[發明專利]一種大型鋁電解槽結構

無效

• 申請號: 201310018103.6
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103014766A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 高德金;戚宗華;張德成;張念玲;杜玉峰
• 申請（專利權）人: 戚宗華
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：一種大型鋁電解槽結構，主要應用于400K?A以上預焙鋁電解槽的設計、制作、生產和技術改造。

背景技術：現通用的400K?A以上的大型鋁電解槽，是在鋁電解槽陰極結構，即陰極導電面積擴大的基礎上實現的，與鋁電解槽陰極電導電面積的擴大相對應，鋁電解槽陽極導電裝置的面積也隨之增加，即用增加碳塊的數量來擴大陽極導電面積多采用的是已在陽極碳塊高度基礎上的基礎上實現的，現在大型通用的400KA鋁電解槽多采用48組單陽極設計雙排列設計，即每組陽極大母線吊掛24組陽極碳塊.但是陽極碳塊的數量增加，其高度變化不大的，陽極碳塊的高度依然是小于650mm的設計。按陽極每天消耗15mm計算，陽極碳塊的平均使用周期在30天左右。按每臺鋁電解槽48組陽極計算，平均每天的換極塊數為1.5塊，即簡稱每天的換極頻率為1.5.

在一般情況下，陽極碳塊的高度，決定陽極碳塊的使用更換周期，現在大型鋁電解槽的陽極總體導電面積的增大，在其陽極碳塊使用更換周期不變的情況下，由于其碳塊數量的增加，勢必造成陽極碳塊的更換頻率的增大。

大型鋁電解槽雖有著總體投資減少的優勢，但陽極碳塊斷面尺寸即高度和寬度設計決定著陽極碳塊的使用壽命周期。在大型鋁電解槽的設計上，影響陽極高度和寬度的加大設計的主要問題原因是：

(1)陽極碳塊高度的增加可能會導致陽極電壓降的增加。

(2)水平煙罩板到電解槽殼體的高度，只有1250mm裝換陽極時尺寸高度受限。

(3)陽極覆蓋保溫料難以均勻覆蓋，可能增加陽極電阻。

(4)影響碳塊預熱和陽極底掌排氣。

(5)陽極碳塊重量的增加，易造成爆炸焊片的脫落。

由于受到上述負面因素的影響和設計思路的限制，致使大型鋁電解槽的構造的設計和鋁陽極碳塊的使用壽命周期和每天的換極頻率仍然停留在小型傳統鋁電解槽的工藝水平上，并沒有得到擴展和創新，因此大型鋁電解槽陽極導電系統仍然存在著下列缺陷的產生。

(1)殘極量大，碳塊利用率低：

(2)換極頻繁曹操換極工人操作和機械運行強度較大，

(3)陽極導電裝置的鋁導桿和陽極鋼爪的周轉量大，因而造成鋁電解槽投資成本加大。

(4)陽極碳塊組裝即磷鐵澆鑄成本增加。

(5)頻繁的更換陽極造成鋁電解槽熱平衡及電流均布受到破壞，造成鋁電解電耗增加。

發明內容：節能降耗，減少投資，較低生產成本，實現效益最大化，是電解鋁企業追求的的終極目標，為了克服現行400K?A以上大型鋁電解槽沿用小斷面陽極所造成的換極周期短，生產及電耗成本加大的上述缺點。本發明提供了一種適合于新的大型鋁電解槽創新結構設計的技術方案克服加高陽極難以實現的技術保障措施。

一種大型鋁電解槽由陽極碳、鋁導桿、陽極鋼爪組成的陽極碳塊導電裝置以及陽極大母線、水平煙罩板、鋁電解槽殼體等部件構造組成，其特征是：鋁電解槽采用陽極碳塊高度要740mm至800毫米之間，寬度740mm至800mm之間的大斷面陽極碳塊，致使陽極碳塊的換極周期大于40天，其鋁電解槽水平煙罩板到鋁電解槽槽殼水平翼板的高度在1300mm至1450mm之間。

基于上述技術方案，大型鋁電解槽采用40組陽極碳塊、即鋁電解槽兩根陽極大母線每根懸掛20組，其單組陽極碳塊的高度大于740mm，寬度大于740mm，致使陽極碳塊的換極周期為40天以上，其鋁電解槽每天換極塊數小于1.1塊。

基于上述技術方案，大型鋁電解槽采用大于750mm以上的加高陽極，為了新陽極能夠裝入鋁電解槽，其鋁電解槽水平煙罩板到鋁電解槽槽殼體是邊緣的高度必須隨著碳塊加高的情況而加高，一般情況下高于1300mm.

基于上述技術方案，大型鋁電解槽采用大于750mm以上的加高陽極，為了消除因碳塊加高而消除的電阻值(即增加的電壓降)可采用加粗陽極鋼爪直徑和改變磷鐵環形狀，用減少陽極碳塊和陽極導導電裝置連接電壓降的方法予以解決。

基于上述技術方案，大型鋁電解槽采用大于750mm以上的加高及寬度大于700mm以上的大斷面陽極碳塊，為克服陽極底掌排氣和陽極預熱慢的問題，可采用在陽極碳塊底部開中縫槽的辦法予以解決。

基于上述技術方案，大型鋁電解槽采用大于750mm以上的加高及寬度大于740mm以上的大斷面陽極碳塊，為防止因重量增加，鋁鋼爆炸焊片過渡連接脫落，陽極鋼爪與鋁導桿之間采用立式爆炸焊片或加強連接爆炸焊片與鋁導桿進行連接。