專利名稱：一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)是一中新型的鋁電解 槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案.
背禁^t:鋁電解槽是用于電解鋁生產(chǎn)的裝備，它的主要功能是在低
壓大電流的作用下，使氧化鋁產(chǎn)生熱電化學(xué)反應(yīng)，生成電解鋁液。 現(xiàn)通用的鋁電解槽，由陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)兩大部分組成。 鋁電解陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，它的作用是提供一個(gè)傳導(dǎo)強(qiáng)大電流使氧化鋁生成 電解鋁的陰極熔池。其中由陰極碳?jí)K及陰極鋼棒和搗固糊砌筑而成的陰極熔 池的上表面為水平面，是實(shí)現(xiàn)電解槽陰極導(dǎo)電、熔池功能的主要工作面。
在電解槽啟動(dòng)通入電流進(jìn)入工況狀態(tài)下后，由于陽(yáng)極和陰極之間的低電 壓、大電流的作用，固體氧化鋁溶解，在熔融冰晶石熔體中，導(dǎo)入直流電及 熱平衡狀態(tài)下生成電解質(zhì)，隨即在陽(yáng)極碳?jí)K和陰極碳?jí)K之間發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)，在陽(yáng)極上得到氣態(tài)物質(zhì)，陰極上得到液態(tài)鋁。
在電解過(guò)程中，由于鋁液的比重大于電解質(zhì)向下沉淀，依附在陰極上表 面和電解質(zhì)(即液態(tài)氧化鋁)下表面之間，形成一層鋁液層，鋁液界面在電 解槽內(nèi)的高度，隨著鋁液界面水平的增高，在電解磁場(chǎng)的作用下，這種鋁液 層在強(qiáng)大磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生磁旋流，迫使陽(yáng)極和陰極極之間的極距抬高， 造成電解質(zhì)厚度加大，因而使電解槽的電壓降升高，使電解鋁工藝電耗增大。
通常每增高一厘米電解質(zhì)的厚度，其電阻壓降約在120mV左右，致使每 噸鋁多耗電400kwh左右，這種由于產(chǎn)成鋁在電解槽內(nèi)鋁液界面升高，而產(chǎn) 生的電解質(zhì)厚度增高的電解工藝電阻耗，是國(guó)內(nèi)外電解鋁行業(yè)都在想辦法予 以降低的電解鋁生產(chǎn)電耗。目前國(guó)內(nèi)外電解鋁行業(yè)參照其它一些冶金爐的設(shè)計(jì)思路，提出一種在電 解槽上設(shè)置上一個(gè)產(chǎn)成鋁鋁液盛鋁槽，然后再在電解槽熔池底面，也就是陰 極碳?jí)K上表面中心線位置上設(shè)置上一條由電解槽一端向帶有產(chǎn)成鋁盛鋁槽 一端沿長(zhǎng)度方向傾斜的鋁液導(dǎo)流槽，致使電解過(guò)程中產(chǎn)生的鋁液能夠順著這 條導(dǎo)流槽而流入產(chǎn)成鋁盛鋁槽。使電解槽中的鋁液高度保持較低水平。以達(dá) 到降低極距,節(jié)約電耗的目的.
這種在陰極內(nèi)襯水平上表面設(shè)置有一定坡度并沿長(zhǎng)度方向傾斜的鋁液 導(dǎo)流漕的設(shè)計(jì)的方案，意圖是將電解生成的鋁液先匯聚到導(dǎo)流漕中，再將鋁 液導(dǎo)流入盛鋁槽的設(shè)計(jì)方案雖然可行，但由于陰極材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、砌筑工 藝和使用效果等多方面的影響， 一直停留在試驗(yàn)探討階段，未加以實(shí)施，其 中主要原因是，陰極內(nèi)襯上表面的鋁液，特別是離導(dǎo)流槽較遠(yuǎn)的電解槽側(cè)部 陰極碳?jí)K上的鋁液，不能全部流入導(dǎo)流糟，并沿導(dǎo)流槽進(jìn)入盛鋁槽。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案只在陰極上表面沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有一條 鋁液導(dǎo)流槽，而產(chǎn)成鋁液不能全部匯集，并沿其導(dǎo)流槽流入盛鋁槽所造成的 缺失，本發(fā)明特提出了一種陰極碳?jí)K上表面有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)主要用陰極鋼棒、陰極碳?jí)K、倒 部碳?jí)K、搗固糊料、防滲漏料及可濕潤(rùn)陰極硼化鈦等材料砌筑而成，該結(jié)構(gòu) 的特征是在鋁電解槽陰極內(nèi)襯上表面，在沿陰極內(nèi)襯一端向出鋁端口傾斜 的縱向鋁液主導(dǎo)流槽側(cè)面，設(shè)置有若干條與有傾斜坡度的鋁液分支導(dǎo)流槽， 使電解過(guò)程中陰極表面上的相當(dāng)一部分產(chǎn)成鋁液能夠先流入鋁液分支導(dǎo)流槽 后再流入鋁液導(dǎo)主流槽，然后再流入鋁液產(chǎn)成鋁盛鋁槽。根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案， 一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)鋁液分支導(dǎo) 流槽可設(shè)置在相鄰兩碳?jí)K搗固糊料的上端，其水平中心線與縫間糊的水平中 心線相互重疊，其各鋁液分支導(dǎo)流槽底部的坡度應(yīng)與主鋁液導(dǎo)流槽的傾斜坡 度相互對(duì)應(yīng)，由陰極碳?jí)K上表面高處點(diǎn)向所對(duì)應(yīng)的主鋁液導(dǎo)流槽一側(cè)傾斜， 以使每個(gè)陰極碳?jí)K上表面的鋁液先流入鋁液分支導(dǎo)流槽，再流入主鋁液導(dǎo)流很。
根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案， 一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)整個(gè)陰極內(nèi) 襯上表面可成水平設(shè)計(jì)布置，在電解過(guò)程當(dāng)中陰極內(nèi)襯上表面與陽(yáng)極碳?jí)K下 表面整體相互平行。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案， 一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)鋁液導(dǎo)流槽
的斷面可設(shè)計(jì)成u形、矩形或v形。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案， 一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的陰極內(nèi)襯 上表面可涂有硼化鈦，可濕潤(rùn)陰極涂層。
依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案， 一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)每個(gè)陰極碳 塊的水平投影應(yīng)與所對(duì)應(yīng)的上部陽(yáng)極碳?jí)K的水平投影面相對(duì)應(yīng)，其分支導(dǎo)流 槽和陽(yáng)極碳?jí)K之間的縫隙所對(duì)應(yīng)。
采用上述有鋁液分支導(dǎo)流槽的鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，可以 使電解槽內(nèi)的產(chǎn)成鋁液能夠順利的通過(guò)鋁液分支導(dǎo)流槽和主導(dǎo)流槽流入設(shè) 置在電解槽一端的盛鋁槽。以便用降低電解槽內(nèi)產(chǎn)成鋁液高度層的手段，減 少鋁液層磁場(chǎng)和磁旋流的對(duì)電解質(zhì)產(chǎn)生的影響，通過(guò)降低電解槽內(nèi)電解質(zhì)層 高度，達(dá)到降低電解鋁槽內(nèi)工藝生產(chǎn)中的電阻值、電壓降值的無(wú)功電耗。即 采用低極距電解槽生產(chǎn)電解鋁。說(shuō)明書附圖

圖l: 一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯上表面圖； 圖2: —種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯局部斷面圖； 圖3: —種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯陰極碳?jí)K中縫與分支導(dǎo)流槽斷 面圖。
其中， 一種圖中所示1、電解槽鋼殼體；2、陰極鋼棒；3、側(cè)部碳?jí)K搗 固料；4、陰極碳?jí)K；5、盛鋁槽；6、分支導(dǎo)流槽；7、主導(dǎo)流槽；8、可濕 潤(rùn)陰極涂料；9、主導(dǎo)流槽底部；10、縫間搗固糊；11、防滲漏料層；12、 分支導(dǎo)流槽底部。
具體實(shí)施方案 一種陰極碳?jí)K上表面帶有鋁液分支導(dǎo)流槽(6)的陰極內(nèi) 襯結(jié)構(gòu)是在原鋁電解槽有導(dǎo)流槽(7)的鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 的，其施工砌筑工藝方法與普通電解槽陰極內(nèi)襯基本相同，用陰極鋼棒(2)、 陰極碳?jí)K(4)、側(cè)部碳?jí)K(3)、搗固糊料(10)、防滲漏料(11),可濕潤(rùn)陰 極硼化鈦涂料(8)等材料砌筑而成。
在鋁電解槽槽體防滲漏層(11)上一端按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求先砌筑好產(chǎn)成鋁 鋁液盛鋁槽(5)，然后在槽體防滲漏層(11)上表面，將加工好的陰極碳?jí)K (4)，先由帶有盛鋁槽(5) —端向另一端砌筑以保證主導(dǎo)流槽(7)出口與 盛鋁槽(5) 口的對(duì)接。
鋁液分支導(dǎo)流槽(6)可設(shè)置在相鄰兩碳?jí)K(4)縫間搗固糊料(10)的 上面，其各鋁液分支導(dǎo)流(6)槽底部的坡度應(yīng)與主鋁液導(dǎo)流槽(7)的傾斜 坡度相互對(duì)應(yīng)，各相鄰分支導(dǎo)流槽(6)之間的高差相等，由陰極碳?jí)K(4) 上表面高處點(diǎn)向所對(duì)應(yīng)的主鋁液導(dǎo)流槽(7) —側(cè)傾斜，以致使每個(gè)陰極碳?jí)K(4)上表面的鋁液能先流入鋁液分支導(dǎo)流槽(6),再流入主鋁液導(dǎo)流槽 (7)。為保證砌筑質(zhì)量，應(yīng)用樣桿和樣板隨時(shí)檢査分流槽(6)的坡度斜率 和斷面形狀。鋁液導(dǎo)流槽(6) (7)的斷面可設(shè)計(jì)成U形、矩形或V形。為 了主導(dǎo)流槽(7)和分支導(dǎo)流槽(6)之間搗固糊(10)結(jié)合緊密，以及為了 減少陰極碳?jí)K(4)中部開主導(dǎo)流槽后，電解過(guò)程中熱應(yīng)力對(duì)陰極碳?jí)K(4) 斷面變化的影響，建議設(shè)計(jì)中應(yīng)采用陰極碳?jí)K(4)和陰極鋼棒(2)中部斷 開設(shè)計(jì)。
帶有分支導(dǎo)流槽(6)的鋁電解槽陰極內(nèi)襯整體上表面可成水平設(shè)計(jì)布 置，致使在電解過(guò)程當(dāng)中，陰極內(nèi)襯上表面與陽(yáng)極碳?jí)K下表面整體相互平行。 在設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到每個(gè)陰極碳?jí)K(4)的水平投影應(yīng)與所對(duì)應(yīng)的上部陽(yáng)極碳?jí)K的 水平投影面相對(duì)應(yīng)，其分支導(dǎo)流槽和陽(yáng)極碳?jí)K之間的縫隙水平投影相對(duì)應(yīng)。 帶有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯上表面可涂有硼化鈦可濕潤(rùn)陰極涂層。 帶有鋁液分支導(dǎo)流槽(6)的陰極內(nèi)襯在使用投入生產(chǎn)后在換極時(shí)，不 僅可以對(duì)分支導(dǎo)流槽(6)進(jìn)行清理，還可以通過(guò)分支導(dǎo)流槽對(duì)主導(dǎo)流槽(7) 進(jìn)行清理。
一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，在電解槽 內(nèi)陰極碳?jí)K上表面鋁液主導(dǎo)流槽兩側(cè)，設(shè)置有鋁液分支導(dǎo)流槽，電解槽內(nèi)產(chǎn) 成的鋁液能夠順利及時(shí)的通過(guò)鋁液分束導(dǎo)流槽和主導(dǎo)流槽流入設(shè)置在電解槽 一端的盛鋁槽內(nèi)。這樣就可以用降低電解槽內(nèi)產(chǎn)成鋁液高度層的手段，減少 鋁液層磁場(chǎng)和磁旋流的對(duì)電解質(zhì)產(chǎn)生的影響，來(lái)實(shí)現(xiàn)降低電解槽內(nèi)的極距， 減少電阻值及電壓降值對(duì)電耗的損失，從而達(dá)到降低電解鋁生產(chǎn)工藝電耗的 目的。
權(quán)利要求
1、一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)主要用陰極鋼棒、陰極碳?jí)K、側(cè)部碳?jí)K、搗固糊料、防滲漏料及可濕潤(rùn)陰極硼化鈦等材料砌筑而成，該結(jié)構(gòu)的特征是在鋁電解槽陰極內(nèi)襯上表面，在沿陰極內(nèi)襯一端向出鋁端口傾斜的縱向鋁液主導(dǎo)流槽側(cè)面，設(shè)置有若干條與有傾斜坡度的鋁液分支導(dǎo)流槽，使電解過(guò)程中陰極表面上的相當(dāng)一部分產(chǎn)成鋁液能夠先流入鋁液分支導(dǎo)流槽后再流入鋁液導(dǎo)主流槽，然后再流入鋁液產(chǎn)成鋁盛鋁槽。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其 結(jié)構(gòu)特征是鋁液分支導(dǎo)流槽可設(shè)置在相鄰兩碳?jí)K搗畫糊料的上端，其水 平中心線與縫間糊的水平中心線相互重疊,其各鋁液分支導(dǎo)流槽底部的坡 度應(yīng)與主鋁液導(dǎo)流槽的傾斜坡度相互對(duì)應(yīng)，由陰極碳?jí)K上表面高處點(diǎn)向所 對(duì)應(yīng)的主鋁液導(dǎo)流槽一側(cè)傾斜，以使每個(gè)陰極碳?jí)K上表面的鋁液先流入鋁 液分支導(dǎo)流槽，再流入主鋁液導(dǎo)流槽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其 結(jié)構(gòu)特征是整個(gè)陰極內(nèi)襯上表面可成水平設(shè)計(jì)布置，在電解過(guò)程當(dāng)中陰 極內(nèi)襯上表面與陽(yáng)極碳?jí)K下表面整體相互平行。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其 結(jié)構(gòu)特征是鋁液導(dǎo)流槽的斷面可設(shè)計(jì)成U形、矩形或V形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其 結(jié)構(gòu)特征是陰極內(nèi)襯上表面可涂有棚化鈦可濕潤(rùn)陰極涂層。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其 結(jié)構(gòu)特征是每個(gè)陰極碳?jí)K的水平投影應(yīng)與所對(duì)應(yīng)的上部陽(yáng)極碳?jí)K的水 平投影面相對(duì)應(yīng)，其分支導(dǎo)流槽和陽(yáng)極碳?jí)K之間的縫隙所對(duì)應(yīng)。
全文摘要
一種有鋁液分支導(dǎo)流槽的鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，在電解槽內(nèi)陰極碳?jí)K上表面鋁液主導(dǎo)流槽兩側(cè)，設(shè)置有鋁液分支導(dǎo)流槽，電解槽內(nèi)產(chǎn)成的鋁液能夠順利及時(shí)的通過(guò)鋁液分支導(dǎo)流槽和主導(dǎo)流槽流入設(shè)置在電解槽一端的盛鋁槽內(nèi)。這樣就可以用降低電解槽內(nèi)產(chǎn)成鋁液高度層的手段，減少鋁液層磁場(chǎng)和磁旋流的對(duì)電解質(zhì)產(chǎn)生的影響，來(lái)實(shí)現(xiàn)降低電解槽內(nèi)的極距，減少電阻值及電壓降值對(duì)電耗的損失，從而達(dá)到降低電解鋁生產(chǎn)工藝電耗的目的。
文檔編號(hào)C25C3/00GK101555605SQ20081008953
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者偉 高, 高德金 申請(qǐng)人:偉 高