專利名稱：電解槽出電結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解槽出電結(jié)構(gòu)，屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁電解槽的穩(wěn)定性與水平電流及垂直磁場有密切的關(guān)系，最大限度地減小水平電流能明顯提高電解槽的穩(wěn)定性及電流效率，降低能耗。特別是在電解槽大型化和電流強(qiáng)化的大趨勢下，電解槽穩(wěn)定性的研究已成為電解槽的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中越來越重要的課題之一。從理論上來說，電解槽的不穩(wěn)定是由鋁液中的水平電流和垂直磁場作用產(chǎn)生的電
磁力引起的，即F = JB。寫成三個(gè)方向的分量的形式則變成 Fx = JyBz - JzBy
Fy = JzBx - JxBz(I)
Pz = JxBy - JyBx
當(dāng)Jx = O且辦=0時(shí)，則上述公式變?yōu)?br> Fx ; -JzBy
(2)
Fy = JzBxK J
式中p是電磁力是電流密度是磁場強(qiáng)度；;^、z分別指電解槽的長軸方向、短軸方向和垂直方向。從上面公式可以看出，當(dāng)電解槽水平電流值JX,辦均為O時(shí)，電磁力i 將不受垂直
方向的磁場Bz的影響。因此只要能把鋁液層短軸方向的水平電流控制得很小，即使磁環(huán)境稍差一些，電解槽仍可以比較穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)，也就是說電解槽受垂直磁場的影響將變小。由于電解槽鋁液層中長軸方向水平電流Λ很小，基本可以不予考慮，因此重點(diǎn)關(guān)注的是吞，即鋁液層短軸方向的水平電流，下文所說水平電流均指辦。傳統(tǒng)陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽中，以貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的420kA電解槽為例，在電解槽陰極裝置不做任何優(yōu)化的情況下，陰極壓降在292mV，水平電流最大值在5000A/m2左右，平均值在2721A/m2，如圖I所示。水平電流和陰極壓降是一對矛盾，通常一方的減小會以另一方的增加為代價(jià)，為了達(dá)到既降低陰極壓降，又減小水平電流的目的，統(tǒng)一電解槽陰極壓降和水平電流之間的矛盾，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種底部出電陰極結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種新的電解槽出電結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的水平電流大、電解槽運(yùn)行穩(wěn)定性差等不足。為了解決所述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案它包括陰極炭塊、陰極鋼棒、鋼棒糊、出電鋼棒，出電鋼棒設(shè)置在電解槽底部，方向向下。在陰極炭塊底部，橫向放置的陰極鋼棒與垂直放置的出電鋼棒相連接。 陰極鋼棒在出電端 兩足iX - <r ￡1 < — X —和< W < 2H ◎其中L為陰極鋼棒2
^-O
4sa^as
的長度，LI為出電鋼棒4的寬度中心線到陰極鋼棒2的長度中心線之間的距離，H為陰極鋼棒2的高度，W為出電鋼棒4的寬度。本發(fā)明采用了電解槽底部出電陰極結(jié)構(gòu)，把傳統(tǒng)的從電解槽兩側(cè)出電改為從電解槽底部出電，達(dá)到既降低陰極壓降又減小電解槽水平電流的目的。應(yīng)用范圍本發(fā)明既能降低電解槽陰極電壓，同時(shí)又能大幅度地減小電解槽水平電流，對于增強(qiáng)電解槽的穩(wěn)定性和降低電解槽的直流電耗有非常明顯的作用，因此具有較高的實(shí)用價(jià)值，值得推廣。


圖I為傳統(tǒng)陰極結(jié)構(gòu)水平電流分布示意圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖、主視圖3為圖2的A— A剖視圖4為圖2的B— B剖視圖5為發(fā)明的陰極結(jié)構(gòu)水平電流分布示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施實(shí)例
如圖2、3、4所示,它包括陰極炭塊I、陰極鋼棒2、鋼棒糊3、出電鋼棒4,出電鋼棒4設(shè)置在電解槽底部，方向向下。在陰極炭塊底部，橫向放置的陰極鋼棒2與垂直放置的出電鋼棒4相連接，11 =Y, W = Hd公式中，L為陰極鋼棒2的長度，LI為出電鋼棒4的寬度中心線到陰極
鋼棒2的長度中心線之間的距離，H為陰極鋼棒2的高度，W為出電鋼棒4的寬度。本發(fā)明把電解槽傳統(tǒng)的從側(cè)部出電的陰極結(jié)構(gòu)改為了從電解槽底部出電的陰極結(jié)構(gòu)，這種方式縮短了電流流經(jīng)電解槽的路徑，因此可以達(dá)到降低陰極的目的。同時(shí)，由于采用了底出電，因此它能很好地抑制電流在電解槽中往外流，能夠大幅度地降低水平電流。從計(jì)算結(jié)果來看，采用本結(jié)構(gòu)以后，電解槽陰極壓降由原來292mV降低至了 235mV，同時(shí)鋁液層的水平電流也得到了顯著降低，其平均值由原來的2721 A/m2降低至了 423A/m2 (如圖5所示)。
權(quán)利要求
1.一種電解槽出電結(jié)構(gòu)，它包括陰極炭塊(I)、陰極鋼棒(2)、鋼棒糊(3)、出電鋼棒(4)，其特征在于出電鋼棒(4)設(shè)置在電解槽底部，方向垂直向下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解槽出電結(jié)構(gòu)，其特征在于在陰極炭塊(I)底部，橫向放置的陰極鋼棒(2)與垂直放置的出電鋼棒(4)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解槽出電結(jié)構(gòu)，其特征在于陰極鋼棒在出電端滿足.-x-<￡l <-x-，其中L為陰極鋼棒2的長度，LI為出電鋼棒4的寬度中心線到陰極鋼3 23 2棒2的長度中心線之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解槽出電結(jié)構(gòu)，其特征在于陰極鋼棒在出電端滿足 O IJL <W <2H，其中，H為陰極鋼棒2的高度，W為出電鋼棒4的寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電解槽出電結(jié)構(gòu)，它包括陰極炭塊(1)、陰極鋼棒(2)、鋼棒糊(3)、出電鋼棒(4)，出電鋼棒(4)設(shè)置在電解槽底部，方向垂直向下。在陰極炭塊(1)底部，橫向放置的陰極鋼棒(2)與垂直放置的出電鋼棒(4)相連接。本發(fā)明既能降低電解槽陰極電壓，同時(shí)又能大幅度地減小電解槽水平電流，對于增強(qiáng)電解槽的穩(wěn)定性和降低電解槽的直流電耗有非常明顯的作用，因此具有較高的實(shí)用價(jià)值，值得推廣。
文檔編號C25C3/08GK102925924SQ201110226569
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者劉正, 郭海龍 申請人:貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司