專利名稱：電解槽陽(yáng)極配置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽陽(yáng)極配置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
我國(guó)鋁電解工業(yè)自20世紀(jì)80年代后，國(guó)內(nèi)在引進(jìn)消化、試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)電解鋁廠不同建設(shè)規(guī)模的經(jīng)濟(jì)合理性，相應(yīng)開發(fā)應(yīng)用了 75 165kA、180 240kA、280 320kA、350kA 400kA等多種預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽生產(chǎn)技術(shù)。近年來(lái)，國(guó)際大型鋁業(yè)公司已完成了 300kA向350kA電流的強(qiáng)化過(guò)程并開始接近400kA，同時(shí)開始研究開發(fā)400 500kA大型預(yù)焙槽技術(shù)。20世紀(jì)90年代以前，世界先進(jìn)電解鋁生產(chǎn)技術(shù)主要集中在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，如法鋁、挪威海德魯公司、加鋁、美鋁等大型企業(yè)集團(tuán)，主要槽型為AP18、AP30和HAL230、HAL275 等。特別是法鋁公司的AP30技術(shù)，在較多的新建鋁廠中被廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，法鋁公司不斷對(duì)AP30技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，使其實(shí)際運(yùn)行電流到達(dá)到380kA，電流效率94. 8%，陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)O. 047，噸鋁直流電耗13320kW/h，工廠產(chǎn)能提高了 25%以上。1989年法鋁建設(shè)3臺(tái)大型試驗(yàn)槽，啟動(dòng)時(shí)電流強(qiáng)度約為380kA，1995年達(dá)到400kA，至2000年達(dá)到500kA，2001年發(fā)表了試驗(yàn)成果，聲稱可以用這種AP50技術(shù)，建設(shè)單系列鋁廠，使其產(chǎn)能達(dá)到500kt/a。海德魯公司于2004年開始開發(fā)450kA電解槽，2008年5月在Ardal Referencecenter建成啟動(dòng)了 6臺(tái)試驗(yàn)槽,啟動(dòng)初期運(yùn)行電流為420kA。電解槽采用40組單陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極尺寸約為1750 X 700mm，陽(yáng)極電流密度O. 85 0. 92A/cm2。2006年12月俄羅斯鋁業(yè)公司2臺(tái)400kA試驗(yàn)槽投產(chǎn)。俄羅斯鋁公司確定在Taishet電解鋁廠使用RA 400電解槽建設(shè)產(chǎn)能75萬(wàn)噸/年系列，計(jì)劃09年出鋁，2011年完成?？v觀全球，目前國(guó)際鋁電解技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是鋁電解槽向大容量、高電流密度、高技術(shù)的方向發(fā)展，其目的是降低噸鋁投資、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、給鋁廠帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)效益。為了獲得最佳的投資效益和最高與最快的回報(bào)率，通常的做法是基于增加運(yùn)行電流和提聞電解槽的單位面積廣招量。增加運(yùn)行電流牽連到陽(yáng)極的電流密度的提高，從而帶來(lái)尺寸的變化。目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的陽(yáng)極尺寸長(zhǎng)度在145(Tl700mm，寬度在66(T850mm之間。陽(yáng)極電流密度在0.7 lA/cm2。當(dāng)陽(yáng)極電流密度提高到一定階段時(shí)，對(duì)于陽(yáng)極制造的質(zhì)量要求就變得非常苛刻而難于達(dá)到。因此，根據(jù)實(shí)際陽(yáng)極的生產(chǎn)情況，目前大多數(shù)電解槽的陽(yáng)極電流密度在0.7、.9A/cm2之間，最高的達(dá)到lA/cm2。當(dāng)陽(yáng)極不能承受高的電流時(shí)，就需要去改變陽(yáng)極的尺寸來(lái)適應(yīng)。而陽(yáng)極尺寸的變化存在于陽(yáng)極本身的兩個(gè)方向上，即增加長(zhǎng)度或增加寬度。但是，陽(yáng)極的長(zhǎng)度不是無(wú)限制可以增加的，當(dāng)陽(yáng)極過(guò)長(zhǎng)時(shí)，其陽(yáng)極內(nèi)的水平電流開始增長(zhǎng)，而水平電流是導(dǎo)致電解槽熔體變形的一個(gè)主要因素，從而破壞電解槽的穩(wěn)定生產(chǎn)。相反，增加陽(yáng)極寬度對(duì)于陽(yáng)極內(nèi)部電流的均勻性有著較為明顯的作用。這是因?yàn)殡娏鞯穆窂节呌谝恢略斐傻摹鹘y(tǒng)的陽(yáng)極擺放上槽后其寬度與電解槽的長(zhǎng)度方向一致，因此，增加陽(yáng)極寬度又會(huì)導(dǎo)致電解槽增長(zhǎng)，從而使得長(zhǎng)寬比變大。提高電解槽單位面積產(chǎn)鋁主導(dǎo)的思想是提高電流效率，而要想提高電解槽的電流效率離不開電解槽穩(wěn)定的運(yùn)行，因此，電解槽的穩(wěn)定性在此起到了至關(guān)重要的作用。研究表明，在一定范圍內(nèi)，邊界條件保持不變的情況下，電解槽長(zhǎng)度與寬度的比例越小，其最大擾動(dòng)增長(zhǎng)率越小，意味著電解槽越穩(wěn)定。要做到這一點(diǎn)最簡(jiǎn)單的方法就是增加陽(yáng)極的長(zhǎng)度，從而增加電解槽的寬度。但是正如前所述，陽(yáng)極長(zhǎng)度的增加又會(huì)帶來(lái)其內(nèi)部的水平電流，從而又使得穩(wěn)定性變差，這一矛盾目前一直制約著電解槽的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種鋁電解槽陽(yáng)極配置結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的陽(yáng)極電流密度大、造成電解槽生產(chǎn)不穩(wěn)定等不足。為了解決所述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案陽(yáng)極放置在電解槽內(nèi)，陽(yáng)極 通過(guò)鋼爪和導(dǎo)桿相連，陽(yáng)極的長(zhǎng)度方向與電解槽長(zhǎng)度方向一致，陽(yáng)極的寬度方向與電解槽的寬度方向一致；陽(yáng)極采用雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，兩個(gè)陽(yáng)極連接一個(gè)導(dǎo)桿；在兩個(gè)陽(yáng)極之間設(shè)置有縫隙。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)在傳統(tǒng)的陽(yáng)極尺寸上不增加長(zhǎng)度，只增加寬度，這樣由于電流路徑趨于一致可以保證陽(yáng)極內(nèi)部電流更為均勻。陽(yáng)極采用雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，通過(guò)鋼爪和導(dǎo)桿相連，當(dāng)陽(yáng)極放置在電解槽上時(shí)，陽(yáng)極的長(zhǎng)度方向與電解槽長(zhǎng)度方向一致，寬度方向與電解槽寬度一致。這樣一來(lái)，由于兩組陽(yáng)極的寬度之和大于陽(yáng)極的長(zhǎng)度，因此可以大大增加電解槽的寬度，從而減小了電解槽的長(zhǎng)寬比，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性。而且，由于在雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)組裝時(shí)兩組陽(yáng)極間自然留有縫隙，又起到了陽(yáng)極開槽的作用，降低了氣泡電阻，節(jié)約了電解槽能耗。本發(fā)明既解決了電解槽長(zhǎng)寬比較大帶來(lái)的穩(wěn)定性變差，又解決了陽(yáng)極過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的陽(yáng)極內(nèi)部水平電流增加的問(wèn)題。


圖I為傳統(tǒng)電解槽陽(yáng)極配置示意 圖2為本發(fā)明電解槽陽(yáng)極配置示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式陽(yáng)極I放置在電解槽I內(nèi)，陽(yáng)極4通過(guò)鋼爪3和導(dǎo)桿2相連，陽(yáng)極4的長(zhǎng)度方向與電解槽I長(zhǎng)度方向一致，陽(yáng)極4的寬度方向與電解槽I的寬度方向一致；陽(yáng)極采用雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，兩個(gè)陽(yáng)極4連接一個(gè)導(dǎo)桿2 ;在兩個(gè)陽(yáng)極4之間設(shè)置有縫隙5。縫隙5的寬度為10 40臟。某鋁廠一系列采用235KA大型預(yù)焙陽(yáng)極電解槽，設(shè)計(jì)陽(yáng)極長(zhǎng)度為1180mm，寬度775mm，采用32組單陽(yáng)極傳統(tǒng)放置模式，電解槽長(zhǎng)度為13840mm，寬度為3160mm，長(zhǎng)寬比為4. 38，陽(yáng)極電流密度為O. 803A/cm2。長(zhǎng)期運(yùn)行看來(lái)，電解槽運(yùn)行的穩(wěn)定性較差,槽內(nèi)熔體流速較快。在二系列設(shè)計(jì)時(shí)，為了兼顧一系列的陽(yáng)極，陽(yáng)極尺寸和陽(yáng)極組數(shù)保持不變，采用雙陽(yáng)極橫置結(jié)構(gòu)模式，電解槽的長(zhǎng)度變?yōu)?0560mm，寬度變?yōu)?930mm，電解槽長(zhǎng)寬比減小為2.687，運(yùn)行電流保持不變。通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施，既解決了電解槽由于長(zhǎng)寬比較 大帶來(lái)的穩(wěn)定性變差，又保持了本身陽(yáng)極電流的均勻性，同時(shí)兩個(gè)系列共用了同一種陽(yáng)極，節(jié)省了建設(shè)投資，節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本。
權(quán)利要求
1.一種鋁電解槽陽(yáng)極配置結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極(4)放置在電解槽(I)內(nèi)，其特征在于陽(yáng)極(4)通過(guò)鋼爪(3)和導(dǎo)桿(2)相連，陽(yáng)極(4)的長(zhǎng)度方向與電解槽(I)長(zhǎng)度方向一致，陽(yáng)極(4)的寬度方向與電解槽(I)的寬度方向一致；陽(yáng)極采用雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，兩個(gè)陽(yáng)極(4)連接一個(gè)導(dǎo)桿(2);在兩個(gè)陽(yáng)極(4)之間設(shè)置有縫隙(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁電解槽陽(yáng)極配置結(jié)構(gòu)，其特征在于縫隙(5)的寬度為10 40mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁電解槽陽(yáng)極配置結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極(4)放置在電解槽(1)內(nèi)，陽(yáng)極(4)通過(guò)鋼爪(3)和導(dǎo)桿(2)相連，陽(yáng)極(4)的長(zhǎng)度方向與電解槽(1)長(zhǎng)度方向一致，陽(yáng)極(4)的寬度方向與電解槽(1)的寬度方向一致；陽(yáng)極采用雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，兩個(gè)陽(yáng)極(4)連接一個(gè)導(dǎo)桿(2)；在兩個(gè)陽(yáng)極(4)之間設(shè)置有縫隙(5)。本發(fā)明既解決了電解槽由于長(zhǎng)寬比較大帶來(lái)的穩(wěn)定性變差，又保持了本身陽(yáng)極電流的均勻性，節(jié)省了建設(shè)投資，節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本。
文檔編號(hào)C25C3/12GK102925928SQ20111022918
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者顏非亞, 劉堅(jiān), 程然 申請(qǐng)人:貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司