專利名稱：新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)造與電解鋁的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)同通用的鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由電解槽鋼殼體、底部防滲漏料層、側(cè)部 爐墻、搗固糊料、陰極碳塊鋼棒組砌筑所構(gòu)成。在鋁電解槽鋼殼體內(nèi)，保溫層防 滲漏料層上，環(huán)周側(cè)部爐墻的中部，相鄰兩碳塊之間采用縫間糊搗固連接填充， 將多個陰極碳塊鋼棒組搗固砌筑成的一個整體陰極碳塊水平導(dǎo)電層。在電解生產(chǎn) 過程中，電解鋁液熔池內(nèi)的鋁液和的電解槽陰極碳塊導(dǎo)電層構(gòu)成一個陰極導(dǎo)電 體。電解產(chǎn)成的電解鋁液，在鋁電解過程中不僅有著導(dǎo)電和保護(hù)陰極碳塊的作用， 還有著調(diào)節(jié)電解槽溫度，維持電解槽熱平衡，加熱陰極碳塊，提高其導(dǎo)電性能的 作用，現(xiàn)同通用的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，主要存在以下幾個缺點
1、 電解槽內(nèi)的鋁液置于陰極碳塊上表面，電解槽陰極碳塊上下部之間溫度 差較大，陰極內(nèi)襯整體熱平衡難以實現(xiàn)，造成陰極碳塊的自身的電阻較高，槽底 電壓降升高；
2、 電解槽熔池內(nèi)作為陰極導(dǎo)電體的鋁液只和陰極碳塊內(nèi)襯上表面接觸，陰 極碳塊的導(dǎo)電面積較小，造成陰極碳塊內(nèi)襯整體結(jié)構(gòu)導(dǎo)電效率低下，電解電流密 度難以提高；
3、 電解槽陰極碳塊底部和陰極鋼棒之間連接采用糊搗固結(jié)合，由于材料的 理化性能不同，造成陰極槽底電壓降過高；
4、 兩碳塊連接處易產(chǎn)生鋁液和電解質(zhì)的滲漏；造成置于陰極碳塊底部的陰極鋼棒熔斷以及漏槽事故的發(fā)生，陰極碳塊之間采用縫間糊搗固連接，不僅搗固 工藝復(fù)雜，而且槽陰極內(nèi)襯使用壽命較短。
5、電解槽陰極碳塊上表面設(shè)置為水平面，在生產(chǎn)過程中，電解槽陰極內(nèi)襯 上部的鋁液，在磁場的作用下，會產(chǎn)生鋁液磁旋流，從而造成電解質(zhì)極距的設(shè)定 增高，槽電壓設(shè)定加大，致使電解鋁的工藝電耗增加。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)通用鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)存在的上述缺點，在電解槽設(shè)計時，充分 利用電解溶池內(nèi)產(chǎn)成鋁液自身的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)于其他材料的特點，提高陰極碳 塊的導(dǎo)電率，減少鋁液磁旋流波動對電解極距設(shè)定的負(fù)面影響，降低鋁電解槽陰 極內(nèi)襯的電阻值和電壓降以及電耗損失，延長鋁電解槽的使用壽命，降低鋁電解 槽陰極結(jié)構(gòu)的制作生產(chǎn)和維修成本，結(jié)合鋁電解槽結(jié)構(gòu)大型化，功能多樣化的發(fā) 展趨勢，和現(xiàn)有的新材料技術(shù)，本發(fā)明設(shè)計出新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。.
新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由電解槽鋼殼體，底部保溫防滲漏料層、側(cè)部 爐墻體、和端部帶有金屬導(dǎo)電接頭的陰極碳塊構(gòu)造而成，其技術(shù)特征是陰極碳 塊的端部以及金屬導(dǎo)電接頭，構(gòu)造在鋁電解糟鋼殼體內(nèi)側(cè)的部側(cè)部爐墻內(nèi)，鋁液 電解熔池內(nèi)的陰極碳塊下底部不設(shè)置陰極鋼棒。
依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的陰極碳塊的端部構(gòu)造有金 屬導(dǎo)電接頭。
依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)端部構(gòu)造有金屬導(dǎo)電接頭的 陰極碳塊的兩端砌筑在側(cè)部爐墻內(nèi)，電解鋁液熔池內(nèi)的陰極碳塊的底部可砌筑在 電解槽保溫防滲漏料層上，形成陰極碳塊上表面凸起，保溫防滲漏料層上表面下 凹的凹凸臺槽式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，電解過程中相鄰兩碳塊的凹槽內(nèi)有鋁液。依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)端部構(gòu)造有金屬導(dǎo)電接頭的 陰極碳塊的兩端砌筑在側(cè)部爐墻內(nèi)，電解鋁液熔池內(nèi)的陰極碳塊的下半部分可砌 筑在電解槽保溫防滲漏料層內(nèi)，形成陰極碳塊上表面凸起，防滲漏料層上表面下 凹的凹凸臺槽式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，電解過程中相鄰兩碳塊的凹槽內(nèi)有鋁液。
依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)電接頭和陰極碳 塊的端部砌筑在鋁電解槽的側(cè)部爐墻內(nèi)，電解鋁液熔池內(nèi)陰極碳塊的底部與電解 槽保溫防滲漏料層之間可設(shè)置鋁液流通間隔，相鄰的陰極碳塊側(cè)部之間設(shè)置有鋁 液可上下流通的間隔，陰極碳塊的環(huán)周有鋁液流通。
依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的在保溫防滲漏料層上設(shè)置 有陰極碳塊支撐凸臺，將端部構(gòu)造有金屬導(dǎo)電接頭的陰極碳塊的底部構(gòu)置在陰極 碳塊支撐凸臺上。
依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的陰極碳塊斷面可以是矩 形，或是圓形，陰極碳塊沿通長方向可以是一整塊，或從中間斷開分為左右兩塊。
依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在陰極碳塊上可構(gòu)造出凹凸 槽和圓孔。
依據(jù)上述技術(shù)方案，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的在陰極碳塊端部構(gòu)造的金 屬導(dǎo)電接頭，其金屬導(dǎo)電接頭可在陰極碳塊端部的外表面用導(dǎo)電夾板接頭和夾緊 螺栓進(jìn)行壓接連接，也可用金屬導(dǎo)電螺栓與陰極碳塊端部直接進(jìn)行永固連接，或 用導(dǎo)電環(huán)進(jìn)行連接。
新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，由于取消了陰極鋼棒，降低了槽底電壓降 在鋁電解生產(chǎn)時，電解槽溶池內(nèi)的鋁液能將陰極碳塊大面積加熱，使陰極碳塊電 阻率下降，致使陰極碳塊與鋁液接觸的傳導(dǎo)電流表面積加 ，提高陰極鋁液的導(dǎo)電電流密度；同時利用陰極碳塊對鋁液磁旋流起阻隔作用，減少鋁液與電解質(zhì)界 面之間的水平波動，達(dá)到降低電解極距和低電壓設(shè)定效果，延長了電解槽的使用 壽命，可實現(xiàn)減少電解鋁生產(chǎn)電耗的目的。

結(jié)合實施例以及附圖，對新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)特點的理解則更加明了。
圖l:新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)一個實施例的構(gòu)造斷面示意圖
圖2:新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)第二個實施例的構(gòu)造斷面示意圖
圖3:新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)第三個實施例的構(gòu)造斷面示意圖4:上述三個實施例表示陰極碳塊構(gòu)造的新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的鋁電解
槽截面示意圖。
圖5: —種斷面為圓形的陰極碳塊以及端部金屬導(dǎo)電接頭結(jié)構(gòu)的示意圖 圖6:是圖5的斷面圖
圖7: —種斷面為矩形的陰極碳塊以及端部金屬導(dǎo)電接頭結(jié)構(gòu)的示意圖 圖8:是圖7的斷面圖 圖9:是圖7的平面圖 上述圖中序號所示
l陰極碳塊、2端部金屬導(dǎo)電接頭、3電解槽鋼殼體、4底部保溫防滲漏料層、5 側(cè)部爐墻體、6鋁液熔池、7支撐凸臺、8大母線導(dǎo)電連接件、9金屬導(dǎo)電夾板接 頭、IO加緊螺栓、ll金屬導(dǎo)電環(huán)、12金屬導(dǎo)電螺栓。
具體實施方式

新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)通用的鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)和材)抖基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計而來，其施工砌筑工藝仍可按現(xiàn)通用的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的要求和 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
如圖1所示，在實施例一中，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中的陰極碳塊(l) 的兩端有構(gòu)造有與陰極大母線相連接的金屬導(dǎo)電接頭(2)和大母線導(dǎo)電連接件
(8)，陰極碳塊(1)的兩端部和金屬導(dǎo)電接頭(2)以及大母線連接件(8)的 一部分構(gòu)造砌筑在電解槽鋼殼體(3)內(nèi)的側(cè)部爐墻內(nèi)，處于電解槽鋁液熔池內(nèi) 的陰極碳塊的底部與下面的底部保溫防滲漏料層(4)相隔一定的距離高度，相 當(dāng)電解熔池內(nèi)的鋁液將陰極碳塊包圍，陰極碳塊穿插在鋁液當(dāng)中。鋁液可以在電 解槽陰極碳塊底部進(jìn)行流通。
如圖2所示，在實施例二中，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為了防止陰極碳塊 中部的斷裂和浮漂可在底部保溫防滲漏層(4)上和陰極碳塊之間構(gòu)造出陰極碳 塊支撐凸臺(7)，用于固定陰極碳塊(l)。為了減少陰極碳塊的長度方向的熱應(yīng) 力和加大鋁液與陰極碳塊的接觸面積，可以將陰極碳塊斷開，分為左右倆段，將 帶有陰極碳塊導(dǎo)電金屬接頭的兩端分別構(gòu)造砌筑在電解槽兩側(cè)的側(cè)部爐墻內(nèi)。
如圖3所示，在實施例三中，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中的陰極碳塊(1) 的兩端以及陰極碳塊金屬導(dǎo)電接頭(2)分別構(gòu)造砌筑電解槽兩側(cè)的側(cè)部爐墻內(nèi)， 陰極碳塊的底部直接構(gòu)造在底部保溫防滲漏料層上，如圖4中部的四個陰極碳塊 (1)所示，兩個陰極碳塊(1)之間留有一定的鋁液間隙，陰極碳塊(1)的底 部與防滲漏料層(4)相互構(gòu)造成陰極碳塊(1)凸起，的側(cè)底部防滲漏料層(4) 下凹，凹槽內(nèi)有鋁液的凹凸槽型陰極碳塊(1)與鋁液的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，在實施例三中，新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)陰極碳塊(1)的 兩端以及金屬導(dǎo)電接頭(2)分別構(gòu)造砌筑電解槽兩側(cè)的側(cè)部爐墻內(nèi)(5)，陰極碳塊(1)的下半部分可直接構(gòu)造在底部保溫防滲漏料層內(nèi)，如圖4左側(cè)的的四 個陰極碳塊(1)所示，兩個陰極碳塊(1)之間留有一定的鋁液間隙，陰極碳塊 (1)的上表面與防滲漏料層(4)的上表面相互構(gòu)造成陰極碳塊凸起，兩側(cè)部碳
塊之間防滲漏料、層上表面(4)下凹，凹槽內(nèi)有鋁液的凹凸槽型陰極碳塊(1)與
鋁液的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
如圖6圖8所示陰極碳塊的的斷面可以是矩型，也可以是圓形，還可以設(shè)計
成梯形。
如圖7圖3所示，可在陰極碳塊中部設(shè)置鋁液流通孔，或陰極碳塊上部可開 鋁液流通凹槽。
如圖5所示，起到陰極碳塊(1)端部與電解槽陰極大母線過度相連接作用 的陰極碳塊(1)端部金屬導(dǎo)電接頭(2),可采用金屬導(dǎo)電環(huán)(11)與陰極碳塊 (1)相連接，金屬導(dǎo)電環(huán)(11)與陰極碳塊(1)之間可采用螺紋連接。
如圖5所示，起到陰極碳塊(1)端部與電解槽陰極大母線過度相連接作用 的陰極碳塊端部金屬導(dǎo)電接頭(2)，可采用金屬導(dǎo)電螺栓(12)與陰極碳塊(1) 相連接，如圖5左端所示。
如圖7圖9所示，起到陰極碳塊(1)端部與電解槽陰極大母線過度相連接 作用的陰極碳塊端部金屬導(dǎo)電接頭(2)，可采用在陰極碳塊端部打孔，再用金屬 導(dǎo)電夾板(9)夾住陰極碳塊用加緊螺栓(10)緊固的方式進(jìn)行構(gòu)造。
陰極碳塊(1)端部的金屬導(dǎo)電接頭(2)可以構(gòu)造成與陰極大母線直接相 連接的形式，也可以在陰極碳塊端部金屬導(dǎo)電接頭(2)上采用焊接加工出母線 導(dǎo)電連接件(8)的方式將陰極碳塊與陰極大母線進(jìn)行連接。
導(dǎo)電金屬和陰極碳塊之二者之間可以涂抹上導(dǎo)電膠，以減少界面結(jié)合電阻。
權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由電解槽鋼殼體(3)，底部保溫防滲漏料層(4)、側(cè)部爐墻體(5)、和端部帶有金屬導(dǎo)電接頭(2)的陰極碳塊(1)構(gòu)造而成，其技術(shù)特征是陰極碳塊(1)端部構(gòu)造有金屬導(dǎo)電接頭(2)，將陰極碳塊(1)的端部以及金屬導(dǎo)電接頭(2)，構(gòu)造在鋁電解槽鋼殼體(3)內(nèi)側(cè)的部側(cè)部爐墻(5)內(nèi)，鋁液電解熔池(6)內(nèi)的陰極碳塊(1)下底部不設(shè)置陰極鋼棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是陰極碳 塊(1)的端部構(gòu)造有金屬導(dǎo)電接頭(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是端部構(gòu) 造有金屬導(dǎo)電接頭(2)的陰極碳塊(1)的兩端砌筑在側(cè)部爐墻(5)內(nèi)，電 解鋁液熔池(6)內(nèi)的陰極碳塊(1)的底部可砌筑在電解槽保溫防滲漏料層 (4)上，形成陰極碳塊(1)上表面凸起，保溫防滲漏料層(4)上表面下凹 的凹凸臺槽式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，電解過程中相鄰兩碳塊的凹槽內(nèi)有鋁液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是端部構(gòu) 造有金屬導(dǎo)電接頭(2)的陰極碳塊(1)的兩端砌筑在側(cè)部爐墻(5)內(nèi)，電 解鋁液熔池(6)內(nèi)的陰極碳塊(1)的下半部分可砌筑在電解槽保溫防滲漏 料層(4)內(nèi)，形成陰極碳塊(1)上表面凸起，防滲漏料層上表面(4)下凹 的凹凸臺槽式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，電解過程中相鄰兩碳塊的凹槽內(nèi)有鋁液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是金屬導(dǎo) 電接頭(2)和陰極碳塊(1)的端部砌筑在鋁電解槽的側(cè)部爐墻(2)內(nèi)，電 解鋁液熔池(6)內(nèi)陰極碳塊(1)的底部與電解槽保溫防滲漏料層(4)之間 可設(shè)置鋁液流通間隔，相鄰的陰極碳塊(1)惻部之間設(shè)置有鋁液可上下流通的間隔，陰極碳塊(1)的環(huán)周有鋁液流通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是在保溫 防滲漏料層(4)上設(shè)置有陰極碳塊支撐凸臺(7)，將端部構(gòu)造有金屬導(dǎo)電接頭(2)的陰極碳塊(1)的底部構(gòu)置在陰極碳塊支撐凸臺(7)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是陰極碳 塊(1)斷面可以是矩形，或是圓形，陰極碳塊(1)通長方向可以是一整塊， 或從中間斷開分為左右兩塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是陰極碳 塊上可構(gòu)造出凹凸槽和圓孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特征是在陰極碳塊(1)端部構(gòu)造的金屬導(dǎo)電接頭(2)，其金屬導(dǎo)電接頭(2)可在陰極碳 塊(2)端部的外表面用導(dǎo)電夾板接頭(9)和夾緊螺栓(10)進(jìn)行壓接連接， 也可用金屬導(dǎo)電螺栓(12)與陰極碳塊(1)端部直接進(jìn)行永固連接，或用導(dǎo) 電環(huán)(11)進(jìn)行連接。
專利摘要新型鋁電解槽陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于預(yù)焙鋁電解槽陰極內(nèi)襯的構(gòu)造與電解鋁的生產(chǎn)，其所采用的技術(shù)方案是取消現(xiàn)通用陰極碳塊鋼棒組陰極碳塊底部的陰極鋼棒構(gòu)造設(shè)置，將端部構(gòu)造有金屬導(dǎo)電接頭的陰極碳塊，構(gòu)造在鋁電解槽保溫防滲漏料層上和側(cè)部爐墻內(nèi)的鋁液電解熔池內(nèi)。致使電解槽溶池內(nèi)的鋁液能將陰極碳塊大面積加熱，使陰極碳塊電阻率下降，致使陰極碳塊與鋁液接觸的傳導(dǎo)電流表面積加大，提高陰極鋁液的導(dǎo)電電流密度；同時利用陰極碳塊對鋁液磁旋流起阻隔作用，減少鋁液與電解質(zhì)界面之間的水平波動，達(dá)到降低電解極距和低電壓設(shè)定效果，延長了電解槽的使用壽命，可實現(xiàn)減少電解鋁生產(chǎn)電耗的目的。
文檔編號C25C3/00GK201358305SQ20092000700
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者青 楊, 偉 高, 高德金 申請人:高德金