[實用新型]一種節能、均化鋁液水平電流的陰極結構

有效

• 申請號: 201320379319.0
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN203333779U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）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）人: 沈陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 沈陽圣群專利事務所(普通合伙) 21221
• 代理人: 王鋼

技術領域

本實用新型涉及一種鋁電解槽陰極結構，尤其涉及一種節能、均化鋁液水平電流的陰極結構。

背景技術

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

生產電解鋁的直接設備為電解槽，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，由陰極炭塊組與內襯材料砌筑而成。

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

現有的鋁電解槽陰極結構為：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壁與陰極母線相連接。這種結構的電解槽，陰極導電結構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，導致鋁液中產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生電磁力，這種電磁力驅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，將會導致鋁液與電解質界面波動過大，使電解槽在生產中產生嚴重的不穩定性，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定性，通常的做法是在電解槽的設計中嚴格控制鋁液中的垂直磁場分布，這不僅增加了陰極母線設計的難度，而且導致陰極配置復雜，母線用量大，投資增加。

此外，通過改進陰極結構能夠抑制部分水平電流的產生，但會增加陰極炭塊組的壓降，造成噸鋁能耗的增加。

發明內容

為了解決上述技術問題本實用新型提供一種節能、均化鋁液水平電流的陰極結構，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的穩定性，使電解槽能夠在較低極距下高效平穩運行，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。

為了實現上述目的，本實用新型是這樣實現的：一種節能、均化鋁液水平電流的陰極結構，包括陰極炭塊和導電棒，其特征在于導電棒凸出陰極炭塊底面，凸出陰極炭塊底面的導電棒被包覆材料包圍，導電棒沿長度方向被分隔縫分成若干部分，分隔縫之上的導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電棒用絕緣體與陰極炭塊連接，分隔縫內用絕緣材料填充。

導電棒由均質材料或多層復合材料構成。

導電棒橫截面可以為矩形、圓形、半圓形、梯形、T型或L型。

導電棒數量為1~40根。

包覆材料部分或全部包圍凸出陰極炭塊底部的導電棒。

電連接體為碳素糊料、鑄鐵、碳膠或粘結劑。

所述的均質材料為鋼、銅、鋁或銀。

所述的多層復合材料為銅-鋼復合、鋁-鋼復合、銀-鋼復合或銅-鋁復合。

本實用新型的優點和效果如下：本實用新型具有很強的實用性，在不改變陰極出電方式即側面出電的條件下，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，提高電解槽的穩定性，使電解槽可以在低極距條件下高效平穩運行，有效地減少了噸鋁能耗，具有顯著的節能效果，同時，陰極電流分布更加均勻，延長了槽壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1的主視圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3為本實用新型實施例2的主視圖。

圖4為圖3的A-A的剖視圖。

圖中，1、陰極炭塊；2、導電棒；3、電連接體；4、分隔縫；5、絕緣體；6、包覆材料；7、多層復合材料。

具體實施方式

下面結合附圖對實施例進行詳細說明，但本實用新型的保護范圍不受實施例所限。

實施例1