一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極的製作方法

2023-05-02 23:12:26

一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，其特徵在於，主要由鋁製陽極本體（1），在該鋁製陽極本體（1）上形成的數量為一個以上的陽極單體（2），以及設置在每個陽極單體（2）內部的冷卻盤管（3）組成；所有陽極單體（2）內部的冷卻盤管（3）均在鋁製陽極本體（1）的頂部處各自形成獨立的進水口和出水口。本實用新型將傳統的鋁導杆、鋼爪及炭陽極這三種不同材質的零件統一用純鋁鑄造而成，使其形成一個鑄造整體，不僅能克服傳統鋁導杆與鋼爪的連接處、鋼爪與炭陽極的連接處所存在較大電壓壓降的缺陷，而且由於將鋼爪和炭塊材質改成了鋁材，因此還使得電流阻抗變小，能確保整個陽極傳導部分電壓壓降減少200毫伏以上。
【專利說明】一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鋁電解槽用鋁陽極，具體是指一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極。

【背景技術】
[0002]目前，國內外氧化鋁電解生產金屬鋁的電解槽使用的陽極部件均由「炭陽極+鋼爪+鋁導杆」構成。其中，鋁導杆5和鋼爪6通過鋁鋼複合板連接在一起，即鋁導杆5與鋁鋼複合板的鋁板面焊接，鋁鋼複合板的鋼板面則與鋼爪6焊接，而鋼爪6的爪頭則放置在炭碗內並通過澆注磷生鐵使其與炭塊7連接在一起，其整體結構如圖1所示。然而，由於該結構中的鋁鋼結合面不可能結合得非常緊密，因此在鋁導杆與鋼爪的連接處、鋼爪與炭陽極的連接處均有較大電壓壓降；同時，由於鋼爪和炭塊的導電性能均較差，因此也降低了陽極的電流效率。
[0003]另外，由於炭塊質量問題和正常的電化學反應，在電解過程中會形成炭塊消耗，不僅會有部分碎塊脫落沉積在電解槽底部，影響電解效率，而且還會導致每個炭陽極在29?30天之內就消耗完畢，會進一步加劇清理槽底和更換新的炭陽極的頻率。
[0004]綜上所述，目前國內外氧化鋁電解生產金屬鋁的陽極部件存在具有較大電壓壓降、電流效率低以及使用壽命較短等諸多缺陷，不能滿足現代工業生產低能耗、高效率的需求。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於克服目前電解鋁過程中所使用的陽極部件所存在電壓壓降較大、電流效率較低以及使用壽命較短的缺陷，提供一種結構簡單，能有效克服上述缺陷的一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極。
[0006]本實用新型的目的通過下述技術方案實現:一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，主要由鋁製陽極本體，在該鋁製陽極本體上形成的數量為一個以上的陽極單體，以及設置在每個陽極單體內部的冷卻盤管組成；所有陽極單體內部的冷卻盤管均在鋁製陽極本體的頂部處各自形成獨立的進水口和出水口。
[0007]為了確保使用效果，該冷卻盤管優先採用不鏽鋼無縫管通長煨制而成，且在每個陽極單體中部還設有熱電偶。
[0008]為了有效防止鋁陽極的電化學腐蝕及延長使用壽命，本實用新型在每個陽極單體的表面均熱噴塗有厚度為I?2mm的碳化硼層,且其最佳厚度為1.5mm。
[0009]本實用新型較現有技術相比具有以下優點及有益效果:
[0010](I)本實用新型將傳統的鋁導杆、鋼爪及炭陽極這三種不同材質的零件統一用純鋁鑄造而成，使其形成一個鑄造整體，不僅能克服傳統鋁導杆與鋼爪的連接處、鋼爪與炭陽極的連接處所存在較大電壓壓降的缺陷，而且由於將鋼爪和炭塊材質改成了鋁材，因此還使得電流阻抗變小，能確保整個陽極傳導部分電壓壓降減少200毫伏以上。
[0011](2)本實用新型在每個陽極單體內部均設有冷卻盤管，不僅能保證本實用新型的陽極在電解過程中不熔化、不脫落斷裂，並具有較好的高溫強度，而且還具有一定的安全性和操作可靠性。
[0012](3)本實用新型所設置的冷卻盤管，不僅能在電解過程中起到骨架作用，而且還能充分冷卻鋁製陽極，從而保持電解槽溫度場熱量平衡。
[0013](4)本實用新型在每個陽極單體的表面均熱噴塗有厚度為I?2mm的碳化硼層，因此能有效的增強鋁製陽極的抗電化學腐蝕和耐高溫性能。
[0014](5)本實用新型在每個陽極單體中部均設有熱電偶，因此能及時的在電解過程中檢測陰、陽極極間的溫度變化情況，為整個電解生產提供詳細可靠的數據。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為傳統鋁陽極的結構示意圖。
[0016]圖2為本實用新型的整體結構示意圖。
[0017]圖3為本實用新型的冷卻盤管結構示意圖。
[0018]其中，以上附圖中的附圖標記分別為:
[0019]I一鋁製陽極本體，2—陽極單體，3—冷卻盤管，4一熱電偶，5—鋁導杆，6—鋼爪，
7—炭塊。

【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限於此。
實施例
[0021]圖1為傳統陽極部件的結構示意圖，其主要由鋁導杆5、鋼爪6及炭塊7相互焊接而成。為了克服採用上述陽極部件所存在的電壓壓降較大、電流效率較低以及使用壽命較短的缺陷，本實施例採用如圖2所示的鋁製陽極來實現。
[0022]如圖2所示，本實用新型的鋁製陽極本體I由純鋁鑄造而成，即該鋁製陽極本體I將傳統的鋁導杆5、鋼爪6及炭塊7這三種不同材質的部件統一用純鋁來替換，並通過鑄造工藝使其融為一個整體，從而使得該鋁製陽極本體I不存在傳統陽極部件的鋁導杆5與鋼爪6的連接面，以及鋼爪6與炭塊7的連接面。如此，便能徹底克服傳統鋁導杆5與鋼爪6的連接面，以及鋼爪6與炭塊7的連接面所存在的電壓壓降。
[0023]在該鋁製陽極本體I的下端則形成有數量為一個以上的陽極單體2，且這些陽極單體2與該鋁製陽極本體I為一體結構。為了確保電解過程中鋁陽極溫度場的熱平衡，本實用新型在每個陽極單體2的內部均設置有獨立的冷卻盤管3，且每個陽極單體2內部的冷卻盤管3均在鋁製陽極本體I的頂部處各自形成獨立的進水口和出水口。或者，每個陽極單體2內部的冷卻盤管3在鋁製陽極本體I的頂部處共同形成一個共用的進水口和出水□。
[0024]本實用新型的冷卻盤管3優先選擇304不鏽鋼無縫管來實現，且該冷卻盤管3在鋁製陽極本體I鑄造時鑄入，其結構和形狀如圖3所示，即底盤管為圓平面內大小圈式螺旋結構。為了增強水冷效果，該冷卻盤管3的外盤管設計為螺旋上升式冷卻結構，即冷卻水低進直接進入底部盤管，從底盤管順螺旋逐漸上升冷卻整個鋁製陽極本體1，最後從鋁製陽極本體I上部的管道排出。為確保安全性能，該冷卻盤管3必須要求整個不鏽鋼無縫管全長不得有焊接接縫，通長用模具煨制，為防止管徑變形，管內充填沙粒，製成後清理乾淨，打壓並保壓試驗，保證盤管無損傷、不洩露。
[0025]為了確保冷卻盤管3與陽極工作溫度保持熱平衡，本實用新型的冷卻水盤管3的有效冷卻長度按本實用新型提出的公式進行計算。
[0026]即

【權利要求】
1.一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，其特徵在於，主要由鋁製陽極本體(1)，在該鋁製陽極本體(I)上形成的數量為一個以上的陽極單體(2)，以及設置在每個陽極單體(2)內部的冷卻盤管(3)組成；所有陽極單體(2)內部的冷卻盤管(3)均在鋁製陽極本體(I)的頂部處各自形成獨立的進水口和出水口。
2.根據權利要求1所述的一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，其特徵在於，所述的冷卻盤管(3)採用不鏽鋼無縫管通長煨制而成。
3.根據權利要求1或2所述的一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，其特徵在於，在每個陽極單體(2)的表面均熱噴塗有碳化硼層。
4.根據權利要求3所述的一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，其特徵在於，所述碳化硼層的厚度為I?2mm。
5.根據權利要求4所述的一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，其特徵在於，所述碳化硼層的厚度為1.5mm。
6.根據權利要求4或5所述的一種鋁電解用水冷盤管式整體鑄鋁陽極，其特徵在於，在每個陽極單體(2)的中部還設置熱電偶(4)。
【文檔編號】C25C3/12GK203923404SQ201420366726
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】郭力, 牛立群, 施建明 申請人:四川華索自動化信息工程有限公司