防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構的製作方法
2023-06-06 23:16:41
防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種鋁電解槽的防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構，包含：陰極鋼棒（1），陰極炭塊（2），其特徵在於：陰極鋼棒（1）一端置於陰極炭塊（2）內部，且其兩側鑲入變寬度絕緣板（4），其餘部分由扎固糊（5）連接，陰極鋼棒（1）另一端緊貼陰極炭塊（2）的部分表面鑲套防侵蝕保護外套（3）。本結構具有易於製作，結構簡單，安裝方便，實用有效，併兼有防止電解質侵蝕和抑制水平電流的雙重功能。
【專利說明】防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電解裝置，特別涉及一種鋁電解裝置。
【背景技術】
[0002]鋁電解槽是煉鋁生產的關鍵主體設備，電解槽的內襯使用壽命和槽內水平電流越來越備受國內外鋁行業的廣泛關注。
[0003]I)電解質侵蝕內襯側下部陰極鋼棒的危害
眾所周知,鋁電解槽內襯砌築並投入生產運行後,槽內存在大量的高溫電解質液體和金屬鋁液，電解質液體主要由冰晶石(Na3AlF6)-氧化鋁(Al2O3)溶液組成，冰晶石是氧化鋁的溶劑，為了改變電解質的物理化學性質，工業上還會在電解質中增加其他如A1F3、CaF2,MgF2、LiF等添加劑。實踐表明，電解質液體對於鋼鐵材料具有很強的腐蝕性，同時在電解質中析出Na+和F—離子也會逐漸滲入炭素材料中，導致陰極炭塊和炭素糊料膨脹而破損。由於上述主要原因，現有鋁電解槽的內襯使用壽命一般在800~3000天，而且還有部分電解槽由於多種因素(如材料質量、結構變形和長期高溫運行等)會出現早期破損而停槽(壽命僅為2~800天)，從目前電解槽內襯破損的機率來看，約95%以上的電解槽漏爐是發生在側部陰極鋼棒部位，主要表現為電解質液體沿陰極炭塊端部滲入並腐蝕熔化陰極鋼棒，導致陰極鋼棒溫度和電流密度增高，進而情況逐步惡化，形成陰極鋼棒熔斷，電解質液體並附帶鋁液沿腐蝕縫隙衝出側壁產生漏爐，部分還會滲入槽底，造成爐底隆起變形。隨著電解槽電流容量的增大，一臺鋁電解槽的內襯築爐費用會高達50~100萬元，內襯壽命的縮短，給生產企業帶來了巨大的成本壓力。
[0004]2)槽內水平電流的危害
鋁電解槽的生產特點是大 電流、強磁場環境。電流的主要作用是產生電化學反應而電解產出金屬鋁產品。槽內理想的陰極與陽極之間的電流為垂直方向。但由於電流的歐姆定則即電流只走電阻最小的捷徑特點。因而，實際生產中的陰極炭塊由於界面較大，不同部位的當量電阻有區別，導致了從陰極炭塊匯入陰極鋼棒的電流在長度方向上的分布有嚴重區另IJ，由此形成了陰極炭塊和陰極鋼棒中較大的水平電流分量。
[0005]槽內水平電流的危害主要體現在:水平電流不做功，會引起磁場分布的惡化，導致鋁液界面變形和波動，造成鋁的二次反應損失，並增加了能耗。
[0006]3)國內外技術現狀
目前，國內外對水平電流的危害給予了高度重視，並相繼開發應用了如雙鋼棒陰極，變截面式鋼棒陰極結構、異型陰極鋼棒、新型陰極鋼棒、階梯式扎糊陰極結構等技術。
[0007]到目前還未見到在陰極鋼棒上重點考慮防侵蝕的功能，同時也未見到將陰極鋼棒防侵蝕與降低水平電流同時考慮的專利和技術。
[0008]從上述分析來看，單單考慮降低水平電流，而不有效防止電解質對陰極鋼棒的侵蝕問題，當電解槽的內襯一旦滲入電解液體，必然會破壞僅考慮降低水平電流的陰極鋼棒結構，導致其作用減弱或失效。[0009]因而，結合上述分析，設計一種既能有效防止陰極鋼棒免受電解質侵蝕，又具有抑制和降低槽內水平電流雙重功效的陰極鋼棒結構或組裝方法，其實際意義和效果會更好，應用價值也將會更高。
【發明內容】
[0010]本發明要解決的技術問題是:提供一種用於鋁電解槽的防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構，同時解決電解質侵蝕和水平電流的雙重危害難題。
[0011]本發明的技術方案:一種鋁電解槽的防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構，包含:陰極鋼棒，陰極炭塊，其特徵在於:陰極鋼棒一端置於陰極炭塊內部，且其兩側鑲入變寬度絕緣板，其餘部分由扎固糊連接，陰極鋼棒另一端緊貼陰極炭塊的部分表面鑲套防侵蝕保護外套。
[0012]所述的變寬度絕緣板長度200mm~1200mm,厚度IOmm~15mm,其內外與陰極鋼棒和陰極炭塊之間的間隙約Imm~5mm。
[0013]所述的變寬度絕緣板的材質包含碳氮化矽板和陶瓷。
[0014]所述的防侵蝕保護外套長度為50mm~700mm,厚度可在20mm~50mm,內壁與陰極鋼棒的鑲嵌間縫約為1_~5mm,材質包含碳氮化娃和陶瓷。
[0015]本發明的有益效果
1、防侵蝕保護外套的作用主要是保護陰極鋼棒關鍵危險部位免受或減緩電解質液的直接腐蝕，並阻止液體滲入陰極炭塊內部，延長陰極鋼棒的使用壽命；
2、變寬度絕緣板的作用主要是調整陰極鋼棒的導電面積，均勻化電流方向上的陰極炭塊與陰極鋼棒組裝快的電阻，改善陰極電流分布，抑制和降低槽內水平電流分量。
[0016]3、為了便於鋁電解槽焙燒啟動期間，陰極炭塊鋼棒溝槽中的氣體外排，可在防侵蝕保護外套與陰極鋼棒的間隙間包裹牛皮紙(高溫燃燒後自然形成排氣通道)。
[0017]4、為了防止電解質液體從保護外套與陰極炭塊接觸部位滲入侵蝕陰極炭塊內部的陰極鋼棒，保護外套厚度適當大於陰極炭塊的鋼棒溝槽外沿尺寸以便具有堵縫功能，或在其與陰極炭塊接觸部位也可增加耐腐蝕的密封圈材料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1本發明的結構示意圖；
圖2本發明的應用實例I ;
圖3本發明的應用實例I內部結構圖；
圖4本發明的應用實例2。
【具體實施方式】
[0019]一種鋁電解槽的防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構，包含:陰極鋼棒1，陰極炭塊2，其特徵在於:陰極鋼棒I 一端置於陰極炭塊2內部，且其兩側鑲入變寬度絕緣板4，其餘部分由扎固糊5連接，陰極鋼棒I另一端緊貼陰極炭塊2的部分表面鑲套防侵蝕保護外套3。
[0020]本發明的實施例子:如圖2和圖3所示。為了防止電解質液體從保護外套與陰極炭塊接觸部 位滲入侵蝕陰極炭塊內部的陰極鋼棒，保護外套與陰極炭塊接觸部位也可增加耐腐蝕的密封圈6，如圖3。
【權利要求】
1.一種鋁電解槽的防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構，包含:陰極鋼棒(1)，陰極炭塊(2)，其特徵在於:陰極鋼棒(I)一端置於陰極炭塊(2)內部，且其兩側鑲入變寬度絕緣板(4)，其餘部分由扎固糊(5)連接，陰極鋼棒(I)另一端緊貼陰極炭塊(2)的部分表面鑲套防侵蝕保護外套(3)。
2.根據權利要求1所述的防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構的特徵在於:變寬度絕緣板(4)長度200mm~1200mm,厚度IOmm~15mm,其內外與陰極鋼棒(I)和陰極炭塊(2)之間的間隙約Imm~5mm。
3.根據權利要求1所述的防侵蝕與抑制水平電流的陰極鋼棒結構的特徵在於:變寬度絕緣板(4)的材質包含碳氮化矽板和陶瓷。
4.根據權利要求1所述的防侵蝕與降低水平電流的陰極鋼棒結構的特徵在於:防侵蝕保護外套(3)長度為50mm~700mm,厚度可在20mm~50mm,內壁與陰極鋼棒的鑲嵌間縫約為1mm~5mm,材質包 含碳氮化娃和陶瓷。
【文檔編號】C25C3/08GK103774181SQ201210405276
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月23日 優先權日:2012年10月23日
【發明者】席燦明 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院有限公司