專利名稱：一種新型鋁電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電解槽，屬于鋁電解槽技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前用于鋁工業(yè)生產(chǎn)的Hall-Heroult電解槽使用炭素陽極和炭塊作為陰極， 通過電解氧化鋁生產(chǎn)鋁，電解質(zhì)主要由冰晶石和氧化鋁熔體組成，另外還有溶 解在其中的氟化鋁和其它氟化鹽。目前應(yīng)用最多的一種鋁電解槽技術(shù)是，電解 槽中電解析出的鋁蓄積在槽底炭塊陰極上部，形成鋁液層，并作為陰極的一部 分；另一種電解槽技術(shù)是，陰極炭塊上表面沒有鋁液層，陰極炭塊直接作為陰 極參與電解，電解生成的鋁液直接流到槽內(nèi)的溝槽中，并迅速匯集到電解槽中 的蓄鋁池中，此種電解槽通常采用上表面涂層硼化鈦或復(fù)合硼化鈦陰極炭塊， 以增強(qiáng)陰極炭塊的濕潤型。
兩種電解槽都有其各自的缺點(diǎn)，第一種電解槽技術(shù)，鋁液層作為陰極的一 部分，這種電解槽存在一個(gè)普遍的問題就是電能效率較低， 一般在45 50%之 間，其余的電能都轉(zhuǎn)化為熱能散失掉了。這種鋁電解槽的極距一般都在4 5cm 左右，造成電能效率低的主要原因就在于這種電解槽具有較大極距。這種電解 槽由于本身結(jié)構(gòu)的限制，以及磁場和電流對(duì)電解槽穩(wěn)定性的影響，降低極距， 電解槽就會(huì)變得不穩(wěn)定，丟失電流效率，很難實(shí)現(xiàn)低極距條件下生產(chǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)低極距生產(chǎn)，提高電能效率，于是出現(xiàn)了第二種電解槽，稱之為 導(dǎo)流槽，這種電解槽陰極炭塊直接作為陰極參與電解，陰極上表面為TiB2涂層 或復(fù)合層，以增強(qiáng)陰極的濕潤型，確保生成的鋁液及時(shí)流到導(dǎo)流溝中，并通過匯鋁溝匯集到電解槽端部蓄鋁池中。這種電解槽雖然實(shí)現(xiàn)了低極距生產(chǎn)，但其 缺點(diǎn)是蓄鋁池的容量不足，會(huì)造成多次出鋁的問題，給生產(chǎn)造成很大的負(fù)擔(dān)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型鋁電解槽，目的是既能 使電解槽實(shí)現(xiàn)低極距條件下生產(chǎn)，降低極間壓降，提高鋁電解槽的電能效率； 又能在電解槽內(nèi)保存足夠的液態(tài)鋁量，保證正常的出鋁操作，維持正常的生產(chǎn) 管理。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種新型鋁電解槽，它包括上部結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)，陰極結(jié)構(gòu)包括槽殼和內(nèi) 襯，內(nèi)襯主要由陰極炭塊、側(cè)部內(nèi)襯、底部內(nèi)襯以及陰極炭塊間扎固材料組成， 陰極炭塊之間的距離拉大，扎固材料的高度低于陰極炭塊的高度，使陰極炭塊 間出現(xiàn)溝槽；陰極炭塊中間部位和兩個(gè)端部的上表面開有凹槽，凹槽的高度低 于陰極炭塊間溝槽的高度。
在出鋁端的陰極炭塊上表面也開有凹槽。 所述的陰極炭塊截面形狀為方形。
所述的凹槽橫向截面形狀為方形、梯形、品字形、三角形或圓形等。 所述的陰極炭塊彼此間距為30~300mm之間。 所述的陰極炭塊的高度可以為300 800mm之間。 所述的陰極炭塊的寬度在250 S00mm之間。 所述的陰極炭塊下面的底部內(nèi)襯為耐火保溫材料。 所述的陰極炭塊的端部與側(cè)部內(nèi)襯之間由澆注料和周圍糊搗固連接。
所述的陰極炭塊的上表面是平面。
所述的陰極炭塊其頂層為TiB2復(fù)合層。
5本實(shí)用新型的特點(diǎn)和效果如下
本實(shí)用新型的陰極結(jié)構(gòu)，陰極炭塊之間距離拉大，炭塊之間的扎固材料高 度低于陰極炭塊高度，使陰極間縫出現(xiàn)溝槽，同時(shí)陰極炭塊中部和兩個(gè)端部開 有凹槽，由于采用以上新結(jié)構(gòu)，電解過程中產(chǎn)生的液態(tài)鋁能夠及時(shí)地流到上述 凹槽中并儲(chǔ)存起來，實(shí)現(xiàn)了極間無鋁液生產(chǎn)，消除了磁場對(duì)電解槽穩(wěn)定性的影 響，電解槽可以在低極距條件下生產(chǎn)，達(dá)到了節(jié)能的目的。為了增強(qiáng)陰極炭塊 的濕潤性，可以采用TiB2復(fù)合陰極，即陰極炭塊頂層復(fù)合一層TiB2。另外所有 凹槽和溝槽都是連通的，因此可以保證凹槽和溝槽中的鋁都能流到出鋁端，保 證了電解槽的正常出鋁操作。本實(shí)用新型的新型陰極結(jié)構(gòu)，既實(shí)現(xiàn)了無鋁液、 低極距生產(chǎn)，又能在電解槽內(nèi)儲(chǔ)存適量的液態(tài)鋁液，解決了目前導(dǎo)流槽蓄鋁池 容量太小，無法儲(chǔ)存適量鋁液的問題，保證了電解槽的正常出鋁操作。

圖1是本實(shí)用新型的新型鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)正視圖。 圖2是本實(shí)用新型的新型鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。 圖3是本實(shí)用新型的新型鋁電解槽陰極凹槽布置圖。
圖中，1、側(cè)部內(nèi)襯，2、陰極鋼棒，3、陰極炭塊，4、陰極炭塊中部凹槽， 5、陰極炭塊間扎固材料，6、底部內(nèi)襯，7、溝槽，8、陰極炭塊端部凹槽，9、 陰極炭塊間結(jié)殼，10、出鋁端凹槽。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍不受實(shí)施例所限。
如圖1所示，新型鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)由側(cè)部內(nèi)襯l、陰極炭塊3、陰極炭 間扎糊、鎂磚等扎固材料5、底部內(nèi)襯6構(gòu)成，陰極炭塊3之間采用炭間糊、鎂 磚、碳化硅磚等材料扎固連接，陰極炭塊3之間的距離拉大，陰極炭塊3彼此
6間距為30~300mm之間；陰極炭塊3之間的扎固材料5的高度低于陰極炭塊3 的高度，使陰極炭塊間出現(xiàn)溝槽7;在陰極炭塊的中部開凹槽4，端部開凹槽8， 陰極炭塊中部凹槽4和端部凹槽8都低于陰極炭塊間的溝槽7，為了使凹槽中的 鋁液匯集到出鋁端便于出鋁操作，在出鋁端陰極炭塊也開有出鋁端凹槽10。新 型電解槽陰極中的所有凹槽和溝槽都是連通的，如圖3所示。新型鋁電解槽的 上部結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行工業(yè)生產(chǎn)中的電解槽基本相同，側(cè)部內(nèi)襯1和底部內(nèi)襯6的結(jié) 構(gòu)以及材料選擇可以根據(jù)不同容量電解槽的熱平衡計(jì)算獲得，并且與現(xiàn)行工業(yè) 生產(chǎn)中應(yīng)用的鋁電解槽基本相同，這些已經(jīng)成為比較成熟的技術(shù)，這里不再贅 述。陰極鋼棒2安裝在陰極炭塊3的底部，陰極鋼棒2從電解槽的側(cè)部或底部 穿出。
為了增強(qiáng)陰極炭塊的濕潤性，便于鋁液及時(shí)流入到凹槽和溝槽中，可以采 用陰極炭塊頂層為TiB2的復(fù)合陰極炭塊。
上述的陰極炭塊截面形狀為方形。凹槽8和10及溝槽7橫向截面形狀為方 形、梯形、品字形、三角形或圓形等。
上述的陰極炭塊3彼此間距為3(K300mm之間。陰極炭塊3的高度可以為 300~800mm之間。陰極炭塊3的寬度在250 800mm之間。陰極炭塊3的上表 面是平面。
釆用本實(shí)用新型的新型鋁電解槽，可以實(shí)現(xiàn)極間無鋁液生產(chǎn)，這樣就消除 了電磁場對(duì)電解槽穩(wěn)定性的影響，因此電解槽可以降低極距生產(chǎn)。該電解槽由 于極間無鋁液，電解生產(chǎn)出的鋁液需要儲(chǔ)藏在電解槽中，本實(shí)用新型的新型鋁 電解槽在陰極中開有很多凹槽， 一方面使電解生成的鋁液及時(shí)流到凹槽中，保 證陰極炭塊上表面沒有鋁液，另一方面凹槽的寬度和深度足夠儲(chǔ)存電解槽一天 以上的產(chǎn)鋁量。電解槽中的所有凹槽都是連通的，電解槽在出鋁過程中，凹槽 中儲(chǔ)存的鋁液能夠迅速匯集到出鋁端，保證了正常的出鋁操作。采用此種方案設(shè)計(jì)的電解槽，由于磁場變化對(duì)于電解槽穩(wěn)定性的影響大大 降低，從而可以極大的簡化母線設(shè)計(jì)，減少母線的用量，縮短電解槽之間的距 離，降低建設(shè)費(fèi)用。
權(quán)利要求1、一種新型鋁電解槽，它包括上部結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)，陰極結(jié)構(gòu)包括槽殼和內(nèi)襯，其特征在于內(nèi)襯主要由陰極炭塊、側(cè)部內(nèi)襯、底部內(nèi)襯以及陰極炭塊間扎固材料組成，陰極炭塊之間的距離拉大，扎固材料的高度低于陰極炭塊的高度，使陰極炭塊間出現(xiàn)溝槽；陰極炭塊中間部位和兩個(gè)端部的上表面開有凹槽，凹槽的高度低于陰極炭塊間溝槽的高度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型鋁電解槽，其特征在于在出鋁端的陰極炭塊 上表面也開有凹槽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的陰極炭塊截面 形狀為方形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的凹槽橫向截面 形狀為方形、梯形、品字形、三角形或圓形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的陰極炭塊彼此 間距為30 300mm之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的陰極炭塊 的高度可以為300 800mm之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的陰極炭塊 的寬度在250~800mm之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的底部內(nèi)襯為耐 火保溫材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的陰極炭塊的端 部與側(cè)部內(nèi)襯之間由澆注料和周圍糊搗固連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的陰極炭塊的 上表面是平面。
11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋁電解槽，其特征在于所述的陰極炭塊其 頂層為TiB2復(fù)合層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型鋁電解槽，屬于鋁電解槽技術(shù)領(lǐng)域。它包括上部結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)，陰極結(jié)構(gòu)包括槽殼和內(nèi)襯，內(nèi)襯主要由陰極炭塊、側(cè)部內(nèi)襯、底部內(nèi)襯以及陰極炭塊間扎固材料組成，陰極炭塊之間的距離拉大，扎固材料的高度低于陰極炭塊的高度，使陰極炭塊間出現(xiàn)溝槽；陰極炭塊中間部位和兩個(gè)端部的上表面開有凹槽，凹槽的高度低于陰極炭塊間溝槽的高度。本實(shí)用新型由于陰極凹槽的設(shè)計(jì)，電解生成的鋁液能夠迅速流到凹槽中，可以實(shí)現(xiàn)極間無鋁液生產(chǎn)，從而降低了電磁場對(duì)電解槽穩(wěn)定性的影性，可以進(jìn)一步降低極距，既提高電流了電流效率、又降低了槽電壓，達(dá)到了良好的節(jié)能降耗的效果。另外，大量凹槽的存在，能夠儲(chǔ)存足夠多的液態(tài)鋁。
文檔編號(hào)C25C3/08GK201416037SQ20092001461
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者偉 劉, 銘 劉, 劉雅鋒, 周東方, 朱佳明, 楊曉東, 胡紅武, 鄒智勇 申請(qǐng)人:沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院