專利名稱：一種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，涉及一種鋁電解生產(chǎn)用電解槽改變陰極電流分布，減少鋁液層水平電流，提高槽穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的鋁電解槽中，電流經(jīng)陽極向下進(jìn)入槽內(nèi)，通過熔融電解質(zhì)和鋁液，到達(dá)陰極碳?jí)K，再經(jīng)過碳?jí)K和由陰極糊或磷生鐵連接而水平嵌入陰極炭塊內(nèi)的匯流鋼棒從電解槽兩側(cè)出來，通過陰極母線進(jìn)入下一臺(tái)槽。在此結(jié)構(gòu)下，由于電流總是會(huì)流經(jīng)電阻最小的路徑，使接近鋼棒出電側(cè)的三分之一負(fù)載了大部分的電流，導(dǎo)致鋁液層中產(chǎn)生大量的水平電流，鋁液層和陰極碳?jí)K電流分布不均，越靠近出電端電流密度越高。而鋁液中較大的水平電流會(huì)在磁場的作用下產(chǎn)生電磁力，增加電解槽的不穩(wěn)定性，降低電流效率，增加電耗；陰極炭塊中的電流分布不均會(huì)導(dǎo)致炭塊易被腐蝕，降低槽壽命。目前隨著電解槽的大型化，電解槽寬度的增加，會(huì)導(dǎo)致更多的鋁液水平電流存在和陰極電流分布不均勻。雖然大型槽的磁場在不斷地被優(yōu)化，但水平電流的大量增加仍舊會(huì)制約大型槽的發(fā)展和鋁工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)發(fā)明的目的是為了解決上述問題，克服傳統(tǒng)電解槽水平電流大的缺點(diǎn)，提出的一種能使鋁液中的電流分布更加均勻，減少了鋁液中的水平電流，有利于大型鋁電解槽的穩(wěn)定、高效、長壽運(yùn)行的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。一種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于在陰極炭塊，或鋼棒，或其連接材料陰極糊，或磷生鐵處鋪設(shè)部分電流導(dǎo)流材料，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊，通過鋼棒，從電解槽側(cè)部出來。所述電流導(dǎo)流材料，可以是替代部分炭塊的材料，可以替代部分鋼棒的材料，可以鋪設(shè)在炭塊和鋼棒之間的位置，也可以與炭塊或鋼棒組裝在一起。所述的電流導(dǎo)流材料，可根據(jù)需要在不同位置采用不同阻值的材料，調(diào)整陰極炭塊電阻分布，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊。所述的電流導(dǎo)流材料，可根據(jù)需要在不同位置采用不同的阻值材料，調(diào)整陰極鋼棒電阻分布，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊；
所述電流導(dǎo)流材料，可以采用至少一種與炭塊鋼棒電阻率不同的電流導(dǎo)流材料或絕緣材料組合鋪設(shè)，或先與炭塊或鋼棒組合在一起；
所述電流導(dǎo)流材料，可以通過改變其在不同位置的形狀，來調(diào)整炭塊或鋼棒的電阻分布，使鋁液中電流較為均勻的進(jìn)入陰極碳?jí)K。所述電流導(dǎo)流材料，位于炭塊和鋼棒之間時(shí)，其形狀的改變在于，其長度可以從鋼棒頂頭位置或中間位置開始鋪設(shè)到鋼棒出電與炭塊邊緣對齊或略長。在鋼棒上表面完全覆蓋鋼棒寬度，側(cè)部采用從內(nèi)向外逐漸變化，或階梯狀變化；最寬處可以和鋼棒同寬，或小于鋼棒寬度。所述的電流導(dǎo)流材料，可以替代部分鋼棒材料，采用電阻小于鋼棒的材料，在鋼棒的靠近槽中心一端在鋼棒上部替代部分鋼棒，其長度可小于等于炭塊內(nèi)鋼棒長度，寬度小于等于鋼棒，其高度和寬度可以從內(nèi)向外逐漸變化或階梯狀變化替代部分原鋼棒材料。所述的電流導(dǎo)流材料，可以替代部分炭塊材料，采用導(dǎo)電率不同于原炭塊的導(dǎo)流材料，與原炭塊等寬、等長，以坡面或階梯狀界面在炭塊底部與炭塊結(jié)合，可采用電阻率小于炭塊內(nèi)厚外薄的導(dǎo)流材料(3)與內(nèi)薄外厚的炭塊材料結(jié)合；也可以采用電阻率大于炭塊的內(nèi)薄外厚的導(dǎo)流材料(3 )與內(nèi)厚外薄的炭塊材料將結(jié)合。本發(fā)明型涉及一種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，能有效改變陰極電阻分布，調(diào)整陰極電流分布，使鋁液中水平電流減少，增加電解槽磁流體穩(wěn)定性，提高電流效率和槽壽命。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)一種示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)一種示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)另一種示意圖。
圖4為本發(fā)明圖2和圖3的剖面示意圖。
圖5為本發(fā)明圖1、2、3的俯視示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)一種示意圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)另一種示意圖。
圖8為本發(fā)明圖6和圖7的剖面示意圖。
圖9為本發(fā)明圖6和圖7的俯視示意圖。
圖10為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)一種示意圖。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)另一種示意圖
圖12為本發(fā)明圖10和圖11的剖面示意圖。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例5的一種示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例所限制。—種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，在陰極炭塊(1)或鋼棒(2)或其連接材料陰極糊或磷生鐵(4)處鋪設(shè)部分電流導(dǎo)流材料(3)，使陰極電阻從內(nèi)向外逐漸增大，鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊，實(shí)現(xiàn)減少鋁液水平電流的目的，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和附圖僅對其中一部份實(shí)施方式進(jìn)行了描述。實(shí)施例1
如圖1、圖5所示，在陰極碳?jí)K和鋼棒之間鋪設(shè)導(dǎo)流材料，所述電流導(dǎo)流材料(3)可根據(jù)需要有多種鋪設(shè)方式。在不改變炭塊和鋼棒結(jié)構(gòu)形式下，在炭塊和鋼棒縫之間鋪設(shè)一薄層電流導(dǎo)流材料(3)，或者先與鋼棒組合在一起?？梢允且环N或幾種電阻率大于炭塊的材料，或采用非連續(xù)鋪設(shè)的絕緣材料，按需要組合鋪設(shè)在炭塊的外1/3或2/3處，使此段的陰極電阻增大，減少其電流通過量，從而減少鋁液中的水平電流。實(shí)施例2
如圖2所示，在陰極碳?jí)K和鋼棒之間鋪設(shè)導(dǎo)流材料(3)，所述電流導(dǎo)流材料(3)可根據(jù)需要有多種鋪設(shè)方式。在不改變炭塊和鋼棒結(jié)構(gòu)形式下，在炭塊(1)和鋼棒(2)縫之間鋪設(shè)一薄層電流導(dǎo)流材料(3)，可以是一種電阻率大于炭塊的材料或絕緣材料，鋪設(shè)在炭塊(1) 的和鋼棒(2)之間，通過導(dǎo)流材料形狀的變化，其長度可以根據(jù)需要從鋼棒頂頭的位置或中間某位置開始鋪設(shè)到鋼棒出電與炭塊邊緣對齊。在鋼棒上表面完全覆蓋鋼棒寬度，如圖5 所示，側(cè)部采用從內(nèi)向外逐漸變寬，或階梯狀變寬；最寬處可以和鋼棒同寬，或小于鋼棒寬度，從內(nèi)向?qū)挾戎饾u增大如圖2、圖3所示；使導(dǎo)流材料對應(yīng)段的陰極電阻逐漸增大，調(diào)整其電流通過量，從而減少鋁液中的水平電流。實(shí)施例3
如圖6、7、8、9所示，電流導(dǎo)流材料(3)嵌在炭塊內(nèi)，替代部分鋼棒，如圖所示，采用電阻小于鋼棒的材料，在鋼棒的內(nèi)端頭上部替代部分鋼棒，其長度可小于等于炭塊內(nèi)鋼棒長度， 寬度與鋼棒相同，其高度從內(nèi)向外逐漸變減小或階梯狀減小如圖6、7所示，導(dǎo)流材料(3)下面對應(yīng)的鋼棒材料(2)的高從內(nèi)向外逐漸增大，直至上面沒有導(dǎo)流材料(3)處鋼棒高度不再改變。使陰極越靠近內(nèi)部電阻逐漸減小，增加陰極內(nèi)部的導(dǎo)電量，從而使鋁液中的電流更加均勻分布，減少鋁液中的水平電流。實(shí)施例4
如圖10、11、12所示，電流導(dǎo)流材料(3)嵌在炭塊底部，替代部分炭塊材料，形成組合陰極碳?jí)K。電流導(dǎo)流材料(3)可以采用導(dǎo)電率不同于原炭塊的導(dǎo)流材料，與原炭塊等寬、等長， 以坡面或階梯狀界面在炭塊底部與炭塊結(jié)合如圖10，11所示，對于若原陰極炭塊采用電阻率較大的無煙煤、石墨質(zhì)的炭塊可采用電阻率小于炭塊的導(dǎo)流材料(3)，如石墨化的材料， 內(nèi)厚外薄的導(dǎo)流材料(3)與內(nèi)薄外厚的炭塊材料將結(jié)合；對于若原陰極碳?jí)K采用電阻率較小的石墨化炭塊也可以采用可采用電阻率大于它的石墨質(zhì)材的導(dǎo)流材料(3)，內(nèi)薄外厚的導(dǎo)流材料(3)與內(nèi)厚外薄的炭塊材料將結(jié)合；使陰極炭塊電阻從內(nèi)向外逐漸增大。減少其外部電流通過量，從而減少鋁液中的水平電流。實(shí)施例5
如圖13所示，可以采用電阻率不同的兩塊或多塊碳?jí)K材料組合形成陰極碳?jí)K，由內(nèi)向外電阻率逐漸增大，使電流均與通過陰極碳?jí)K進(jìn)入鋼棒材料。
權(quán)利要求
1.一種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于，在陰極炭塊，或鋼棒，或其連接材料陰極糊，或磷生鐵處鋪設(shè)部分電流導(dǎo)流材料，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊，通過鋼棒，從電解槽側(cè)部出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述電流導(dǎo)流材料，可以是替代部分炭塊的材料，可以是替代部分鋼棒的材料，可以鋪設(shè)在炭塊和鋼棒之間的位置，也可以與炭塊或鋼棒組裝在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述的電流導(dǎo)流材料可根據(jù)需要在不同位置采用不同阻值的材料，調(diào)整陰極炭塊電阻分布，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述的電流導(dǎo)流材料可根據(jù)需要在不同位置采用不同的阻值材料，調(diào)整陰極鋼棒電阻分布，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述的電流導(dǎo)流材料可根據(jù)需要在不同位置采用不同的阻值材料，調(diào)整炭塊與陰極鋼棒之間磷生鐵或鋼棒糊位置的電阻分布，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述電流導(dǎo)流材料(3 )可以采用至少一種與炭塊鋼棒電阻率不同的電流導(dǎo)流材料或絕緣材料組合鋪設(shè)，或先與炭塊或鋼棒組合在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，所述電流導(dǎo)流材料(3) 其特征在于當(dāng)其鋪設(shè)于炭塊與鋼棒之間時(shí)，根據(jù)鋪設(shè)位置不同可以采用與主體炭塊材料電阻率不同的普通炭塊、石墨質(zhì)炭塊、半石墨化炭塊、或全石墨化炭塊等；可以采用與主體鋼棒材料電阻率不同的其他牌號(hào)鋼棒、或其他耐高溫的導(dǎo)電性能較原鋼棒好的金屬等；可以采用與主體磷生鐵鋼棒糊電阻率不同的其他磷生鐵或鋼棒材料，也可以是各種耐高溫絕緣材料?？梢酝瑫r(shí)鋪設(shè)一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5、6所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述電流導(dǎo)流材料(3)可以通過改變其在不同位置的形狀，來調(diào)整炭塊或鋼棒的電阻分布，使鋁液中電流較為均勻的進(jìn)入陰極碳?jí)K。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和8所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述電流導(dǎo)流材料(3)位于炭塊和鋼棒之間時(shí)，其形狀的改變在于，其長度可以從鋼棒頂頭位置或中間位置開始鋪設(shè)到鋼棒出電與炭塊邊緣對齊或略長。在鋼棒上表面完全覆蓋鋼棒寬度， 側(cè)部采用從內(nèi)向外逐漸變化，或階梯狀變化；最寬處可以和鋼棒同寬，或小于鋼棒寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、5、6、7、8所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述的電流導(dǎo)流材料(3)可以替代部分鋼棒材料，采用電阻小于鋼棒的材料，在鋼棒的靠近槽中心一端在鋼棒上部替代部分鋼棒，其長度可小于等于炭塊內(nèi)鋼棒長度，寬度小于等于鋼棒，其高度和寬度可以從內(nèi)向外逐漸變化或階梯狀變化替代部分原鋼棒材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6、7、8所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于所述的電流導(dǎo)流材料(3)可以替代部分炭塊材料，采用導(dǎo)電率不同于原炭塊的導(dǎo)流材料，與原炭塊等寬、等長，以坡面或階梯狀界面在炭塊底部與炭塊結(jié)合，可采用電阻率小于炭塊內(nèi)厚外薄的導(dǎo)流材料(3)與內(nèi)薄外厚的炭塊材料結(jié)合；也可以采用電阻率大于炭塊的內(nèi)薄外厚的導(dǎo)流材料(3 )與內(nèi)厚外薄的炭塊材料將結(jié)合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于該方法可應(yīng)用于任何一種陰極結(jié)構(gòu)，陰極碳?jí)K可以是平頂面，或凸凹不平的頂面，可以是有一根或多根任何一種截面形狀的鋼棒的陰極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法。一種減少鋁電解槽鋁液水平電流的方法，其特征在于在陰極炭塊(1)或鋼棒(2)或其連接材料陰極糊或磷生鐵(4)處鋪設(shè)部分電流導(dǎo)流材料(3)，使鋁液中電流相對較均勻的進(jìn)入陰極炭塊，通過鋼棒，從電解槽側(cè)部出來。該導(dǎo)流材料(3)根據(jù)需要在陰極不同部位鋪設(shè)至少一種電阻率不同于炭塊或鋼棒的材料或絕緣材料組合，可以替代部分炭塊材料、鋼棒材料，或與其組合在一起，同時(shí)可通過調(diào)整電流導(dǎo)流材料(3)形狀，其寬度、高度或厚度階梯狀或漸變式逐漸變化，從而改變陰極電阻分布，調(diào)整陰極電流分布，使鋁液中水平電流減少，增加電解槽磁流體穩(wěn)定性，提高電流效率和槽壽命。
文檔編號(hào)C25C3/20GK102234820SQ20111022190
公開日2011年11月9日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者侯光輝, 張艷芳, 李旺興, 楊建紅, 王躍勇, 邱仕麟 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司