專利名稱：一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)造與電解鋁的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)同通用的鋁電解槽陰極導(dǎo)電內(nèi)襯結(jié)構(gòu)由鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)由電解槽鋼殼體、保 溫層、耐火層、底部防滲漏料層、側(cè)部碳?jí)K、搗固糊料、陰極鋼棒、陰極碳?jí)K組合砌筑所構(gòu)成， 在鋁電解槽鋼殼體內(nèi)，保溫層、防滲漏料層上，環(huán)周側(cè)部碳?jí)K的中部，鋁液熔池的底部，在相 鄰兩碳?jí)K之間采用縫間糊搗固連接填充，將多個(gè)陰極碳?jí)K搗固砌筑成的一個(gè)整體陰極內(nèi)襯 導(dǎo)電層。在電解生產(chǎn)過(guò)程中，電解鋁液熔池內(nèi)的鋁液和的電解槽陰極內(nèi)襯導(dǎo)電層構(gòu)成一個(gè) 陰極導(dǎo)電體。由氧化鋁電解質(zhì)經(jīng)電解產(chǎn)成的電解鋁液，在鋁電解過(guò)程中不僅有著導(dǎo)電和保 護(hù)陰極碳?jí)K的作用，還有著調(diào)節(jié)電解槽溫度，維持電解槽熱平衡，加熱陰極碳?jí)K，提高其導(dǎo) 電性能的作用，現(xiàn)同通用的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，主要存在以下幾個(gè)缺點(diǎn) 1、電解槽內(nèi)的鋁液置于陰極碳?jí)K上表面，電解槽陰極碳?jí)K上下部之間溫度差較 大，陰極內(nèi)襯整體熱平衡難以實(shí)現(xiàn)，造成陰極碳?jí)K的自身的電阻較高，槽底電壓降升高；
2、電解槽熔池內(nèi)作為陰極導(dǎo)電體的鋁液只和陰極碳?jí)K內(nèi)襯上表面接觸，陰極碳?jí)K 的導(dǎo)電面積較小，造成陰極碳?jí)K內(nèi)襯整體結(jié)構(gòu)導(dǎo)電效率低下，電解電流密度難以提高；
3、電解槽陰極碳?jí)K之間連接采用縫間糊搗固結(jié)合，由于材料的理化性能不同，兩 碳?jí)K連接處易產(chǎn)生鋁液和電解質(zhì)的滲漏；造成陰極鋼棒的熔斷以及漏槽事故的發(fā)生。陰極 碳?jí)K之間采用縫間糊搗固連接，不僅搗固工藝復(fù)雜，而且槽陰極內(nèi)襯使用壽命較短。
4、電解槽陰極碳?jí)K上表面設(shè)置為水平面，在生產(chǎn)過(guò)程中，電解槽陰極內(nèi)襯上部的 鋁液，在磁場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生鋁液磁旋流，造成鋁液的波動(dòng)，從而造成電解質(zhì)極距的設(shè)定 增高，電壓設(shè)定加大，致使電解鋁的工藝電耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)通用鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)存在的上述缺點(diǎn)，在電解槽設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用 電解溶池內(nèi)產(chǎn)成鋁液自身的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)于其他材料的特點(diǎn)，提高陰極碳?jí)K的導(dǎo)電率， 減少鋁液磁旋流波動(dòng)對(duì)電解極距設(shè)定的負(fù)面影響，降低鋁電解槽陰極內(nèi)襯的電阻值和電壓 降以及電耗損失，延長(zhǎng)鋁電解槽的使用壽命，降低鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)的制作生產(chǎn)和維修成 本，結(jié)合鋁電解槽結(jié)構(gòu)大型化，功能多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，和現(xiàn)有的新材料技術(shù)，本發(fā)明設(shè)計(jì) 出 一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。 —種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)所采用的技術(shù)方案是電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)由電 解槽鋼殼體、保溫層、耐火層、防滲漏料層、側(cè)部碳?jí)K、陰極碳?jí)K和陰極碳?jí)K構(gòu)造而成，在防 滲漏層上設(shè)置有陰極碳?jí)K支撐凸臺(tái)，陰極碳?jí)K的底部構(gòu)置在陰極碳?jí)K支撐凸臺(tái)上，相鄰的 陰極碳?jí)K側(cè)部之間設(shè)置有鋁液可上下流通的間隙，防滲漏層上部與陰極碳?jí)K底部之間設(shè)置 有鋁液流通槽。
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依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案陰極碳?jí)K和陰極鋼棒斷面可以是矩形或是圓形，陰極鋼棒安 裝在陰極碳?jí)K內(nèi)部，以防止鋁液和電解質(zhì)的侵蝕。 依據(jù)上述設(shè)計(jì)方案在電解槽內(nèi)左右兩側(cè)部碳?jí)K墻體中間，陰極碳?jí)K可以是通長(zhǎng) 的一塊，或從中間斷開(kāi)分為左右兩塊。 —種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，在鋁電解生產(chǎn)時(shí)，電解槽溶池內(nèi)的鋁液能將陰 極碳?jí)K環(huán)周加熱，使陰極碳?jí)K電阻率下降，陰極碳?jí)K與鋁液接觸的傳導(dǎo)電流表面積加大，提 高鋁液導(dǎo)電的電流密度；利用電解槽熔池底部產(chǎn)生的的鋁液磁旋流起到清理沖刷沉積物的 作用，同時(shí)陰極碳?jí)K又可對(duì)年陰極碳?jí)K低部以上的鋁液磁旋流起阻隔作用，減少鋁液與電 解質(zhì)界面之間的水平波動(dòng)，達(dá)到降低電解極距和低電壓設(shè)定效果，實(shí)現(xiàn)減少電解鋁生產(chǎn)電 耗的目的。


—種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)理解其特點(diǎn)則更加明了。
圖1 :一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)第一個(gè)實(shí)施例附圖縱剖面構(gòu)造圖； 圖2:圖2是圖1的I——I的剖視圖。
圖3 :—種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)第二個(gè)實(shí)施例附圖縱剖面構(gòu)造圖；
圖4:圖4是圖3的C——C的剖視圖。
上述圖中序號(hào)所示 1電解槽鋼殼體、2保溫層、3耐火層、4底部防滲漏料層、5側(cè)部碳?jí)K墻體、6陰極鋼 棒、7陰極碳?jí)K、8凸臺(tái)、9鋁液、10鋁液流通槽、11電解質(zhì)、12流通清理孔。
具體實(shí)施例方式
—種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)通用的鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)和材料基 礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)而來(lái)，其施工砌筑工藝仍可按現(xiàn)現(xiàn)通用的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn) 行。 如圖l和圖2所示，在實(shí)施例一中，鋁電解槽陰極內(nèi)襯中的陰極碳?jí)K(7)為矩型， 陰極鋼棒(6)為圓型，陰極鋼棒(6)最好帶有一定的錐度，二者之間可采用碳膠泥進(jìn)行擠壓 黏結(jié)，陰極鋼棒(6)和陰極碳?jí)K(7)之間也可以采用螺紋連接，二者之間可以涂抹上導(dǎo)電 膠，以減少界面結(jié)合電阻。 如如圖3和圖4所示，在另一實(shí)施例中，鋁電解槽陰極內(nèi)襯中的陰極碳?jí)K(7)為圓 型，同一中心線上的陰極碳?jí)K(7)分為兩段，中間留有一定的間隙，以減少和消除陰極碳?jí)K 在電解過(guò)程中的熱應(yīng)力，防止陰極碳?jí)K(7)的斷裂和電解槽殼(1)的外漲變型。
陰極碳?jí)K(7)可采用石墨化材料，外表面可涂硼化鈦涂層。 底部防滲漏層(4)可采用碳素?fù)v固糊進(jìn)行搗制扎固，也可采用碳化硅或氮化硅結(jié) 合碳化硅等抗鋁液沖刷和電解質(zhì)(11)侵蝕的材料制成。 底部防滲漏層(4)上的用于支撐陰極碳?jí)K的凸臺(tái)(8)可用碳化硅或碳素材料預(yù)制 而成，也可在搗固施工時(shí)砌筑而成，左右兩側(cè)的鋁液流通槽(10)可以相互貫通。
陰極碳?jí)K(7)和側(cè)部碳?jí)K墻體(5)結(jié)合處砌筑時(shí)一定要用搗固填充料搗實(shí)，防止 鋁液(9)或電解質(zhì)(11)滲漏。相鄰兩陰極碳?jí)K(7)之間間隙處在搗固砌筑時(shí)可加裝臨時(shí)
4鋼模。用于保證砌筑質(zhì)量。 在電解槽端部鋁液流通槽(10)的兩端，設(shè)置有流通清理孔(12)，用于電解槽檢修 和焙燒時(shí)清理排渣，平時(shí)不用時(shí)，用搗固料扎固密封死，并經(jīng)常檢查，防止?jié)B漏。
權(quán)利要求
一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)由電解槽鋼殼體(1)、保溫層(2)、耐火層(3)、防滲漏料層(4)、側(cè)部碳?jí)K墻體(5)、陰極鋼棒(6)和陰極碳?jí)K(7)構(gòu)造而成，其特征是在防滲漏層(4)上設(shè)置有陰極碳?jí)K(7)支撐凸臺(tái)(8)，陰極碳?jí)K(7)的底部構(gòu)置在陰極碳?jí)K支撐凸臺(tái)(8)上，相鄰的陰極碳?jí)K(7)側(cè)部之間設(shè)置有鋁液(9)可上下流通的間隙，防滲漏層(4)上部與陰極碳?jí)K(7)底部之間設(shè)置有鋁液流通槽(10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其特征是陰極鋼棒(6) 安裝在陰極碳?jí)K(7)內(nèi)部，以防止鋁液(9)和電解質(zhì)(11)的侵蝕。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其特征是在電解槽內(nèi)左 右兩側(cè)部碳?jí)K(5)墻體中間，陰極碳?jí)K(7)可以是通長(zhǎng)的一塊，或從中間斷開(kāi)分為左右兩 塊。
全文摘要
一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)其特征是在防滲漏層上設(shè)置有陰極碳?jí)K支撐凸臺(tái)，陰極碳?jí)K的底部構(gòu)置在陰極碳?jí)K支撐凸臺(tái)上，相鄰的陰極碳?jí)K側(cè)部之間設(shè)置有鋁液可上下流通的間隙，防滲漏層上部與陰極碳?jí)K底部之間設(shè)置有鋁液流通槽。在鋁電解生產(chǎn)時(shí)，電解槽溶池內(nèi)的鋁液能將陰極碳?jí)K環(huán)周加熱，使陰極碳?jí)K電阻率下降，陰極碳?jí)K與鋁液接觸的傳導(dǎo)電流表面積加大，提高鋁液導(dǎo)電的電流密度；利用電解槽熔池底部產(chǎn)生的的鋁液磁旋流起到清理沖刷沉積物的作用，同時(shí)陰極碳?jí)K又可對(duì)年陰極碳?jí)K低部以上的鋁液磁旋流起阻隔作用，減少鋁液與電解質(zhì)界面之間的水平波動(dòng)，達(dá)到降低電解極距和低電壓設(shè)定效果，實(shí)現(xiàn)減少電解鋁生產(chǎn)電耗的目的。
文檔編號(hào)C25C3/08GK101724858SQ20081016757
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者高偉, 高德金 申請(qǐng)人:高德金