[發(fā)明專利]一種節(jié)能、均化鋁液水平電流的陰極結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310265139.4
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104250830A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉東;劉雅鋒;周東方;邱陽;劉銘;鄒智勇;胡宏武;殷小寶;曹曦
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 沈陽圣群專利事務(wù)所(普通合伙) 21221
• 代理人: 王鋼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種節(jié)能、均化鋁液水平電流的陰極結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

金屬鋁在工業(yè)上采用熔鹽電解法進(jìn)行生產(chǎn)，即電解溶解在熔融冰晶石為主要成分的電解質(zhì)中的氧化鋁，目前主要采用的方法為霍爾-埃魯(Hall-Heroult)電解法。?

生產(chǎn)電解鋁的直接設(shè)備為電解槽，電解槽主要有兩大部分組成，一部分為陽極，通常由碳素材料制成；另一部分為陰極，由陰極炭塊組與內(nèi)襯材料砌筑而成。?

鋁電解槽被串聯(lián)在整個電解系列中，電流從陽極進(jìn)入電解槽，通過熔融的電解質(zhì)，穿過鋁液，進(jìn)入陰極炭塊，電流通過裝配在陰極炭塊中的陰極鋼棒收集，通過陰極母線導(dǎo)入下一臺電解槽。?

現(xiàn)有的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)為：在陰極炭塊的底部裝有陰極鋼棒，陰極鋼棒不凸出陰極炭塊底部，陰極鋼棒與炭塊之間全部采用扎糊或澆磷鐵的方式連接，每個陰極炭塊裝有1~4根陰極鋼棒，陰極鋼棒與陰極炭塊同向水平放置，陰極鋼棒的一端伸出電解槽的側(cè)壁與陰極母線相連接。這種結(jié)構(gòu)的電解槽，陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)存在一個非常大的缺點：由于陰極鋼棒與陰極炭塊同向水平放置，導(dǎo)致鋁液中產(chǎn)生非常大的水平電流，該水平電流與鋁液中垂直磁場共同作用產(chǎn)生電磁力，這種電磁力驅(qū)動鋁液在電解槽中流動和波動，如果電解槽中的水平電流過大且分布不均，將會導(dǎo)致鋁液與電解質(zhì)界面波動過大，使電解槽在生產(chǎn)中產(chǎn)生嚴(yán)重的不穩(wěn)定性，降低電流效率。此外，鋁液中水平電流分布沿陰極炭塊的長度方向分布不均勻，使得陰極炭塊的端部處電流密度最大，從而顯著加快此處陰極炭塊的腐蝕，降低電解槽的壽命。?

為了提高電解槽的穩(wěn)定性，通常的做法是在電解槽的設(shè)計中嚴(yán)格控制鋁液中的垂直磁場分布，這不僅增加了陰極母線設(shè)計的難度，而且導(dǎo)致陰極配置復(fù)雜，母線用量大，投資增加。?

此外，通過改進(jìn)陰極結(jié)構(gòu)能夠抑制部分水平電流的產(chǎn)生，但會增加陰極炭塊組的壓降，造成噸鋁能耗的增加。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種節(jié)能、均化鋁液水平電流的陰極結(jié)構(gòu)，目的是大幅度降低鋁液中的水平電流，使陰極電流密度更加均勻，從而提高鋁電解槽生產(chǎn)的穩(wěn)定性，使電解槽能夠在較低極距下高效平穩(wěn)運行，同時陰極電流密度均勻，降低陰極磨損的速率，延長陰極壽命。大幅度降低陰極壓降，顯著降低噸鋁能耗。?

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種節(jié)能、均化鋁液水平電流的陰極結(jié)構(gòu)，包括陰極炭塊和導(dǎo)電棒，其特征在于導(dǎo)電棒凸出陰極炭塊底面，凸出陰極炭塊底面的導(dǎo)電棒被包覆材料包圍，導(dǎo)電棒沿長度方向被分隔縫分成若干部分，分隔縫之上的導(dǎo)電棒用電連接體與陰極炭塊連接，分隔縫之下至陰極炭塊底面的導(dǎo)電棒用絕緣體與陰極炭塊連接，分隔縫內(nèi)用絕緣材料填充。?

導(dǎo)電棒由均質(zhì)材料或多層復(fù)合材料構(gòu)成。?

導(dǎo)電棒橫截面可以為矩形、圓形、半圓形、梯形、T型或L型。?

導(dǎo)電棒數(shù)量為1~40根。?

包覆材料部分或全部包圍凸出陰極炭塊底部的導(dǎo)電棒。?

電連接體為碳素糊料、鑄鐵、碳膠或粘結(jié)劑。?

所述的均質(zhì)材料為鋼、銅、鋁或銀。?

所述的多層復(fù)合材料為銅-鋼復(fù)合、鋁-鋼復(fù)合、銀-鋼復(fù)合或銅-鋁復(fù)合。?

本發(fā)明的優(yōu)點和效果如下：本發(fā)明具有很強的實用性，在不改變陰極出電方式即側(cè)面出電的條件下，既大幅度降低了陰極壓降，又大幅度降低了鋁液中的水平電流，提高電解槽的穩(wěn)定性，使電解槽可以在低極距條件下高效平穩(wěn)運行，有效地減少了噸鋁能耗，具有顯著的節(jié)能效果，同時，陰極電流分布更加均勻，延長了槽壽命。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的主視圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。?

圖3為本發(fā)明實施例2的主視圖。

圖4為圖3的A-A剖視圖。?

圖中，1、陰極炭塊；2、導(dǎo)電棒；3、電連接體；4、分隔縫；5、絕緣體；6、包覆材料；7、多層復(fù)合材料。?

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實施例所限。?

實施例1?