專利名稱：一種鋁電解槽新型陰極結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋁電解槽結構和電流供給裝置的技術領域，即提供了 一種大型鋁電解槽的陰極結構和母線配置方案。
背景技術：
隨著鋁電解槽系列電流強度的增大，槽內磁場強度越來越大。目 前，磁流體的穩(wěn)定性已成為了限制電解槽擴容和穩(wěn)定生產的主要因 素。為實現(xiàn)電解槽的磁流體的穩(wěn)定，不得不采用大量的槽周圍鋁母線， 以合理分配電流走向，實現(xiàn)槽內磁流體穩(wěn)定。然而大型橫向排列電解 槽內部磁場的分布，其特征是由大型電解槽的結構特點所決定的，它 們決定了電解槽外補償母線的基本布置方式。如中國專利
ZL89108211.5公開的《橫向排列的大型鋁電解槽的母線布局方法》 和ZL89103887. 6公開的《用于鋁電解槽系列的匯流條裝置》，均是采 取進電側大部分母線繞行在電解槽窄端面外側，進電側其余陰極母線 通過電解槽底下匯集到下一個電解槽的方法來對磁場進行補償。中國 專利ZL200510200741. 5公開的《鋁電解槽陰極母線的配置方法》與 上述專利方案基本相同，不同之點，僅僅是使進電側流向煙道端的陰 極母線的電流大于由進電側流向出鋁端的陰極母線的電流。而在電解 槽的出電側，采用小于進電側斷面的陰極母線，在將出鋁端的陰極母 線的電流送入到出鋁端的立柱母母線中的同時；將煙道端的陰極母線
3的電流送入到中間立柱母線中，用以保證立柱母線的電流平衡。
上述方法的目的主要還是補償鋁電解槽內部四個角部的磁場；而 對于鄰列電解槽以及相鄰車間回路電流相互產生磁場的不良影響，如 果僅僅采用上述電解槽陰極母線非對稱配置的方法來進行補償是很
困難的。中國專利ZL03133448.2公開了《一種鋁電解槽系列母線的 配置方法》，它增加了一個副電源，并且在每列電解槽的兩側附近， 另設置一條從副電源引出的用來補償磁場的母線。該母線的電流在其 鄰近的電解槽中所產生的磁場與相鄰列電解槽在該處所產生的磁場 方向相反，從而達到補償兩列電解槽相互產生的不利磁場影響的目 的?，F(xiàn)代的大型鋁電解槽其電流強度已達到300—500KA、甚至更高 的水平，如果采用上述方法，其副電源、補償母線所需要的材料和所 耗費的電能都會是極為巨大的，這顯然在經濟上是不劃算的?？磥磉€ 需要尋求更好的技術方案，才能取得令人滿意的效果。

發(fā)明內容
為了尋求更好的解決補償鋁電解槽內部四個角部磁場和鄰列電 解槽以及相鄰車間回路電流相互產生的磁場的不良影響，本發(fā)明提出 了一種全新的設計方案。它不是采用改變陰極母線的配置方式的方 法；而是對于陰極本身的結構和配置方式進行變革，以達到既能有效 地對上述磁場進行補償；又能大量節(jié)省材料和能耗的雙重目的，從而 產生較大的經濟效益。
本發(fā)明提出了一種鋁電解槽新型陰極結構，包括槽殼、陰極炭塊、
陰極鋼棒、內襯結構，其特征在于分為長、短不同的兩組；
(2) 長陰極炭塊組安裝、布置在電解槽中部并與電解槽短軸相
平行；
(3) 短陰極炭塊組安裝、布置在電解槽兩端并同長陰極炭塊相垂直。
本發(fā)明的鋁電解槽新型陰極結構，其長陰極炭塊的安裝、布置方 式與傳統(tǒng)結構的鋁電解槽相同；而短陰極炭塊則安裝、布置在鋁電解 槽的兩端頭，其軸向與長陰極炭塊相垂直。短陰極炭塊的寬度可長陰 極炭塊的寬度相同；也可以不同。而短陰極炭塊組的總寬度可以與長 陰極炭塊的長度相同；也可以不同。
通常的鋁電解槽的端部內襯由氮化硅結合炭化硅側塊和角塊直 接對接而成。本發(fā)明的鋁電解槽新型陰極結構，則在端部短陰極炭塊 區(qū)的上方設置有特殊保溫區(qū)。由于陰極配置方式的改變造成電解槽角 部的溫度分布情況的改變，與傳統(tǒng)電解槽相比較，兩端部溫度可能會 有所降低，采用與大面不同的、導熱性差一些的炭塊，使特殊保溫區(qū) 的溫度維持在一個適當?shù)姆秶?，既可防止電解槽角部?伸腿"增長； 又有利于形成結殼。致于長、短陰極炭塊組的砌筑方式以及搗糊的搗 固方式均與傳統(tǒng)電解槽的建造工藝相同。
本發(fā)明的鋁電解槽新型陰極結構，其特點在于通過陰極結構和配 置方式的改變以實現(xiàn)槽內磁場的自行補償。即將長陰極炭塊組在槽四 個角部產生的垂直磁場用端頭短陰極炭塊組在角部產生的磁場來進 行補償。由于本發(fā)明實現(xiàn)了槽內自行補償，電解槽周圍的磁場便可實現(xiàn)簡單配置，這不僅是確保了鋁電解槽的穩(wěn)定運行，還可大幅度地節(jié) 省母線的用量，其經濟效益是十分明顯的。


圖1為本發(fā)明的鋁電解槽新型陰極結構和配置方案的俯視圖；圖 2為本發(fā)明中的短陰極炭塊組同其上方的特殊保溫區(qū)的結構示意圖。
上述各圖中，l為短陰極炭塊；2槽殼；3長陰極鋼棒；4長陰極炭塊; 5內襯結構；6特殊保溫區(qū)；7短陰極鋼棒；8常規(guī)側部內襯塊；9特 殊保溫區(qū)保溫型側塊。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明的鋁電解槽新型陰極結構作進一步的 說明和補充。
電解槽的陰極結構包括槽殼2和內襯結構5，先在陰極炭塊組的
下部鋪設幾層熱絕緣材料，通常從上而下包括干粉防滲料、粘土質 隔熱耐火磚、耐溫硅酸鈣板等材料。而后，將陰極炭塊與導電鋼棒組 成陰極炭塊組鋪設在熱絕緣材料層上。本發(fā)明的陰極炭塊組分為長、
短兩種。將長陰極鋼棒3置于長陰極炭塊4中，以搗固的陰極炭糊固 定為一體，再按照與電解槽短軸相平行的方向，從中部向兩側鋪設； 用同樣的方法將短陰極鋼棒7和短陰極炭塊1固定為一體，然后按照 與長陰極炭塊相垂直的方向鋪設在電解槽的兩端。炭塊組之間的縫隙 以底部炭糊填充搗實。通常的鋁電解槽的常規(guī)側部內襯塊9由氮化硅 結合炭化硅側塊和角塊直接對接而成，考慮到本發(fā)明的設計方案可能 會要使兩端的溫度稍有降低，故在端部短陰極炭塊區(qū)的上方設置特殊保溫區(qū)，采用保溫型側塊8，可防止溫度過低，以避免角部的"伸腿"增長。
對于不同規(guī)模的鋁電解槽來說，本發(fā)明的長、短陰極炭塊組規(guī)格 有所不同，下面列舉一些具體的數(shù)據(jù)以作說明
實施例1 300KA鋁電解槽的陰極結構
對于300KA級鋁電解槽來說，長陰極炭塊長為3200—3850毫米， 寬為450—700毫米；短陰極炭塊長為1200—1800毫米，寬為450— 700毫米。整個電解槽短陰極炭塊組數(shù)(M)為4 6組；長陰極炭 塊組數(shù)(N)為24 30組。
實施例2 360KA鋁電解槽的陰極結構
對于360KA級鋁電解槽來說，長陰極炭塊長為3200—3850毫米， 寬為450—700毫米；短陰極炭塊長為1200—1800毫米，寬為450— 700毫米。整個電解槽短陰極炭塊組數(shù)(M)為4 6組；長陰極炭 塊組數(shù)(N)為24 30組。
實施例3 400KA鋁電解槽的陰極結構
對于400KA級鋁電解槽來說，長陰極炭塊長為3200—3850毫米， 寬為450—700毫米；短陰極炭塊長為1200—1800毫米，寬為450— 700毫米。整個電解槽短陰極炭塊組數(shù)(M)為6 8組；長陰極炭 塊組數(shù)(N)為24 32組。
實施例4 500KA鋁電解槽的陰極結構
對于500KA級鋁電解槽來說，長陰極炭塊長為3200—3850毫米，寬為450—700毫米；短陰極炭塊長為1200—1800毫米，寬為450— 700毫米。整個電解槽短陰極炭塊組數(shù)(M)為6 8組；長陰極炭 塊組數(shù)(N)為24 36組。
總之，本發(fā)明既不是采用改變母線配置方案；也不需要增設副電 源和補償母線，只是通過改變陰極結構及其配置方案，便能達到電解 槽磁場自行補償?shù)男Ч?，其效益顯然是十分可觀的，故具有極大的推 廣價值。
權利要求
1. .一種鋁電解槽新型陰極結構，包括槽殼、陰極炭塊、陰極鋼棒、內襯結構，其特征在于(1)將陰極炭塊和陰極鋼棒分為長、短不同的兩組；(2)長陰極炭塊組安裝、布置在電解槽中部并與電解槽短軸相平行；(3)短陰極炭塊組安裝、布置在電解槽兩端并同長陰極炭塊相垂直。
2. 按權利要求1所述的鋁電解槽新型陰極結構，其特征在于所說的短陰極 炭塊的寬度可與長陰極炭塊的寬度相同；也可以不相同。
3. 按權利要求1所述的鋁電解槽新型陰極結構，其特征在于所說的短陰極 炭塊組的總寬度可與長陰極炭塊的長度相同；也可以不相同。
4. 按權利要求1所述的鋁電解槽新型陰極結構，其特征在于所說的短陰極 炭塊組的上方設置有特殊保溫區(qū)。
全文摘要
一種鋁電解槽新型陰極結構，包括槽殼、陰極炭塊、陰極鋼棒、內襯結構，其特征在于(1)將陰極炭塊和陰極鋼棒分為長、短不同的兩組；(2)長陰極炭塊組安裝、布置在電解槽中部并與電解槽短軸相平行；(3)短陰極炭塊組安裝、布置在電解槽兩端并同長陰極炭塊相垂直。本發(fā)明的鋁電解槽新型陰極結構，其特點在于通過陰極結構和配置方式的改變以實現(xiàn)槽內磁場的自行補償。即將長陰極炭塊組在槽四個角部產生的垂直磁場用端頭短陰極炭塊組在角部產生的磁場來進行補償。由于本發(fā)明實現(xiàn)了槽內自行補償，電解槽周圍的磁場便可實現(xiàn)簡單配置，這不僅是確保了鋁電解槽的穩(wěn)定運行，還可大幅度地節(jié)省母線的用量，其經濟效益是十分明顯的。
文檔編號C25C3/08GK101498010SQ20081001030
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權日2008年2月1日
發(fā)明者劉敬雄, 呂定雄, 周錦泉, 戚喜全, 宇 毛, 王德全 申請人:東北大學設計研究院(有限公司)