[發明專利]一種鋁電解槽爐膛整體成型方法及爐膛結構

在審

• 申請號: 201510840923.2
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105463509A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 曹斌;陳杰;席燦明
• 申請（專利權）人: 貴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: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠;李余江

技術領域

本發明涉及鋁電解技術領域，具體涉及一種鋁電解槽爐膛整體成型方法及爐膛結構。

背景技術

傳統的鋁電解槽陰極采用預制陰極的方式在槽底部鋪設電解槽底部陰極，采用側部炭磚鋪設側部爐膛，實現電解槽筑爐。但此種方式存在以下不足：1）陰極炭塊間的糊料與陰極本身、側部炭塊與扎固糊料等在焙燒后，存在收縮率不一致的問題，容易開裂，導致漏爐風險大；2）陰極組裝的鋼棒和陰極在組裝時，難以緊密結合，導致預制陰極與鋼棒之間接觸不好，而且由于陰極運輸等問題，陰極鋼棒通常設為兩塊，導致槽底陰極壓降高，水平電流大；3）預制陰極和陰極組裝費用高。因此，現有的鋁電解槽爐膛結構還是不夠理想。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋁電解槽爐膛整體成型方法及爐膛結構，以解決傳統的非整體成型的爐膛結構存在的不足。

本發明是這樣實現的：

它是這樣的一種鋁電解槽爐膛整體成型方法，將高導電冷搗糊筑爐材料和非導電冷搗糊筑爐材料分別鋪設在電解槽底部和電解槽側部，利用搗固工具軋固成型，形成底部導電和側部不導電的電解槽爐膛，并通過控制系統控溫，對電解槽爐膛進行焙燒，獲得期望的導電率與強度，實現電解槽爐膛的整體成型。

電解槽底部的高導電冷搗糊筑爐材料添加質量百分比為35~50%的石墨質；高導電冷搗糊筑爐材料焙燒后的電阻率不大于35μΩ·m，抗壓強度不小于20MPa；電解槽側部非導電冷搗糊筑爐材料添加不導電材料；非導電冷搗糊筑爐材料焙燒后的電阻率不小于85μΩ·m，抗壓強度不小于18MPa。

筑爐的工藝是采用在40℃以下溫度施工的冷搗糊實現爐膛底部和側部的整體成型。

筑爐前，按工藝要求在搖籃架中砌好耐火保溫層，并將陰極鋼棒安裝在指定位置，然后加入高導電冷搗糊筑爐材料和非導電冷搗糊筑爐材料，采用筑爐工具搗固夯實，形成底部和側部，之后再加入高導電冷搗糊筑爐材料和非導電冷搗糊筑爐材料，進行第二次搗固筑爐，依次不斷重復，直至滿足工藝生產對底部和側部的尺寸要求。其中，筑爐工具是適應電解槽的形狀和結構的多自由度搗固機器或者搗固錘頭，具有大面積震動夯實或者對局部進行錘擊筑爐材料以完成筑爐要求的功能。

非導電冷搗糊筑爐材料在電解槽中的扎固厚度和寬度通過計算電解槽中電流分布確定，可以降低鋁液中水平電流。

電解槽爐膛采用燃氣或焦粉焙燒，采用控制系統控制燃氣機或電流，實現焙燒過程的溫控，使陰極電阻率小于35μΩ·m，其中，在完成爐膛保溫焙燒后，控制系統控制爐膛降溫，當溫度達到900℃左右時，撤除焙燒系統，完成電解槽焙燒啟動。

基于上述方法，本發明的一種采用冷搗糊整體成型的電解槽爐膛結構，它包括由高導電冷搗糊筑爐材料搗固形成的電解槽底部和由非導電冷搗糊筑爐材料搗固形成的電解槽側部；電解槽底部和電解槽側部都是通過筑爐工具搗固夯實而成的整體成型結構；所述電解槽底部的下方設有耐火保溫層，陰極鋼棒設置在高導電冷搗糊筑爐材料搗固形成的電解槽底部中。

本發明采用高導電性能的冷搗糊料作為槽底材料，非導電性能的冷搗糊料作為側部材料，通過筑爐工具逐層進行電解槽筑爐，由于材料收縮率小，陰極和側部焙燒后無裂痕，減小漏槽風險；同時通過基于冷搗糊摻加高導電性能的材料形成槽底部材料和摻加不易導電的材料形成槽側部材料，可提高槽底電流的密度，降低槽底壓降和槽側部導電性，加上陰極鋼棒可以按需求改變，有利于減小電解水平電流，實現能耗降低和提高效率。本發明由于去除預制陰極和陰極組裝工藝流程，還大大降低了投資和生產運行費用，提高勞動生產率。

附圖說明

圖1是新筑爐膛整體成型方法結構示意圖；

圖2是舊爐膛修補整體成型方法結構示意圖；

附圖標記說明：1-高導電冷搗糊筑爐材料，2-非導電冷搗糊筑爐材料，3-耐火保溫層，4-陰極鋼棒，5-陽極炭塊，6-側部舊炭塊，7-底部舊炭塊。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1所示，它包括由高導電冷搗糊筑爐材料1搗固形成的電解槽底部和由非導電冷搗糊筑爐材料2搗固形成的電解槽側部；電解槽底部和電解槽側部都是通過筑爐工具搗固夯實而成的整體成型結構，位于陽極炭塊5的下方；電解槽底部的下方設有耐火保溫層3，陰極鋼棒4設置在高導電冷搗糊筑爐材料1搗固形成的電解槽底部中。