CN201416037Y - 一种新型铝电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型铝电解槽，属于铝电解槽技术领域。它包括上部结构和阴极结构，阴极结构包括槽壳和内衬，内衬主要由阴极炭块、侧部内衬、底部内衬以及阴极炭块间扎固材料组成，阴极炭块之间的距离拉大，扎固材料的高度低于阴极炭块的高度，使阴极炭块间出现沟槽；阴极炭块中间部位和两个端部的上表面开有凹槽，凹槽的高度低于阴极炭块间沟槽的高度。本实用新型由于阴极凹槽的设计，电解生成的铝液能够迅速流到凹槽中，可以实现极间无铝液生产，从而降低了电磁场对电解槽稳定性的影性，可以进一步降低极距，既提高电流了电流效率、又降低了槽电压，达到了良好的节能降耗的效果。另外，大量凹槽的存在，能够储存足够多的液态铝。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电解槽，属于铝电解槽技术领域。
背景技术
目前用于铝工业生产的Hall-Heroult电解槽使用炭素阳极和炭块作为阴极，通过电解氧化铝生产铝，电解质主要由冰晶石和氧化铝熔体组成，另外还有溶解在其中的氟化铝和其它氟化盐。目前应用最多的一种铝电解槽技术是，电解槽中电解析出的铝蓄积在槽底炭块阴极上部，形成铝液层，并作为阴极的一部分；另一种电解槽技术是，阴极炭块上表面没有铝液层，阴极炭块直接作为阴极参与电解，电解生成的铝液直接流到槽内的沟槽中，并迅速汇集到电解槽中的蓄铝池中，此种电解槽通常采用上表面涂层硼化钛或复合硼化钛阴极炭块，以增强阴极炭块的湿润型。
两种电解槽都有其各自的缺点，第一种电解槽技术，铝液层作为阴极的一部分，这种电解槽存在一个普遍的问题就是电能效率较低，一般在45～50％之间，其余的电能都转化为热能散失掉了。这种铝电解槽的极距一般都在4～5cm左右，造成电能效率低的主要原因就在于这种电解槽具有较大极距。这种电解槽由于本身结构的限制，以及磁场和电流对电解槽稳定性的影响，降低极距，电解槽就会变得不稳定，丢失电流效率，很难实现低极距条件下生产。
为了实现低极距生产，提高电能效率，于是出现了第二种电解槽，称之为导流槽，这种电解槽阴极炭块直接作为阴极参与电解，阴极上表面为TiB2涂层或复合层，以增强阴极的湿润型，确保生成的铝液及时流到导流沟中，并通过汇铝沟汇集到电解槽端部蓄铝池中。这种电解槽虽然实现了低极距生产，但其缺点是蓄铝池的容量不足，会造成多次出铝的问题，给生产造成很大的负担。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种新型铝电解槽，目的是既能使电解槽实现低极距条件下生产，降低极间压降，提高铝电解槽的电能效率；又能在电解槽内保存足够的液态铝量，保证正常的出铝操作，维持正常的生产管理。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的。
一种新型铝电解槽，它包括上部结构和阴极结构，阴极结构包括槽壳和内衬，内衬主要由阴极炭块、侧部内衬、底部内衬以及阴极炭块间扎固材料组成，阴极炭块之间的距离拉大，扎固材料的高度低于阴极炭块的高度，使阴极炭块间出现沟槽；阴极炭块中间部位和两个端部的上表面开有凹槽，凹槽的高度低于阴极炭块间沟槽的高度。
在出铝端的阴极炭块上表面也开有凹槽。
所述的阴极炭块截面形状为方形。
所述的凹槽横向截面形状为方形、梯形、品字形、三角形或圆形等。
所述的阴极炭块彼此间距为30～300mm之间。
所述的阴极炭块的高度可以为300～800mm之间。
所述的阴极炭块的宽度在250～800mm之间。
所述的阴极炭块下面的底部内衬为耐火保温材料。
所述的阴极炭块的端部与侧部内衬之间由浇注料和周围糊捣固连接。
所述的阴极炭块的上表面是平面。
所述的阴极炭块其顶层为TiB2复合层。
本实用新型的特点和效果如下：
本实用新型的阴极结构，阴极炭块之间距离拉大，炭块之间的扎固材料高度低于阴极炭块高度，使阴极间缝出现沟槽，同时阴极炭块中部和两个端部开有凹槽，由于采用以上新结构，电解过程中产生的液态铝能够及时地流到上述凹槽中并储存起来，实现了极间无铝液生产，消除了磁场对电解槽稳定性的影响，电解槽可以在低极距条件下生产，达到了节能的目的。为了增强阴极炭块的湿润性，可以采用TiB2复合阴极，即阴极炭块顶层复合一层TiB2。另外所有凹槽和沟槽都是连通的，因此可以保证凹槽和沟槽中的铝都能流到出铝端，保证了电解槽的正常出铝操作。本实用新型的新型阴极结构，既实现了无铝液、低极距生产，又能在电解槽内储存适量的液态铝液，解决了目前导流槽蓄铝池容量太小，无法储存适量铝液的问题，保证了电解槽的正常出铝操作。
附图说明
图1是本实用新型的新型铝电解槽阴极结构正视图。
图2是本实用新型的新型铝电解槽阴极结构侧视图。
图3是本实用新型的新型铝电解槽阴极凹槽布置图。
图中，1、侧部内衬，2、阴极钢棒，3、阴极炭块，4、阴极炭块中部凹槽，5、阴极炭块间扎固材料，6、底部内衬，7、沟槽，8、阴极炭块端部凹槽，9、阴极炭块间结壳，10、出铝端凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例进行详细说明，但本实用新型的保护范围不受实施例所限。
如图1所示，新型铝电解槽的阴极结构由侧部内衬1、阴极炭块3、阴极炭间扎糊、镁砖等扎固材料5、底部内衬6构成，阴极炭块3之间采用炭间糊、镁砖、碳化硅砖等材料扎固连接，阴极炭块3之间的距离拉大，阴极炭块3彼此间距为30～300mm之间；阴极炭块3之间的扎固材料5的高度低于阴极炭块3的高度，使阴极炭块间出现沟槽7；在阴极炭块的中部开凹槽4，端部开凹槽8，阴极炭块中部凹槽4和端部凹槽8都低于阴极炭块间的沟槽7，为了使凹槽中的铝液汇集到出铝端便于出铝操作，在出铝端阴极炭块也开有出铝端凹槽10。新型电解槽阴极中的所有凹槽和沟槽都是连通的，如图3所示。新型铝电解槽的上部结构与现行工业生产中的电解槽基本相同，侧部内衬1和底部内衬6的结构以及材料选择可以根据不同容量电解槽的热平衡计算获得，并且与现行工业生产中应用的铝电解槽基本相同，这些已经成为比较成熟的技术，这里不再赘述。阴极钢棒2安装在阴极炭块3的底部，阴极钢棒2从电解槽的侧部或底部穿出。
为了增强阴极炭块的湿润性，便于铝液及时流入到凹槽和沟槽中，可以采用阴极炭块顶层为TiB2的复合阴极炭块。
上述的阴极炭块截面形状为方形。凹槽8和10及沟槽7横向截面形状为方形、梯形、品字形、三角形或圆形等。
上述的阴极炭块3彼此间距为30～300mm之间。阴极炭块3的高度可以为300～800mm之间。阴极炭块3的宽度在250～800mm之间。阴极炭块3的上表面是平面。
采用本实用新型的新型铝电解槽，可以实现极间无铝液生产，这样就消除了电磁场对电解槽稳定性的影响，因此电解槽可以降低极距生产。该电解槽由于极间无铝液，电解生产出的铝液需要储藏在电解槽中，本实用新型的新型铝电解槽在阴极中开有很多凹槽，一方面使电解生成的铝液及时流到凹槽中，保证阴极炭块上表面没有铝液，另一方面凹槽的宽度和深度足够储存电解槽一天以上的产铝量。电解槽中的所有凹槽都是连通的，电解槽在出铝过程中，凹槽中储存的铝液能够迅速汇集到出铝端，保证了正常的出铝操作。
采用此种方案设计的电解槽，由于磁场变化对于电解槽稳定性的影响大大降低，从而可以极大的简化母线设计，减少母线的用量，缩短电解槽之间的距离，降低建设费用。
Claims (11)
1、一种新型铝电解槽，它包括上部结构和阴极结构，阴极结构包括槽壳和内衬，其特征在于内衬主要由阴极炭块、侧部内衬、底部内衬以及阴极炭块间扎固材料组成，阴极炭块之间的距离拉大，扎固材料的高度低于阴极炭块的高度，使阴极炭块间出现沟槽；阴极炭块中间部位和两个端部的上表面开有凹槽，凹槽的高度低于阴极炭块间沟槽的高度。
2、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于在出铝端的阴极炭块上表面也开有凹槽。
3、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的阴极炭块截面形状为方形。
4、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的凹槽横向截面形状为方形、梯形、品字形、三角形或圆形。
5、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的阴极炭块彼此间距为30～300mm之间。
6、根据权利要求1或5所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的阴极炭块的高度可以为300～800mm之间。
7、根据权利要求1或5所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的阴极炭块的宽度在250～800mm之间。
8、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的底部内衬为耐火保温材料。
9、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的阴极炭块的端部与侧部内衬之间由浇注料和周围糊捣固连接。
10、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的阴极炭块的上表面是平面。
11、根据权利要求1所述的新型铝电解槽，其特征在于所述的阴极炭块其顶层为TiB2复合层。
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