專利名稱：帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，是預(yù)焙鋁電解槽結(jié)構(gòu)的一部分。
背景技術(shù)：
現(xiàn)通用的鋁電解槽，由陰極內(nèi)襯熔池結(jié)構(gòu)和ii極結(jié)構(gòu)兩大部分
組成。陰極內(nèi)襯用陰極碳?jí)K、陰極鋼棒用搗固糊砌筑在一起，與電解槽的側(cè)部碳?jí)K構(gòu)筑成鋁電解槽的熔池部分，它的作用是提供一個(gè)傳導(dǎo)強(qiáng)大電流使氧化鋁生成電解鋁液的陰極電解熔池，陰極熔池的上表面為水平面，是實(shí)現(xiàn)電解槽陰極導(dǎo)電、熔池功能的主要工作面，
現(xiàn)通用的鋁電解槽熔池底面，既陰極內(nèi)襯的上表面是水平面設(shè)計(jì)，在電解過(guò)程中，由于鋁液的比重大于電解質(zhì)向下沉淀，依附在電解熔池陰極內(nèi)襯上表面和電解質(zhì)下表面之間，形成一層鋁液層，這層鋁液層既是陰極的導(dǎo)電層，也是陰極內(nèi)襯上表面的保護(hù)層，同時(shí)也是陰極的一個(gè)電阻、磁場(chǎng)及磁旋流層。
電解槽熔池內(nèi)陰極內(nèi)襯上的產(chǎn)成鋁液，在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生強(qiáng)大的鋁液磁旋流，鋁液磁旋流的波動(dòng)和沖擊導(dǎo)致由電解質(zhì)構(gòu)成的極距變化較大，使得電解槽的極距升高、電壓降值設(shè)定較大，電解鋁工藝電耗增大。
這種由電解槽熔池陰極內(nèi)襯上表面水平結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，和鋁電解槽熔池內(nèi)的鋁液因磁場(chǎng)所造成的鋁液層磁旋流，以及由磁旋流沖擊變化造成的電解極距設(shè)定較高產(chǎn)生的工藝電阻耗，既電解極距不可控的變化因素，.所造成的電解質(zhì)極距電壓降電耗，是國(guó)內(nèi)外電解鋁行業(yè)都在想辦法解決的課題和難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了消除和減輕電解槽熔池內(nèi)的產(chǎn)成鋁液層的磁旋流，減少因鋁液層磁旋流沖擊變化，使電解質(zhì)極距增高的負(fù)面因素影響，降低電解鋁的生產(chǎn)工藝電耗，我們根據(jù)多年從事電解鋁生產(chǎn)的實(shí)踐，和依據(jù)海岸防潮堤壩設(shè)計(jì)和農(nóng)田萁壟設(shè)計(jì)的原理發(fā)明設(shè)計(jì)出了帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，其特點(diǎn)是在鋁電解槽熔池內(nèi)陰極內(nèi)襯上，構(gòu)造安裝有鋁液磁旋流調(diào)整裝置，靠鋁液磁旋流調(diào)整裝置的阻隔作用，切斷或改變鋁液層磁場(chǎng)的磁力線，用以消除或減少電解槽熔池內(nèi)的鋁液因磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁旋流波動(dòng)對(duì)電解極距及電壓設(shè)定較高的負(fù)面因素影響。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，鋁液磁旋流調(diào)整裝置可用碳素石墨搗固糊料在陰極內(nèi)襯上直接搗固制造而成。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，鋁液磁旋流調(diào)整裝置可用抗鋁液電解質(zhì)侵蝕的碳素石墨材料預(yù)制加工成部件后安裝在陰極內(nèi)襯上。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，鋁液磁旋流調(diào)整裝置可用抗鋁液電解質(zhì)侵蝕的耐火材料預(yù)制加工成部件后安裝在陰極內(nèi)襯上。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，鋁液磁旋流調(diào)整裝置可制作成矩形塊、園角矩形塊、梯形塊、圓柱形、園弧環(huán)形爽和凹凸臺(tái)形。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，鋁液磁旋流調(diào)整裝置的上表面和下底面之間可設(shè)置有上下貫通的鋁液通流孔，其通流孔的斷面還可以是圓形、矩形，或園角矩形。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，鋁液磁旋流調(diào)整裝置在電解槽陰極內(nèi)襯上可沿中心線方向進(jìn)行平行布置、垂直布置、交叉布置，可進(jìn)行局部間隔布置或整體連接布置。
該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在電解槽熔池陰極內(nèi)襯上，安裝構(gòu)造上磁旋流調(diào)整裝置，可以通過(guò)鋁液磁旋流調(diào)整裝置的阻隔作用，用切斷或阻隔改變鋁液磁旋流的流動(dòng)方向，減輕鋁液磁旋流沖擊強(qiáng)度和波動(dòng)影響范圍的方式，消除和減少因電解槽結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)所造成的電解槽熔池內(nèi)產(chǎn)成鋁液層的磁場(chǎng)及磁旋流沖擊波動(dòng)對(duì)電解質(zhì)及 電解極距高度設(shè)定所帶來(lái)的負(fù)面影響，達(dá)到降低極距電壓設(shè)定，實(shí)現(xiàn)降低電解鋁 工藝電耗的目的。


圖l:帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯，的主視斷面圖 圖2:為圖1的陰極內(nèi)襯上表面俯視圖
圖3:—種用搗固糊在陰極內(nèi)襯上直接構(gòu)造的鋁液磁旋流調(diào)整裝置的斷面圖 圖4: 一種鋁液磁旋流調(diào)整裝置矩形結(jié)構(gòu)主視圖 圖5:圖4側(cè)視圖6 —種鋁液磁旋流調(diào)整裝置為環(huán)形結(jié)構(gòu)俯視平面圖 圖7:圖4側(cè)視圖
圖8: —種鋁液磁旋流調(diào)整裝置矩形結(jié)構(gòu)帶有上下通孔結(jié)構(gòu)的主視斷面圖， 圖9:為圖8的俯視平面圖
其圖中序號(hào)所示l鋁液磁旋流調(diào)整裝置、2陰極碳?jí)K、3陰極鋼棒、4搗固
糊、5陰極內(nèi)襯、6鋁液、7電解質(zhì)、8保溫耐火層、9側(cè)部碳?jí)K、IO鋼殼體。
具體實(shí)施方案帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯(5)是在鋁電解槽鋼 殼體(10)內(nèi)，保溫耐火層(8)以上，側(cè)部碳?jí)K中間由陰極碳?jí)K(2)和陰極鋼 棒(3)用搗固糊(4)搗固砌筑而成后，如圖l所示，在鋁電解槽熔池陰極內(nèi)襯 (5)上，產(chǎn)成鋁液(6)高度層內(nèi)，根據(jù)電解槽熔池內(nèi)鋁液(6)容暈、鋁液(6) 層面高度、電流強(qiáng)度、電流分布密度，鋁液(6)的磁場(chǎng)變化、鋁液(6)磁旋流 運(yùn)動(dòng)方向或強(qiáng)度影響范圍，設(shè)置構(gòu)造安裝上鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)靠鋁液磁
5旋流調(diào)整裝置的阻隔作用，切斷或改變電解槽磁場(chǎng)影響而產(chǎn)生的鋁液(6)磁旋 流運(yùn)動(dòng)方向和波動(dòng)影響的范圍及強(qiáng)度，減少或消除鋁液磁旋流波動(dòng)對(duì)電解質(zhì)(7) 及電解極距電壓設(shè)定因素的負(fù)面影響。
如圖3所示，鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)可以用石墨碳素?fù)v固材料直接搗固 構(gòu)造在陰極內(nèi)襯(5)上。
鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)可用石墨碳素材料預(yù)制加工成塊狀部件，再用搗 固糊或碳膠泥固定構(gòu)造在陰極內(nèi)襯(5)上，
鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)可用氮化硅結(jié)合碳化硅、炭化硅、高鋁剛玉、鋯 英石等材料比重大于電解槽熔池內(nèi)的產(chǎn)成鋁液(2)的比重的耐高溫抗鋁液抗電 解質(zhì)侵蝕的耐火材料預(yù)制加工成塊狀部件，再安裝構(gòu)造在陰極內(nèi)襯(5)上。
磁旋流調(diào)整裝置1可構(gòu)造成的矩形、帶園角矩形、梯形、圓柱形、園環(huán)形狀， 鋁掖鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)的下底面部可以可構(gòu)造成平面，也可構(gòu)造成凹凸 臺(tái)槽型。
如圖8圖9所示，鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)的上表面和下底面之間可設(shè)置 有上下貫通的鋁液通流孔，其通流孔的斷面還可以是矩形，或是半園矩形。 如圖2所示，鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)在電解槽陰極內(nèi)襯(5)上可沿中心 線方向進(jìn)行平行布置、垂直布置、交叉布置，可進(jìn)行局部間隔布置或整體連接布 置。鋁液磁旋流調(diào)輕裝置(1)在電解熔池陰極(5)上安裝構(gòu)造后，如圖1圖 所示，電解熔池內(nèi)陰極內(nèi)襯上的產(chǎn)成鋁液(6)能夠在鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1) 周圍流通，調(diào)整裝置(1)上表面部的鋁液2運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定的鋁液層。
權(quán)利要求
1鋁電解槽陰極內(nèi)襯(5)由陰極碳?jí)K(2)和陰極陰極鋼棒(3)用搗固糊(4)砌筑而成，帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯其特征是在陰極內(nèi)襯(5)上安裝構(gòu)造有鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯其特征 是鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)可用碳素石墨搗固糊料在陰極內(nèi)襯上直接 搗固制造而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯其特征是鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)可用抗鋁液電解質(zhì)侵蝕的耐火材料或碳素石墨材料預(yù)制加工成部件后安裝在陰極內(nèi)襯上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯其特征 是鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)可制作成矩形塊、園角矩形塊、梯形塊、 圓柱形、園弧環(huán)形塊和凹凸臺(tái)形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯其特征 是鋁液磁旋流調(diào)整裝置(l)的上表面和下底面之間可設(shè)置有上下貫通的 鋁液通流孔，其通流孔的斷面還可以是圓形、矩形，或園角矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶有鋁液磁旋流調(diào)整裝置的陰極內(nèi)襯其特征 是鋁液磁旋流調(diào)整裝置(1)在電解槽陰極內(nèi)襯(5)上可沿中心線方 向進(jìn)行平行布置、垂直布置、交叉布置，可進(jìn)行局部間隔布置或整體連 接布置。
全文摘要
在電解槽熔池陰極內(nèi)襯上，安裝構(gòu)造上磁旋流調(diào)整裝置，可以通過(guò)鋁液磁旋流調(diào)整裝置的阻隔作用，用切斷或阻隔改變鋁液磁旋流的流動(dòng)方向，減輕鋁液磁旋流沖擊強(qiáng)度和波動(dòng)影響范圍的方式，消除和減少因電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所造成的電解槽熔池內(nèi)產(chǎn)成鋁液層的磁場(chǎng)及磁旋流沖擊波動(dòng)對(duì)電解質(zhì)及電解極距高度設(shè)定所帶來(lái)的負(fù)面影響，達(dá)到降低極距電壓設(shè)定，實(shí)現(xiàn)降低電解鋁工藝電耗的目的。
文檔編號(hào)C25C3/08GK101649470SQ20081014737
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者偉 高, 高德金 申請(qǐng)人:高德金