一種工業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極的製作方法
2023-05-23 11:50:11 2
專利名稱：一種工業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於鋁電解領域，特別涉及一種輪輻式結構惰性陽極。
背景技術：
自1886年以來，人們一直採取霍爾-埃魯法電解產鋁，這種方法使用石墨陽極。電解時陽極被大量消耗發生的反應為A1203+1. 5C=2A1+1. 5C02丨，陽極還會發生二次反應C+C02=2C0丨，消耗大量陽極並且產生大量的有毒氣體CO。每生產一噸鋁理論上消耗碳極444kg，而實際上消耗量在600kg左右。因優質碳素用量越來越大價格上漲，在電解鋁工業中碳棒的成本已經佔了總成本的17-22%。綜上所述使用碳素陽極存在以下缺陷消耗大量的優質焦炭石油碳；排放大量的溫室氣體和有毒氣體如cf4、CF6, PNAH多環芳香烴(碳極生產過程產生)易揮發的物質如V0C, HF、SOx, COS和N0X。陽極更換費用高勞動強度大；單位產能一次性投資大。隨著世界能源緊缺及人類對環境問題的日益重視以及工人工資的增加，電解鋁的環保成本會越來越高，採用新工藝產鋁的需求變得更加迫切，而新工藝的關鍵在於惰性陽極的研發。
實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種工業電解鋁用的輪輻式結構的惰性陽極，可以用來安裝利用放電等離子燒結技術製備的鐵鎳合金，突破其尺寸過小而無法進行工業應用的限制。本實用新型採用的技術方案—種工業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，它包括中軸，中軸外側套設有連接套盤，套盤外側設有多個鐵鎳陽極棒，所述的中軸、連接套盤和鐵鎳陽極棒外側設有NiO、Cr2O3或者SeO2保護層。上述連接套盤內部設有鍵槽，相對應在中軸外側設有鍵，鍵和鍵槽相配合。上述的中軸外側間隔設置多個連接套盤。上述的鐵鎳陽極棒為錐臺狀，其小端設有螺紋突起，相對應在連接套盤外側設有螺紋孔，螺紋突起與螺紋孔連接。上述的多個鐵鎳陽極棒在連接套周圍均勻分布。上述的鐵鎳陽極棒長度在IOOmm到200mm之間，截面直徑為10_30mm。本實用新型取得的技術效果主要工作部件經過放電等離子燒結技術製備的鐵鎳陽極塊，與用其他方法製備的鐵鎳合金樣陽極相比，具有密度高、耐腐蝕好、材質均勻、導電性好的特點；利用輪輻式組合，突破該方法製備的試樣尺寸過小的的限制，從而達到工業應用要求；在使用過程中，陶瓷塗層在冰晶石-氧化鋁熔鹽中的溶解度極小而且不導電，從而使中軸和連接件被保護起來了，鐵鎳陽極作為主要工作部位，當它被消耗之後，只需要更換新的陽極塊，就可以繼續使用，具有良好的經濟性。
圖I為鐵鎳合金棒結構示意圖；圖2為連接套盤俯視圖；圖3為連接套盤側視圖；圖4為連接套盤立體圖；圖5為單個輪輻結構示意圖；圖6為多個輪輻串聯效果圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。參見圖1-6，一種工業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，它包括中軸4，中軸外側套設有連接套盤2，套盤外側設有多個鐵鎳陽極棒1，所述的中軸、連接套盤和鐵鎳陽極棒外側設有NiO、Cr2O3或者SeO2保護層。優選地，所述連接套盤內部設有鍵槽5，相對應在中軸外側設有鍵3，鍵和鍵槽相配合。所述的中軸外側間隔設置多個連接套盤。所述的鐵鎳陽極棒為錐臺狀，其小端設有螺紋突起，相對應在連接套盤外側設有螺紋孔，螺紋突起6與螺紋孔7連接。所述的多個鐵鎳陽極棒在連接套周圍均勻分布。所述的鐵鎳陽極棒長度在IOOmm到200mm之間,截面直徑為 10_30mm。試樣燒結之後在惰性鐵鎳陽極棒I的小端用車刀車出螺紋。連接套盤2按照圖2和圖3規定的尺寸進行加工成型。最後將鐵鎳陽極棒I和連接套盤2進行螺紋連接，連接套盤2和中軸3進行鍵連接，需要確保鍵3在連接套盤2下方，連接套盤2從中軸3上方裝入，恰好能夠卡在中軸3上開鍵位置。根據實際需要，加長中軸3的尺寸，可以在軸上串聯多個陽極輪輻。最後在中軸3和連接套盤2表面用NiOXr2O3或者SeO2等陶瓷作為保護材料，乾燥固化之後，在進行燒結加固，使該惰性陽極浸入電解液的時候只有鐵鎳陽極棒接觸電解液。在中軸3的上端焊接上導線，即可作為鋁電解用的小電極輪輻式排列的惰性陽極使用。惰性鐵鎳陽極棒總長為約105cm,截面為圓形,且在一端具有一個長約IOmm用於連接套盤的突起，其直徑為10mm，表面有外螺紋。其他部位直徑線性變化，最大為30mm，最小處為20mm。鐵鎳合金棒利用放電等離子燒結技術製備，其中含鐵的質量分數為58. 68%，鎳的質量分數為41. 32%。連接套盤為環形,厚度為20mm,外徑為80mm,內徑為30mm。中間套在中軸上,連接件圓周上均勻分布有12個插孔，插孔深10mm，直徑為10mm，插孔內部有螺紋。中軸的直徑為30mm，在表面開出長為30mm的鍵槽。鍵為方形，尺寸為10_X 10_X 30mm。中軸和連接套盤外側保護材料為NiO、Cr2O3或者SeO2，用水玻璃將它們塗覆在相應部位，然後進行乾燥和高溫煅燒，從而固化。[0031]本實用新型的保護範圍並不限於上述的實施例，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變形而不脫離本實用新型的範圍和精神。倘若這些改動和變形屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍內，則本實用新型的意圖也包含這些改動和 變形在內。
權利要求1.一種エ業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，其特徵在於它包括中軸(4)，中軸外側套設有連接套盤(2)，套盤外側設有多個鐵鎳陽極棒(1)，所述的中軸、連接套盤和鐵鎳陽極棒外側設有NiO、Cr2O3或者SeO2保護層。
2.根據權利要求I所述的エ業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，其特徵在於所述連接套盤內部設有鍵槽(5 )，相對應在中軸外側設有鍵(3 )，鍵和鍵槽相配合。
3.根據權利要求I或2所述的エ業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，其特徵在於所述的中軸外側間隔設置多個連接套盤。
4.根據權利要求I或2所述的エ業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，其特徵在於所述的鐵鎳陽極棒為錐臺狀，其小端設有螺紋突起，相對應在連接套盤外側設有螺紋孔，螺紋突起(6)與螺紋孔(7)連接。
5.根據權利要求I或2所述的エ業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，其特徵在於所述的多個鐵鎳陽極棒在連接套周圍均勻分布。
6.根據權利要求I或2所述的エ業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，其特徵在於所述的鐵鎳陽極棒長度在IOOmm到200mm之間，截面直徑為10_30mm。
專利摘要本實用新型涉及一種工業電解鋁用輪輻式結構惰性陽極，它包括中軸，中軸外側套設有連接套盤，套盤外側設有多個鐵鎳陽極棒，所述的中軸、連接套盤和鐵鎳陽極棒外側設有NiO、Cr2O3或者SeO2保護層。主要工作部件經過放電等離子燒結技術製備的鐵鎳陽極塊，與用其他方法製備的鐵鎳合金樣陽極相比，具有密度高、耐腐蝕好、材質均勻、導電性好的特點；利用輪輻式組合，突破該方法製備的試樣尺寸過小的的限制，從而達到工業應用要求，具有良好的經濟性。
文檔編號C25C3/12GK202450170SQ20122002248
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者何致敏, 張國棟 申請人:武漢大學