專利名稱：一種鋁電解陽極結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電解鋁生產中使用的陽極結構的改進技術，具體涉及一種用于 鋁電解的新型陽極結構。
背景技術：
在鋁電解工業(yè)生產中，金屬鋁主要是用冰晶石一氧化鋁融鹽電解法生產的。 其生產設備包括襯有碳質材料的電解槽，電解槽的鋼制外殼與碳質內襯之間為耐火材料 和保溫磚，電解槽的碳質內襯一般由具有較好的抗鈉和電解質腐蝕性能的無煙煤或石墨 質材料或兩者的混合物所制的碳磚砌筑而成，在它們之間的連接處用碳素材料制成的碳 糊進行搗固。在電解槽的底部安置有陰極鋼棒，并伸出電解槽的槽殼之外，在電解槽的 上方懸掛有用石油焦制成的碳質陽極，電解槽的陽極之上安置有金屬制成的陽極導桿， 通過陽極導桿可將電流導入，在電解槽內為溫度在940 970°C的冰晶石一氧化鋁電解質熔 體和熔融的金屬鋁液，此金屬鋁液和電解質熔體是互不相溶的，且鋁的密度大于電解質 熔體的密度，因此鋁在電解質熔體的下面與陰極接觸。當直流電流從電解槽的碳質陽極 導入，從陰極導出時，由于電解質熔體的離子導電體，便使溶解有氧化鋁的冰晶石熔體 在兩極發(fā)生電化學反應，此反應的結果是含氧離子在陽極上放電所生成的氧與碳陽極上 的碳反應，其電解產物以CO2的形式從陽極表面逸出；含鋁的離子在陰極上放電，從陰 極上獲得金屬鋁。目前工業(yè)上大型熔融電解槽所使用的碳陽極，都是采用單體或雙體的陽極塊結 構，而且?guī)缀跆缄枠O的寬度均是采用固定的660mm。這就使得在電解過程中，陽極底部 中心所產生的二氧化碳氣體必須從深埋于15cm以上的液體電解質中的陽極底部先橫向流 過330mm的寬度，再沿陽極邊沿排出到大氣中，而二氧化碳氣體在排出過程中，由于受 液體電解質的壓強作用和陽極寬度的水平路徑影響，很難順利排出，二氧化碳氣泡會匯 集在碳陽極的底部，并形成2cm左右厚度的氣泡層，而經過檢測和計算后發(fā)現，二氧化 碳氣泡層極距折合成的電壓降達到了 0.705V，這使得電解槽內的電阻值急劇增大，并導 致電壓升高，電解時能耗增大，并使得電解鋁的制造成本增大。

實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術存在的上述不足，解決在電解鋁的過程中 產生的二氧化碳氣體難以排出，使得電解鋁的能耗增大的問題，而提供一種能快速排出 陽極底部氣體，有效降低能耗的用于鋁電解的陽極結構。本實用新型實現上述目的的技術方案是一種鋁電解陽極結構，其特征在于， 包括第一碳塊和第二碳塊，所述第一碳塊和第二碳塊平行放置，在第一碳塊和第二碳塊 之間留有用于排氣的通道，所述第一碳塊和第二碳塊均通過鋼爪與電源連接。本實用新型的陽極結構由兩塊碳塊構成，這樣可以縮短陽極塊底部氣體的排出 距離，減小陽極底部氣泡層厚度，從而降低電解槽內的電壓，實現了節(jié)能的目的。[0007]進一步，所述第一碳塊和第二碳塊的寬度范圍均為360 430 mm。采用 360-430 mm寬度的碳塊不僅能保證陽極塊的剛性強度，更重要的是減小了陽極底部氣體 在排出過程中流動的距離，也達到了快速排放氣體，有效降低能耗的目的。進一步，所述第一碳塊和第二碳塊之間通道的寬度為10 50 mm。設置通道的 目的在于使位于兩塊碳塊之間的氣體能夠被排出，10 50 mm的寬度使得氣體在排放時更 加自如。相對于現有技術，本實用新型具有如下有益效果1、本實用新型采用了寬度范圍為360 430 mm的兩塊陽極塊來進行組合共用， 這種減小了寬度的陽極塊的底部覆蓋面積大為減小，而且兩塊陽極塊的結構有利于增強 陽極塊的剛性強度，這使得采用較小寬度的陽極塊也能達到原有的單塊陽極塊的剛性強度。2、使用本實用新型的陽極結構，二氧化碳氣體在匯集時不用流動太長的距離， 就可以快速的從陽極塊的兩側排出，可有效降低氣泡匯集成氣泡層，從而達到了減小電 解槽內電阻值，實現降低電解能耗的目的。

圖1為本實用新型鋁電解陽極結構的結構示意圖；圖2為本實用新型鋁電解陽極結構中碳塊的俯視圖。圖中，1 一第一碳塊，2—第二碳塊，3—通道，4一鋼爪。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。實施例1 如圖1和圖2所示，一種鋁電解陽極結構，包括第一碳塊1和第二碳 塊2，所述第一碳塊1和第二碳塊2平行放置，在第一碳塊1和第二碳塊2之間留有用于 排氣的通道3，第一碳塊1和第二碳塊2均通過鋼爪4與電源連接；所述第一碳塊1和第 二碳塊2的寬度均為400 mm,第一碳塊1和第二碳塊2之間通道3的寬度為20 mm。實施例2:另一種鋁電解陽極結構，是在實施例1的基礎上，將第一碳塊1和第 二碳塊2的寬度均設置為430 mm,將第一碳塊1和第二碳塊2之間通道3的寬度設為40 mm。這里將第一碳塊1和第二碳塊2的寬度以及通道3的寬度均采用較大的取值，是由 于采用較寬的碳塊所產生的氣泡量較大，因此相應的采取較大寬度的通道3，可以加大氣 泡排出的流量，從而實現加速排氣的目的。實施例3:另一種鋁電解陽極結構，是在實施例1的基礎上，將第一碳塊1和第 二碳塊2的寬度均設置為360 mm,將第一碳塊1和第二碳塊2之間通道3的寬度設為10 mm。本實施例中采用了較小尺寸的配置，是由于減小了第一碳塊和第二碳塊的寬度尺 寸后，氣體在陽極底部的流動距離縮短，可以快速的從碳塊兩側排出，因此中間的通道3 的寬度就可以相應的減小。在此，對本實用新型的陽極以使用400 mm寬度時的碳塊進行模擬計算。在此 情況下，陽極底部的氣泡層厚度為1.389 1.414 cm，在此取1.4 cm為平均值，因此，當陽 極底部的氣泡層厚度從2 cm降低至1.4 cm時，可降低陽極極距0.6 cm，這樣，電解槽內降低的電壓值經計算為0.2115 V。同時，由于氣泡層變薄，陽極過電壓也相應的降低， 氣泡與電解質的混合體積減小，從而減少了溶解在電解質中鋁的二次反應，達到了提高 電流效率的目的。綜上所述，本實用新型采用400 mm寬的陽極的電解槽比采用660 mm 寬的陽極降低了 0.22V左右的電壓，按照目前92%的電流效率進行計算，每降低0.1V電 壓可節(jié)約320 kwh/T-AL的電能，所以共可降低電能的消耗700 kwh/T_AL。 需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型技術方案而非限制技術方 案，盡管申請人參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員 應當理解，那些對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案 的宗旨和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種鋁電解陽極結構，其特征在于，包括第一碳塊(1)和第二碳塊(2)，所述 第一碳塊(1)和第二碳塊(2)平行放置，在第一碳塊(1)和第二碳塊(2)之間留 有用于排氣的通道(3)，所述第一碳塊(1)和第二碳塊(2)均通過鋼爪(4)與電源 連接。
2.根據權利要求1所述的鋁電解陽極結構，其特征在于，所述第一碳塊(1)和第二 碳塊(2)的寬度范圍均為360 430 mm。
3.根據權利要求1所述的鋁電解陽極結構，其特征在于，所述第一碳塊(1)和第二 碳塊(2)之間通道(3)的寬度范圍為10 50 mm。
專利摘要一種鋁電解陽極結構，包括第一碳塊和第二碳塊，所述第一碳塊和第二碳塊平行放置，在第一碳塊和第二碳塊之間留有用于排氣的通道，所述第一碳塊和第二碳塊均通過鋼爪與電源連接，所述第一碳塊和第二碳塊的寬度范圍為360~430mm。本實用新型的鋁電解陽極結構可以加快陽極塊底部氣體的排放速度，而且使陽極塊的底部覆蓋面積大為減小，可有效防止氣泡匯集成氣泡層，從而達到了減小電解槽內電阻值，降低電解能耗的目的。
文檔編號C25C3/12GK201793768SQ201020507258
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權日2010年8月27日
發(fā)明者李賀松, 田應甫 申請人:重慶天泰鋁業(yè)有限公司