭塊頂面時(shí)，陰極炭塊表面設(shè)有鑲嵌槽，凸臺(tái)通過搗固糊固定在鑲嵌槽內(nèi)。

本發(fā)明的能降低鋁電解槽陰極鋁液內(nèi)水平電流的陰極炭塊結(jié)構(gòu)采用的陰極炭塊上表面的兩端向中心逐漸傾斜的坑形面，取代傳統(tǒng)的水平面，使電解過程中電解槽內(nèi)經(jīng)由電解質(zhì)出來(lái)的垂直方向的電解電流再垂直地通過鋁液進(jìn)入陰極炭塊，從而達(dá)到消除或大大減少電解槽陰極鋁液內(nèi)水平電流的目的。本發(fā)明不僅適用于陰極炭塊表面沒有凸臺(tái)的電解槽，也適用于陰極炭塊表面有凸臺(tái)的異形陰極結(jié)構(gòu)電解槽的陰極炭塊，還適用于陰極炭塊表面有TiB2/C復(fù)合材料涂層的陰極結(jié)構(gòu)電解槽。

附圖說(shuō)明

圖1?為本發(fā)明實(shí)施例1的能降低鋁電解槽陰極鋁液內(nèi)水平電流的陰極炭塊結(jié)構(gòu)正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；