專利名稱：一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鋁電解槽技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)上制取純鋁的主要方法是冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，由于此方法要求電解溫度達到940°C左右，電解槽散熱損失較大，電能利用率不到50%，近年來，圍繞降低鋁電解能耗等課題，有關(guān)專家、企業(yè)及科研院所進行了大量的研究，取得了一系列成果，目前，馮乃祥的異型陰極技術(shù)已進入推廣應(yīng)用階段，這技術(shù)的主要原理就是通過在鋁電解槽陰極表面設(shè)置凸臺，阻擋鋁液流動，降低鋁液面波動幅度，減少電解槽熱損失，進而降低極距和槽電壓，達到降低電解能耗提高電流效率的目的，工業(yè)實踐表明，采用該技術(shù)的電解槽運行 電壓從4v左右降至3. 8v左右，噸鋁直流電耗降低650KWh以上，節(jié)能效果相當顯著，自2009年異型陰極技術(shù)推廣應(yīng)用以來，也發(fā)現(xiàn)存在不足之處，主要包括⑴、由于異型陰極凸臺排列方式大多為平行于異型陰極4軸向方向，只能消減來自于電解槽縱向即與系列電流相垂直方向鋁液的波動，不能實現(xiàn)雙向阻流減波功能。⑵、異型陰極凸臺在焙燒階段、啟動后期及正常生產(chǎn)階段均存在斷裂現(xiàn)象，凸臺斷裂后不僅影響阻流效果，同時還降低電解槽壽命。⑶、異型陰極槽在使用壽命達到3年左右時，由于陰極凸臺的逐步消耗，阻流效果將明顯下降。(4)、異型陰極技術(shù)只適用于大修槽，不能實現(xiàn)對生產(chǎn)槽在線改造，因此，適用范圍存在較大局限。因此，提供一種集成異型陰極技術(shù)與阻流擋塊技術(shù)的新型陰極結(jié)構(gòu)改造技術(shù)，該技術(shù)可在線對異型陰極槽實施改造，改造后可進一步提高電解槽阻流效果，確保電解槽在更低極距及槽電壓的情況下長期平穩(wěn)高效運行。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型提供了一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，它通過對陰極凸臺安放位置、實現(xiàn)方法以及排列方式的改進，實現(xiàn)橫向及縱向雙向阻流功能，阻流及減波效果更加顯著，可在大幅降低極距及槽電壓的情況下實現(xiàn)平穩(wěn)高效運行，該技術(shù)實現(xiàn)方法簡單，可對在產(chǎn)的異型陰極電解槽實施改造，改造后，電解槽可實現(xiàn)在更低極距條件下平穩(wěn)高效生產(chǎn)，達到降低電解能耗提高電流效率的目的。本實行新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，包括槽殼1，設(shè)置在槽殼I上的陰極鋼棒5，槽殼I內(nèi)設(shè)置有側(cè)部炭塊2，側(cè)部炭塊2內(nèi)設(shè)置有人造伸腿3，人造伸腿3之間設(shè)置有陰極碳塊4，其特征在于在鋁電解槽陰極碳塊4表面設(shè)置若干凸臺6，凸臺6沿平行于陰極炭塊4軸向或垂直于陰極炭塊4軸向交錯排列，垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6主要設(shè)置于鋁電解槽陽極中縫位置，與陰極碳塊4基體為分體式結(jié)構(gòu)，平行于陰極碳塊4軸向的凸臺6與陰極碳塊4基體為一體式結(jié)構(gòu)。[0007]所述的垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6采用側(cè)面帶凸塊的變截面結(jié)構(gòu)阻流擋塊，也可采用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的其它類型阻流擋塊。所述的垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6如采用側(cè)面帶凸塊的變截面結(jié)構(gòu)，凸臺6下部的寬度為δΟπιπΓ1 200mm,上部的寬度為βΟπιπΓ1 150mm,高度為δΟπιπΓ^ΟΟπιπι,長度為400mm" 1500mm，凸臺6側(cè)面凸塊寬度為30mnT 300mm，側(cè)面凹槽寬度為50mnT 600mm，側(cè)面凹槽深度為IOmnT 50mm,端部凸起結(jié)構(gòu)寬度不大于凸臺6整體寬度的50%,端部凸起結(jié)構(gòu)高度20mnT70mm,端部凹槽寬度應(yīng)大于端部凸起結(jié)構(gòu)寬度ImnT 5mm,端部凹槽深度應(yīng)大于端部凸起結(jié)構(gòu)高度1mm" 6mm,凸臺6截面中部位置預(yù)留直徑不小于8mm的通孔,凸臺6兩端面底部倒角IOmm ；所述的平行于陰極炭塊4軸向的凸臺6與陰極碳塊4基體為一體式結(jié)構(gòu)，采用半石墨或全石墨碳素材質(zhì)，通過振動成型并經(jīng)焙燒制得，垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6材質(zhì)為鋁的氧化物，采用壓制成型并經(jīng)焙燒制得，其密度應(yīng)不小于2500Kg/m3 ；所述的垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6設(shè)置于鋁電解槽陽極中縫位置；·所述的垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6采用自制牽引工具人工放置于陽極中縫位置，平行于陰極碳塊4軸向方向的凸臺6與陰極碳塊4基體制作成一個整體。積極有益效果本實用新型提供的一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，可以大幅降低陰極鋁液流速及鋁液面波動幅度，可在更低極距條件下實現(xiàn)平穩(wěn)高效生產(chǎn)，達到降低電解能耗提高電流效率的目的，同時，本實用新型實施方法簡單易行，適用于各階段槽齡電解槽。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I的A-A面示意圖；圖3為本實用新型實施例中變截面結(jié)構(gòu)阻流擋塊的俯視圖；圖4為圖3中A-A斷面示意圖；圖中為槽殼I、側(cè)部碳磚2、人造伸腿3、陰極炭塊4、陰極鋼棒5、凸臺6。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步的說明一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，包括槽殼1，設(shè)置在槽殼I上的陰極鋼棒5，槽殼I內(nèi)設(shè)置有側(cè)部炭塊2，側(cè)部炭塊2內(nèi)設(shè)置有人造伸腿3，人造伸腿3之間設(shè)置有陰極碳塊4，其特征在于在鋁電解槽陰極碳塊4表面設(shè)置若干凸臺6，凸臺6沿平行于陰極炭塊4軸向或垂直于陰極炭塊4軸向交錯排列，垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6主要設(shè)置于鋁電解槽陽極中縫位置，與陰極碳塊4基體為分體式結(jié)構(gòu)，平行于陰極碳塊4軸向的凸臺6與陰極碳塊4基體為一體式結(jié)構(gòu)。如圖3、圖4所示，所述的垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6采用側(cè)面帶凸塊的變截面結(jié)構(gòu)，凸臺6下部的寬度為60mnT 200mm,上部的寬度為30mnT 150mm,高度為50mnT200mm，長度為400mnT 1500mm，凸臺6側(cè)面凸塊寬度為30mnT 300mm，側(cè)面凹槽寬度為50mnT 600mm，側(cè)面凹槽深度為IOmnT 50mm，端部凸起結(jié)構(gòu)寬度不大于凸臺6整體寬度的50%,端部凸起結(jié)構(gòu)高度20mnT70mm,端部凹槽寬度應(yīng)大于端部凸起結(jié)構(gòu)寬度ImnT 5mm,端部凹槽深度應(yīng)大于端部凸起結(jié)構(gòu)高度ImnT 6mm,凸臺6截面中部位置預(yù)留直徑不小于8_的通孔，凸臺6兩端面底部倒角10mm。當凸臺6與陰極炭塊4基體為一體式結(jié)構(gòu)時，凸臺6材質(zhì)為現(xiàn)行的陰極炭塊4材料，采用振動成型并經(jīng)焙燒制得，當凸臺6與陰極炭塊4基體為分體式結(jié)構(gòu)時，凸臺6材質(zhì)為鋁的氧化物，采用壓制成型并經(jīng)焙燒制得，其密度應(yīng)不小于2500Kg/m3。所述的凸臺6沿平行于陰極炭塊4軸向或垂直于陰極炭塊4軸向交錯排列，垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6主要設(shè)置于鋁電解槽陽極中縫位置。所述的凸臺6實現(xiàn)方式為垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6采用提前預(yù)制焙燒好的密度大于鋁液的阻流擋塊，然后再人工放置于陽極中縫位置。平行于陰極碳塊4軸向方向的凸臺6與陰極碳塊4基體制作成一個整體。實施例I 如圖I和圖2所示，它是在陰極炭塊4表面放置若干凸臺6，凸臺6排列方式為沿平行于陰極炭塊4軸向或垂直于陰極炭塊4軸向交錯排列，垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6主要設(shè)置于鋁電解槽陽極中縫位置。垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6下部的寬度為140mm，上部的寬度為110mm，高度為120mm，長度為800mm，凸臺6側(cè)面凸塊寬度為80mm，側(cè)面凹槽寬度為160mm，側(cè)面凹槽深度為25mm。端部凸起結(jié)構(gòu)寬度54mm,端部凸起結(jié)構(gòu)高度40mm,端部凹槽寬度56mm,端部凹槽深度42mm,凸臺6截面中部位置預(yù)留通孔直徑IOmm,凸臺6兩端面底部倒角10mm。平行于陰極炭塊4軸向的凸臺6與陰極碳塊4基體為一體式結(jié)構(gòu)，采用半石墨或全石墨碳素材質(zhì)，通過振動成型并經(jīng)焙燒制得，垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6與陰極碳塊4基體為分體式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為鋁的氧化物，采用壓制成型并經(jīng)焙燒制得。垂直于陰極炭塊4軸向的凸臺6采用耐熱鋼筋從電解槽一端沿中縫拉至指定位置，平行于陰極碳塊4軸向方向的凸臺6與陰極碳塊4基體制作成一個整體。以上實施例僅用于說明本實用新型的優(yōu)選實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代和改進等，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型請求保護的技術(shù)方案范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，包括槽殼(1)，設(shè)置在槽殼(I)上的陰極鋼棒(5)，槽殼(I)內(nèi)設(shè)置有側(cè)部炭塊(2)，側(cè)部炭塊(2)內(nèi)設(shè)置有人造伸腿(3)，人造伸腿(3)之間設(shè)置有陰極碳塊(4)，其特征在于在鋁電解槽陰極碳塊(4)表面設(shè)置若干凸臺(6)，凸臺(6)沿平行于陰極炭塊(4)軸向或垂直于陰極炭塊(4)軸向交錯排列，垂直于陰極炭塊(4)軸向的凸臺(6)主要設(shè)置于鋁電解槽陽極中縫位置，與陰極碳塊(4)基體為分體式結(jié)構(gòu)，平行于陰極碳塊(4 )軸向的凸臺(6 )與陰極碳塊(4 )基體為一體式結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于垂直于陰極炭塊(4)軸向的凸臺(6)可采用側(cè)面帶凸臺的變截面結(jié)構(gòu)阻流擋塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于當凸臺(6)采用側(cè)面帶凸起結(jié)構(gòu)的變截面結(jié)構(gòu)阻流擋塊時，可在凸臺(6)截面中部位置預(yù)留直徑不小于8mm的通孔，凸臺(6)兩端面底部倒角10mm，凸臺(6) —端帶凸起結(jié)構(gòu)，凸臺(6)另一端帶凹槽結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種集成異型陰極與阻流擋塊的新型陰極結(jié)構(gòu)，在鋁電解槽陰極表面設(shè)置若干凸臺(6)，凸臺(6)沿平行于陰極炭塊(4)軸向或垂直于陰極炭塊(4)軸向交錯排列，垂直于陰極炭塊(4)軸向的凸臺(6)主要設(shè)置于鋁電解槽陽極中縫位置，與陰極碳塊(4)基體為分體式結(jié)構(gòu)，平行于陰極碳塊(4)軸向的凸臺(6)與陰極碳塊(4)基體為一體式結(jié)構(gòu)。本實用新型通過對陰極凸臺(6)安放位置、實現(xiàn)方法及排列方式的改進，實現(xiàn)橫向及縱向雙向阻流，阻流效果更加顯著，可對在產(chǎn)的異型陰極電解槽實施改造，改造后，可實現(xiàn)在更低極距條件下平穩(wěn)高效生產(chǎn)，達到降低電解能耗提高電流效率的目的。
文檔編號C25C3/08GK202705505SQ20122038584
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者歐建明, 焦廣乾, 樊國衛(wèi), 姚靜輝 申請人:歐建明, 焦廣乾, 樊國衛(wèi), 姚靜輝