電解槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電解槽，所述電解槽包括：底板；槽殼，所述槽殼設(shè)在所述底板上，所述槽殼內(nèi)限定有容納空間；和納米材料保溫層，所述納米材料保溫層設(shè)在所述槽殼的外表面以及所述底板的下表面的至少一個(gè)上。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽，通過(guò)在槽殼的外表面以及底板的下表面的至少一個(gè)上設(shè)置納米材料保溫層，納米材料保溫層可對(duì)電解槽進(jìn)行外保溫，使電解槽的熱量損失顯著減少，使電解槽向周圍環(huán)境通過(guò)對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)而損失的熱量減少，有效調(diào)節(jié)了電解槽的熱量平衡，使電解槽的保溫性能大大提高，為低溫低壓控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。
【專利說(shuō)明】電解槽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁電解【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁工業(yè)是一個(gè)耗能大戶，電解鋁行業(yè)普遍存在高能耗這個(gè)現(xiàn)象，電能成本約占總成本的40%左右，高能耗，電流效率低、電解槽壽命短等問(wèn)題制約著我國(guó)鋁工業(yè)的發(fā)展。目前我國(guó)鋁工業(yè)主要存在:(一)、資源先天不足，工藝復(fù)雜，影響氧化鋁成本；(二)、企業(yè)小而分散，勞動(dòng)生產(chǎn)率較低，難以形成規(guī)模效益；(三)、技術(shù)裝備水平落，自動(dòng)化水平低，技術(shù)改造和應(yīng)用相對(duì)較慢；(四)、產(chǎn)量過(guò)剩，供過(guò)于求；(五)、產(chǎn)品質(zhì)量欠佳，品種少，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力弱等問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重困擾著我國(guó)鋁工業(yè)的發(fā)展。
[0003]因此，整個(gè)冶金行業(yè)都面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，電力價(jià)格逐年上漲、鋁價(jià)低位徘徊使電解鋁行業(yè)步入了前所未有的低迷狀態(tài)，其中，70%的電解鋁行業(yè)都處于虧損狀態(tài)。在這樣的大環(huán)境下，只有做到降本增效、節(jié)能降耗，用最低的成本生產(chǎn)同樣的商品，才能夠在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中有自己的一席之地。
[0004]近年來(lái)，我國(guó)鋁電解新技術(shù)、新材料、新裝備的技術(shù)研發(fā)和工業(yè)化試驗(yàn)研究都取得了很大的進(jìn)步，并且都大幅度的進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化推廣，獲得了良好的效果。節(jié)能降耗顯得更加重要，低溫低電壓生產(chǎn)控制技術(shù)日益成為鋁電解領(lǐng)域所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。
[0005]我公司相繼研發(fā)了鋁電解用磷生鐵陰極制備方法技術(shù)、曲面陰極高能效鋁電解槽的熔煉技術(shù)、鋁電解低溫控制方法技術(shù)，并且取得了成功，在大型預(yù)焙電解槽系列開(kāi)展了應(yīng)用，磷生鐵技術(shù)應(yīng)用后，平面槽平均電壓與傳統(tǒng)扎糊槽相比，降低80mv-150mv ；曲面陰極技術(shù)實(shí)施后，槽電壓`由傳統(tǒng)的平面槽相比，降低200-300mv ;在電解槽上開(kāi)展曲面磷生鐵技術(shù)集成應(yīng)用，槽平均電壓降低200-350mv。電解槽平均槽溫由940_945°C降至935_938°C之間，平均槽電壓由4.15V降至3.9V左右，噸鋁直流電耗降低lOOOkwh/t.Al，實(shí)現(xiàn)了低溫點(diǎn)電壓生產(chǎn)的同時(shí)，電解槽保溫問(wèn)題隨之而來(lái)。
[0006]因槽電壓的降低，減少了熱量的輸入，電解槽運(yùn)行偏冷，伸腿過(guò)長(zhǎng)，電解槽運(yùn)行不穩(wěn)定，電流效率低，電解質(zhì)粘度增大，流動(dòng)性降低，炭渣不易分離，氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解性與潤(rùn)濕性降低，效應(yīng)系數(shù)升高，陽(yáng)極效應(yīng)增多，影響了工藝的控制。因此，電解槽的保溫性能有待進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種保溫性能好的電解槽。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽，包括:底板；槽殼，所述槽殼設(shè)在所述底板上，所述槽殼內(nèi)限定有容納空間；和納米材料保溫層，所述納米材料保溫層設(shè)在所述槽殼的外表面以及所述底板的下表面的至少一個(gè)上。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽，通過(guò)在槽殼的外表面以及底板的下表面的至少一個(gè)上設(shè)置納米材料保溫層，納米材料保溫層可對(duì)電解槽進(jìn)行外保溫，使電解槽的熱量損失顯著減少，使電解槽向周圍環(huán)境通過(guò)對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)而損失的熱量減少，有效調(diào)節(jié)了電解槽的熱量平衡，使電解槽的保溫性能大大提高，為低溫低壓控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的電解槽，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述納米材料保溫層包括兩層，每層所述納米材料保溫層的厚度為10_30mm。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述納米材料保溫層為憎水性硅酸鹽板。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電解槽還包括:側(cè)部炭塊，所述側(cè)部炭塊設(shè)在所述電解槽上部且鄰近所述槽殼的內(nèi)表面設(shè)置，所述側(cè)部炭塊與所述槽殼之間設(shè)有陶瓷纖維保溫板。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述側(cè)部炭塊的上端和下端分別設(shè)有周圍糊。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電解槽還包括:澆注料層，所述澆注料層鄰近所述槽殼的內(nèi)表面設(shè)置，所述澆注料層與所述槽殼之間設(shè)有陶瓷纖維背襯板。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述槽殼的下表面與所述底板之間設(shè)有干式防滲料層。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述底板的下表面上設(shè)有所述納米材料保溫層。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述底板包括:硅酸鈣保溫板，所述硅酸鈣保溫板位于所述底板底部且與所述納米材料保溫層相連；和高強(qiáng)蛭石保溫磚，所述高強(qiáng)蛭石保溫磚位于所述底板頂部且設(shè)在所述干式防滲料層和所述硅酸鈣保溫板之間。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述底板還包括:輕強(qiáng)保溫磚，所述輕強(qiáng)保溫磚設(shè)在所述硅酸鈣保溫板與所述高強(qiáng)蛭石保溫磚之間。
[0020]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述部分中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記:
[0024]電解槽100 ；
[0025]槽殼10 ;陶瓷纖維保溫板11 ;陶瓷纖維背襯板12 ；
[0026]底板20 ;娃酸韓保溫板21 ;聞強(qiáng)輕石保溫磚22 ;輕強(qiáng)保溫磚23 ；
[0027]納米材料保溫層30 ；
[0028]側(cè)部炭塊40 ；
[0029]周圍糊50;
[0030]澆筑料層60 ；
[0031]干式防滲料層70。
【具體實(shí)施方式】[0032]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0033]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0034]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0035]下面結(jié)合附圖具體描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽100。
[0036]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽100包括:底板20、槽殼10和納米材料保護(hù)層。具體而言，槽殼10設(shè)在底板20上，槽殼10內(nèi)限定有容納空間，納米材料保溫層30設(shè)在槽殼10的外表面以及底板20的下表面的至少一個(gè)上。
[0037]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽100，通過(guò)在槽殼10的外表面以及底板20的下表面的至少一個(gè)上設(shè)置納米材料保溫層30，納米材料保溫層30可對(duì)電解槽100進(jìn)行外保溫，使電解槽100的熱量損失顯著減少，電解槽100向周圍環(huán)境通過(guò)對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)而損失的熱量減少，有效調(diào)節(jié)了電 解槽100的熱量平衡，從而使電解槽100的保溫性能大大提高，為低溫低壓控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，納米材料保溫層30包括兩層，每層納米材料保溫層30的厚度為10-30mm。兩層納米材料保溫層30的設(shè)置，使得電解槽100的保溫性能進(jìn)一步提高。具體地，在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，納米材料保溫層30在電解槽100焙燒啟動(dòng)完畢后設(shè)置，并用夾具進(jìn)行固定，使其穩(wěn)固的位于電解槽100上。優(yōu)選地，兩層納米材料保溫層30的厚度均為20mm。
[0039]納米材料保溫層30可采用納米保溫材料制備而成，納米保溫材料具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0040]I)、耐高溫、應(yīng)用范圍廣:納米保溫材料使用溫度可達(dá)100(TC，可廣泛應(yīng)用于需高溫隔熱的領(lǐng)域；
[0041]2)、導(dǎo)熱系數(shù)低、節(jié)能效果佳:納米保溫材料具備超低導(dǎo)熱系數(shù)，節(jié)能效果極佳；
[0042]3)、抗?jié)B、抗裂、憎水性能優(yōu)異:納米保溫材料憎水性極佳，在防止液態(tài)水滲透、結(jié)霜、結(jié)露的同時(shí)又能保證水汽的通過(guò)，使建筑能夠呼吸，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命；
[0043]4)、密度小、厚度薄、運(yùn)輸施工方便。由此，用納米保溫材料制備的納米材料保溫層30也具有上述有益的效果。具體地，納米材料保溫層30可為憎水性硅酸鹽板。憎水性硅酸鹽板保溫性好，可應(yīng)用于電解槽100上進(jìn)行保溫。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電解槽100還包括側(cè)部炭塊40，側(cè)部炭塊40設(shè)在電解槽100上部且鄰近槽殼10的內(nèi)表面設(shè)置，側(cè)部炭塊40與槽殼10之間設(shè)有陶瓷纖維保溫板11，以對(duì)電解槽100進(jìn)行內(nèi)保溫。陶瓷纖維保溫板11的厚度可設(shè)為6mm。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，側(cè)部炭塊40的上端和下端分別設(shè)有周圍糊50。具體地，可在陰極側(cè)部炭塊40兩端的頭溝槽部位向內(nèi)壓40mm的周圍糊50。
[0045]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電解槽100還包括澆注料層60，澆注料層60鄰近槽殼10的內(nèi)表面設(shè)置，澆注料層60與槽殼10之間設(shè)有陶瓷纖維背襯板12。由此，陶瓷纖維背襯板12可以提高電解槽100四周的保溫性能。陶瓷纖維背襯板12的厚度可以根據(jù)不同的保溫情況進(jìn)行設(shè)置，例如，可以將陶瓷纖維背襯板12的厚度設(shè)為80_。另外，將陶瓷纖維背襯板12設(shè)在澆筑料層60與槽殼10之間，可以使陶瓷纖維背襯板12受到保護(hù)，提高了陶瓷纖維背襯板12的使用壽命。
[0046]在本發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】中，槽殼10的下表面與底板20之間設(shè)有干式防滲料層70。進(jìn)一步地，底板20的下表面上設(shè)有納米材料保溫層30。此時(shí)，納米保溫層位于電解槽100的爐底位置，納米材料保溫層30可對(duì)電解槽100的底部進(jìn)行保溫，進(jìn)一步提高了電解槽100的保溫性能。其中，納米材料保溫層30可在電解槽100筑爐過(guò)程中設(shè)置，納米材料保溫層30的厚度可設(shè)為20mm。
[0047]具體地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，底板20包括硅酸鈣保溫板21和高強(qiáng)蛭石保溫磚22。硅酸鈣保溫 板21位于底板20底部且與納米材料保溫層30相連。高強(qiáng)蛭石保溫磚22位于底板20頂部且設(shè)在干式防滲料層70和硅酸鈣保溫板21之間。硅酸鈣保溫板21與高強(qiáng)蛭石保溫磚22的設(shè)置進(jìn)一步提高了底板20的保溫性能。其中，硅酸鈣保溫板21的厚度可設(shè)為80mm,高強(qiáng)蛭石保溫磚22的厚度可設(shè)為60_。
[0048]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，底板20還包括輕強(qiáng)保溫磚23，輕強(qiáng)保溫磚23設(shè)在硅酸鈣保溫板21與高強(qiáng)蛭石保溫磚22之間。由此，底板20由上至下依次設(shè)有高強(qiáng)蛭石保溫磚22、輕強(qiáng)保溫磚23、硅酸鈣保溫板21和納米材料保溫層30，四層保溫層的設(shè)置可以使電解槽100的保溫性能大大提高。其中，輕強(qiáng)保溫磚23的厚度可設(shè)為65mm，四層保溫層均可在電解槽100筑爐過(guò)程中設(shè)置完畢。
[0049]以現(xiàn)有技術(shù)中的702#實(shí)驗(yàn)槽為例，在集成應(yīng)用了曲面磷生鐵陰極澆鑄技術(shù)和低溫低電壓控制技術(shù)的基礎(chǔ)上采用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽100進(jìn)行試驗(yàn)。702#實(shí)驗(yàn)槽的技術(shù)指標(biāo)為:平均電流效率95.5%，平均槽電壓3.8V，直流電耗11860kwh/t.Al，電耗較低(國(guó)內(nèi)大型槽平均直流電耗指標(biāo)為13014kWh/t.Al，國(guó)內(nèi)最優(yōu)直流電耗指標(biāo)為12339kWh/t.Al。)，爐底溫度60-70°C，小窗溫度260-270°C，比未采用保溫技術(shù)時(shí)的溫度平均低50°C，電解平均溫度較均衡的控制在935°C _940°C之間，槽平均電壓達(dá)到3.8V，槽電壓在原來(lái)的基礎(chǔ)上下降了 lOOmv，實(shí)現(xiàn)了低溫低電壓穩(wěn)定生產(chǎn)。702#實(shí)驗(yàn)槽的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)、國(guó)際領(lǐng)先水平，為低溫低電壓的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
[0050]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽100的其他構(gòu)成以及操作對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細(xì)描述。
[0051]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書中描述的不同實(shí)施例或示例進(jìn)行接合和組合。[0052]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和 變型。
【權(quán)利要求】
1.一種電解槽，其特征在于，包括: 底板； 槽殼，所述槽殼設(shè)在所述底板上，所述槽殼內(nèi)限定有容納空間；和納米材料保溫層，所述納米材料保護(hù)層設(shè)在所述槽殼的外表面以及所述底板的下表面的至少一個(gè)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述納米材料保溫層包括兩層，每層所述納米材料保溫層的厚度為10-30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解槽，其特征在于，所述納米材料保溫層為憎水性硅酸鹽板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，還包括:側(cè)部炭塊，所述側(cè)部炭塊設(shè)在所述電解槽的上部且鄰近所述槽殼的內(nèi)表面設(shè)置，所述側(cè)部炭塊與所述槽殼之間設(shè)有陶瓷纖維保溫板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解槽，其特征在于，所述側(cè)部炭塊的上端和下端分別設(shè)有周圍糊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，還包括:澆注料層，所述澆注料層鄰近所述槽殼的內(nèi)表面設(shè)置，所述澆注料層與所述槽殼之間設(shè)有陶瓷纖維背襯板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述槽殼的下表面與所述底板之間設(shè)有干式防滲料層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解槽，其特征在于，所述底板的下表面上設(shè)有所述納米材料保溫層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽，其特征在于，所述底板包括: 硅酸鈣保溫板，所述硅酸鈣保溫板位于所述底板底部且與所述納米材料保溫層相連；和 高強(qiáng)蛭石保溫磚，所述高強(qiáng)蛭石保溫磚位于所述底板頂部且設(shè)在所述干式防滲料層和所述硅酸鈣保溫板之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電解槽，其特征在于，所述底板還包括:輕強(qiáng)保溫磚，所述輕強(qiáng)保溫磚設(shè)在所述硅酸鈣保溫板與所述高強(qiáng)蛭石保溫磚之間。
【文檔編號(hào)】C25C3/08GK103741166SQ201310742767
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】楊葉偉, 車立志, 趙瑞敏, 熊自勇, 張平均, 楊國(guó)榮, 王建平, 湯其富, 龍昌紅, 李順華 申請(qǐng)人:云南云鋁涌鑫鋁業(yè)有限公司