一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構的製作方法

2023-05-22 02:10:16 1

專利名稱：一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構的製作方法
技術領域：
:一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構是一中新型的鋁電解 槽陰極內襯結構設計方案.
背禁^t:鋁電解槽是用於電解鋁生產的裝備，它的主要功能是在低
壓大電流的作用下，使氧化鋁產生熱電化學反應，生成電解鋁液。 現通用的鋁電解槽，由陰極內襯結構和陽極結構兩大部分組成。 鋁電解陰極內襯結構，它的作用是提供一個傳導強大電流使氧化鋁生成 電解鋁的陰極熔池。其中由陰極碳塊及陰極鋼棒和搗固糊砌築而成的陰極熔 池的上表面為水平面，是實現電解槽陰極導電、熔池功能的主要工作面。
在電解槽啟動通入電流進入工況狀態下後，由於陽極和陰極之間的低電 壓、大電流的作用，固體氧化鋁溶解，在熔融冰晶石熔體中，導入直流電及 熱平衡狀態下生成電解質，隨即在陽極碳塊和陰極碳塊之間發生電化學反 應，在陽極上得到氣態物質，陰極上得到液態鋁。
在電解過程中，由於鋁液的比重大於電解質向下沉澱，依附在陰極上表 面和電解質(即液態氧化鋁)下表面之間，形成一層鋁液層，鋁液界面在電 解槽內的高度，隨著鋁液界面水平的增高，在電解磁場的作用下，這種鋁液 層在強大磁場的作用下，產生磁旋流，迫使陽極和陰極極之間的極距抬高， 造成電解質厚度加大，因而使電解槽的電壓降升高，使電解鋁工藝電耗增大。
通常每增高一釐米電解質的厚度，其電阻壓降約在120mV左右，致使每 噸鋁多耗電400kwh左右，這種由於產成鋁在電解槽內鋁液界面升高，而產 生的電解質厚度增高的電解工藝電阻耗，是國內外電解鋁行業都在想辦法予 以降低的電解鋁生產電耗。目前國內外電解鋁行業參照其它一些冶金爐的設計思路，提出一種在電 解槽上設置上一個產成鋁鋁液盛鋁槽，然後再在電解槽熔池底面，也就是陰 極碳塊上表面中心線位置上設置上一條由電解槽一端向帶有產成鋁盛鋁槽 一端沿長度方向傾斜的鋁液導流槽，致使電解過程中產生的鋁液能夠順著這 條導流槽而流入產成鋁盛鋁槽。使電解槽中的鋁液高度保持較低水平。以達 到降低極距,節約電耗的目的.
這種在陰極內襯水平上表面設置有一定坡度並沿長度方向傾斜的鋁液 導流漕的設計的方案，意圖是將電解生成的鋁液先匯聚到導流漕中，再將鋁 液導流入盛鋁槽的設計方案雖然可行，但由於陰極材料、結構設計、砌築工 藝和使用效果等多方面的影響， 一直停留在試驗探討階段，未加以實施，其 中主要原因是，陰極內襯上表面的鋁液，特別是離導流槽較遠的電解槽側部 陰極碳塊上的鋁液，不能全部流入導流糟，並沿導流槽進入盛鋁槽。

發明內容
為克服現有設計方案只在陰極上表面沿長度方向設置有一條 鋁液導流槽，而產成鋁液不能全部匯集，並沿其導流槽流入盛鋁槽所造成的 缺失，本發明特提出了一種陰極碳塊上表面有鋁液分支導流槽的陰極內襯結 構設計方案。
一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構主要用陰極鋼棒、陰極碳塊、倒 部碳塊、搗固糊料、防滲漏料及可溼潤陰極硼化鈦等材料砌築而成，該結構 的特徵是在鋁電解槽陰極內襯上表面，在沿陰極內襯一端向出鋁埠傾斜 的縱向鋁液主導流槽側面，設置有若干條與有傾斜坡度的鋁液分支導流槽， 使電解過程中陰極表面上的相當一部分產成鋁液能夠先流入鋁液分支導流槽 後再流入鋁液導主流槽，然後再流入鋁液產成鋁盛鋁槽。根據上述設計方案， 一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構鋁液分支導 流槽可設置在相鄰兩碳塊搗固糊料的上端，其水平中心線與縫間糊的水平中 心線相互重疊，其各鋁液分支導流槽底部的坡度應與主鋁液導流槽的傾斜坡 度相互對應，由陰極碳塊上表面高處點向所對應的主鋁液導流槽一側傾斜， 以使每個陰極碳塊上表面的鋁液先流入鋁液分支導流槽，再流入主鋁液導流很。
根據上述設計方案， 一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構整個陰極內 襯上表面可成水平設計布置，在電解過程當中陰極內襯上表面與陽極碳塊下 表面整體相互平行。
依據上述設計方案， 一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構鋁液導流槽
的斷面可設計成u形、矩形或v形。
依據上述設計方案， 一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構的陰極內襯 上表面可塗有硼化鈦，可溼潤陰極塗層。
依據上述設計方案， 一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構每個陰極碳 塊的水平投影應與所對應的上部陽極碳塊的水平投影面相對應，其分支導流 槽和陽極碳塊之間的縫隙所對應。
採用上述有鋁液分支導流槽的鋁電解槽陰極內襯結構的設計方案，可以 使電解槽內的產成鋁液能夠順利的通過鋁液分支導流槽和主導流槽流入設 置在電解槽一端的盛鋁槽。以便用降低電解槽內產成鋁液高度層的手段，減 少鋁液層磁場和磁旋流的對電解質產生的影響，通過降低電解槽內電解質層 高度，達到降低電解鋁槽內工藝生產中的電阻值、電壓降值的無功電耗。即 採用低極距電解槽生產電解鋁。說明書附圖

圖l: 一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯上表面圖； 圖2: —種有鋁液分支導流槽的陰極內襯局部斷面圖； 圖3: —種有鋁液分支導流槽的陰極內襯陰極碳塊中縫與分支導流槽斷 面圖。
其中， 一種圖中所示1、電解槽鋼殼體；2、陰極鋼棒；3、側部碳塊搗 固料；4、陰極碳塊；5、盛鋁槽；6、分支導流槽；7、主導流槽；8、可溼 潤陰極塗料；9、主導流槽底部；10、縫間搗固糊；11、防滲漏料層；12、 分支導流槽底部。
具體實施方案 一種陰極碳塊上表面帶有鋁液分支導流槽(6)的陰極內 襯結構是在原鋁電解槽有導流槽(7)的鋁電解槽陰極內襯結構基礎上實現 的，其施工砌築工藝方法與普通電解槽陰極內襯基本相同，用陰極鋼棒(2)、 陰極碳塊(4)、側部碳塊(3)、搗固糊料(10)、防滲漏料(11),可溼潤陰 極硼化鈦塗料(8)等材料砌築而成。
在鋁電解槽槽體防滲漏層(11)上一端按圖紙設計要求先砌築好產成鋁 鋁液盛鋁槽(5)，然後在槽體防滲漏層(11)上表面，將加工好的陰極碳塊 (4)，先由帶有盛鋁槽(5) —端向另一端砌築以保證主導流槽(7)出口與 盛鋁槽(5) 口的對接。
鋁液分支導流槽(6)可設置在相鄰兩碳塊(4)縫間搗固糊料(10)的 上面，其各鋁液分支導流(6)槽底部的坡度應與主鋁液導流槽(7)的傾斜 坡度相互對應，各相鄰分支導流槽(6)之間的高差相等，由陰極碳塊(4) 上表面高處點向所對應的主鋁液導流槽(7) —側傾斜，以致使每個陰極碳塊(4)上表面的鋁液能先流入鋁液分支導流槽(6),再流入主鋁液導流槽 (7)。為保證砌築質量，應用樣杆和樣板隨時檢査分流槽(6)的坡度斜率 和斷面形狀。鋁液導流槽(6) (7)的斷面可設計成U形、矩形或V形。為 了主導流槽(7)和分支導流槽(6)之間搗固糊(10)結合緊密，以及為了 減少陰極碳塊(4)中部開主導流槽後，電解過程中熱應力對陰極碳塊(4) 斷面變化的影響，建議設計中應採用陰極碳塊(4)和陰極鋼棒(2)中部斷 開設計。
帶有分支導流槽(6)的鋁電解槽陰極內襯整體上表面可成水平設計布 置，致使在電解過程當中，陰極內襯上表面與陽極碳塊下表面整體相互平行。 在設計應考慮到每個陰極碳塊(4)的水平投影應與所對應的上部陽極碳塊的 水平投影面相對應，其分支導流槽和陽極碳塊之間的縫隙水平投影相對應。 帶有鋁液分支導流槽的陰極內襯上表面可塗有硼化鈦可溼潤陰極塗層。 帶有鋁液分支導流槽(6)的陰極內襯在使用投入生產後在換極時，不 僅可以對分支導流槽(6)進行清理，還可以通過分支導流槽對主導流槽(7) 進行清理。
一種有鋁液分支導流槽的鋁電解槽陰極內襯結構的設計方案，在電解槽 內陰極碳塊上表面鋁液主導流槽兩側，設置有鋁液分支導流槽，電解槽內產 成的鋁液能夠順利及時的通過鋁液分束導流槽和主導流槽流入設置在電解槽 一端的盛鋁槽內。這樣就可以用降低電解槽內產成鋁液高度層的手段，減少 鋁液層磁場和磁旋流的對電解質產生的影響，來實現降低電解槽內的極距， 減少電阻值及電壓降值對電耗的損失，從而達到降低電解鋁生產工藝電耗的 目的。
權利要求
1、一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構主要用陰極鋼棒、陰極碳塊、側部碳塊、搗固糊料、防滲漏料及可溼潤陰極硼化鈦等材料砌築而成，該結構的特徵是在鋁電解槽陰極內襯上表面，在沿陰極內襯一端向出鋁埠傾斜的縱向鋁液主導流槽側面，設置有若干條與有傾斜坡度的鋁液分支導流槽，使電解過程中陰極表面上的相當一部分產成鋁液能夠先流入鋁液分支導流槽後再流入鋁液導主流槽，然後再流入鋁液產成鋁盛鋁槽。
2、 根據權利要求1所述一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構，其 結構特徵是鋁液分支導流槽可設置在相鄰兩碳塊搗畫糊料的上端，其水 平中心線與縫間糊的水平中心線相互重疊,其各鋁液分支導流槽底部的坡 度應與主鋁液導流槽的傾斜坡度相互對應，由陰極碳塊上表面高處點向所 對應的主鋁液導流槽一側傾斜，以使每個陰極碳塊上表面的鋁液先流入鋁 液分支導流槽，再流入主鋁液導流槽。
3、 根據權利要求l所述一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構，其 結構特徵是整個陰極內襯上表面可成水平設計布置，在電解過程當中陰 極內襯上表面與陽極碳塊下表面整體相互平行。
4、 根據權利要求1所述一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構，其 結構特徵是鋁液導流槽的斷面可設計成U形、矩形或V形。
5、 根據權利要求l所述一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構，其 結構特徵是陰極內襯上表面可塗有棚化鈦可溼潤陰極塗層。
6、 根據權利要求l所述一種有鋁液分支導流槽的陰極內襯結構，其 結構特徵是每個陰極碳塊的水平投影應與所對應的上部陽極碳塊的水 平投影面相對應，其分支導流槽和陽極碳塊之間的縫隙所對應。
全文摘要
一種有鋁液分支導流槽的鋁電解槽陰極內襯結構的設計方案，在電解槽內陰極碳塊上表面鋁液主導流槽兩側，設置有鋁液分支導流槽，電解槽內產成的鋁液能夠順利及時的通過鋁液分支導流槽和主導流槽流入設置在電解槽一端的盛鋁槽內。這樣就可以用降低電解槽內產成鋁液高度層的手段，減少鋁液層磁場和磁旋流的對電解質產生的影響，來實現降低電解槽內的極距，減少電阻值及電壓降值對電耗的損失，從而達到降低電解鋁生產工藝電耗的目的。
文檔編號C25C3/00GK101555605SQ20081008953
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月7日 優先權日2008年4月7日
發明者偉 高, 高德金 申請人:偉 高