專利名稱：一種水平進電的鋁電解槽的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽，特別涉及一種水平進電的鋁電解槽。
背景技術：
目前，工業(yè)化生產(chǎn)的鋁電解槽一直采用垂直進電的方式，直流電從水平配置的陽極垂直進入電解槽的電解質(zhì)層、鋁液層和陰極。這種電解槽存在難以解決的技術問題，一是受電磁場的影響大，電流效率最高只能達到95%左右；二是垂直出電電解槽陽極面積大，單位面積產(chǎn)量低；三是電解槽熔池底部要流經(jīng)數(shù)十萬安培的強大電流，底部碳陰極在電化學反應作用下，出現(xiàn)膨脹，使用壽命低；四是為垂直導電的需要，電解槽熔池下部需要開有供連接導體的孔，該孔是電解槽液體滲透的薄弱環(huán)節(jié)。有人研究并提出一種電解氧化鋁的雙極性電解槽，電極垂直放置，水平排列，電極由三部分組成，陽極面是陶瓷氧化物，陰極面為燒結(jié)的碳塊或石墨，為防腐蝕加一些硼化物等，陰陽極材料之間為中間層，以防止陰、陽極直接接觸發(fā)生反應及陶瓷氧化物的還原。電極安裝方式有兩種，一種將電極三部分裝進一個上部有凸緣的框架，以懸掛起來；一種不用框架，而是靠凝固電解質(zhì)使電極嵌在槽襯里。這種電解槽的缺點是:電極垂直放置，氣泡在上升過程中會彌散開來，因此極距不可能太低，甚至需要比傳統(tǒng)電解槽還高，才能防止電極腐蝕和鋁損失。為防止漏電，每室不連通，并單獨出鋁是不可取的，這樣會大大增加操作費用，靠電解質(zhì)凝固使電極絕緣和固定 還需要精心維護熱平衡，也難維持正常操作。這種電解槽電極不能更換，只能采用惰電極，這種電極成本高，目前還沒有成熟的產(chǎn)品，另外當一塊電極出現(xiàn)問題時，就必須停產(chǎn)才能更換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，提供一種鋁析出效率高，結(jié)構新穎，母線配置簡單，性能穩(wěn)定的水平進電的鋁電解槽。為達到上述目的，所采取的技術方案是:
一種水平進電的鋁電解槽，包括熔池裝置和電極裝置，所述的熔池裝置包括槽殼和安裝在槽殼內(nèi)側(cè)的襯體，所述的電極裝置包括由多個電極單元組成的電極，所述的電極單元呈橫向水平排列并通過導電桿懸掛在槽殼中，相鄰兩電極單元之間有液體電解質(zhì)層，電極裝置兩端部的兩個電極單元均分別與陽極母線和陰極母線相連接。所述的電極單元包括導電桿和與導電桿連接在一起的電極塊，所述的導電桿包括由上半部的鋁棒和下半部的鋼棒組成的導電棒和由爪齒和爪梁組成的導電爪，導電棒上端設有用于固定母線的通孔，導電爪的爪齒嵌入電極塊中，導電爪的爪梁與導電棒固定連接，所述的電極塊呈長方體，電極塊上側(cè)設有帶盲孔的凸臺，電極塊采用碳素材料制成，電極塊的左右兩面為導電面，電極塊的兩側(cè)面和底面涂覆有耐高溫絕緣層，所述電極塊的導電面與垂直方向成夾角為3° 45°，保證電極單元懸掛在電解槽中時電極塊呈傾斜狀態(tài)。所述的槽殼包括上部開口的殼體、焊接在殼體外側(cè)的由加強筋板和加強板構成的外殼和底座，殼體上部開口的四周設有槽沿板，所述的襯體包括底部內(nèi)襯和側(cè)部內(nèi)襯,側(cè)部內(nèi)襯包括保溫層和耐火層，底部內(nèi)襯包括保溫層、耐火層、防腐層和抗?jié)B層，所述的底部內(nèi)襯設有儲鋁槽或儲鋁凹坑，儲鋁槽至少一條，所述的儲鋁凹坑為兩邊高中部低。所述的電極裝置還包括有電極移動機構，電極移動機構包括固定在電解槽上的支撐架、固定在支撐架上的導軌、帶有與導軌匹配的凹槽的電極固定桿和動力機構，在導軌的一端固定有一固定桿，固定桿與相鄰的電極固定桿之間、相鄰兩電極固定桿之間均設有動力機構，電極固定桿中部設有電極固定夾具，電極單元通過電極固定夾具懸吊在電解槽中。所述的動力機構為下列形式之一:①所述的動力機構為電動推桿；②所述的動力機構為氣壓裝置，包括氣泵和氣壓缸所述的動力機構為液壓裝置，包括液壓缸和油泵；④所述的動力機構為絲杠，可通過絲杠調(diào)節(jié)電極單元之間的距離。所述的槽殼上部設有上部密封結(jié)構，上部密封結(jié)構包括端部密封板、側(cè)部密封板和耐火布，所述的側(cè)部密封板上設有吊耳和把手，端部密封板上設有把手，端部密封板和側(cè)部密封板分別設在電極的兩端和兩側(cè)，側(cè)部密封板通過吊耳懸掛在電解槽的支撐架上，耐火布設在電極單元的導電桿和密封板之間的空隙處，側(cè)部密封板上還設有物料添加孔和用于收集處理氣體的氣孔，物料添加孔與固定在支撐架上的下料器連通，氣孔用于連通氣體收集處理裝置。所述的陽極母線、陰極母線與電極之間設有母線連接結(jié)構，母線連接結(jié)構包括陽極母線、陰極母線和分別設在陽極母線和陰極母線上的陽極軟連接和陰極軟連接，所述的陽極軟連接和陰極軟連接至少各有一條。所述的陽極母線和陰極母線與電極之間設有母線連接結(jié)構，母線連接結(jié)構包括設置在電解槽兩端的陽極母線和陰極母線、設置在電解槽上方的公共母線和設在公共母線上的公共軟連接，所述的公共軟連接至少為兩條。采取上述技術方案，所取得的有益效果是:
①、鋁電解槽結(jié)構密封性好，使用壽命長，析出鋁效率高，能量利用率高。本發(fā)明水平進電的鋁電解槽，熔池上部設有下料器、密封板和耐火布，還連通有氣體收集處理裝置，污染小，整體保溫性 能好；采用水平進出電方式，降低對電解槽的腐蝕；每個電極單元均能析出鋁，生產(chǎn)效率高；熔池底部設有儲鋁凹槽，且沒有電流對鋁層產(chǎn)生波動影響，方便收集鋁液。②、供電方式簡單，電極單元間距可調(diào)，電磁危害小。電極部分采用水平進出電，以電壓形式供電，電流不需要過大，所產(chǎn)生的磁場的危害盡可能的降低到最小；電極單元之間的距離在反應一段時間后可進行調(diào)節(jié)，能夠保證穩(wěn)定的供電效率和生產(chǎn)效率。③、母線結(jié)構簡單，可調(diào)性強，更換電極單元方便。電極部分只需將兩端部的電極單元與母線連接，其余電極單元直接浸入電解質(zhì)中，節(jié)省了連接母線，同時降低了母線壓降；還設有母線連接結(jié)構，能夠快速短路部分電極單元，保證不影響其他電極單元供電生產(chǎn)的情況下，進行電極單元的更換和維修。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構示意圖之一。
圖2為圖1的左視結(jié)構示意圖。圖3為圖1的俯視結(jié)構示意圖。圖4為本發(fā)明的電極結(jié)構示意圖。圖5為圖4的俯視結(jié)構示意圖。圖6為電極單元的結(jié)構示意圖。圖7為圖6的右視結(jié)構示意圖。圖8為本發(fā)明的上部結(jié)構示意圖。圖9為端部密封蓋的結(jié)構示意圖。圖10為圖9的俯視結(jié)構示意圖。圖11為側(cè)部密封蓋的結(jié)構示意圖。圖12為圖11的俯視結(jié)構示意圖。圖13為耐火布的結(jié)構示意圖。圖14為本發(fā)明的母線結(jié)構示意圖之一。圖15為本發(fā)明的母線結(jié)構示意圖之二。圖16為本發(fā)明 的結(jié)構示意圖之二。
具體實施例方式參見圖1 圖16，圖中I為殼體、2為導電棒、3為電極固定桿、4為電極固定夾具、5為陽極母線、6為陰極母線、7為支撐架、8為槽沿板、9為端部密封板、10為側(cè)部密封板、11為把手、12為吊耳、13為氣孔、14為導軌、15為下料器、16為加強筋板、17為側(cè)部內(nèi)襯、18為液體電解質(zhì)、19為物料添加孔、20為電極塊、21為電動推桿、22為底座、23為耐火布、24為儲鋁槽、25為固定桿、26為導電爪、27為母線固定孔、28為耐高溫絕緣層、29為導電面、30為凸臺、31為陽極軟連接、32為陰極軟連接、33為公共母線、34為共用軟連接、35為底部內(nèi)襯、36為加強板。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細說明。實施例一:參見圖1 圖13，一種水平進電的鋁電解槽，包括熔池裝置和電極裝置，所述的熔池裝置包括槽殼和安裝在槽殼內(nèi)側(cè)的襯體，所述的槽殼包括上部開口的殼體1、焊接在殼體I外側(cè)的由加強筋板16和加強板36構成的外殼和底座22，殼體I上部開口的四周設有槽沿板8，所述的襯體包括底部內(nèi)襯35和側(cè)部內(nèi)襯17，側(cè)部內(nèi)襯17包括保溫層和耐火層，底部內(nèi)襯35包括保溫層、耐火成、防腐層和抗?jié)B層，所述的底部內(nèi)襯35設有儲鋁槽24或儲鋁凹坑，儲鋁槽24至少一條，所述的儲鋁凹坑為兩邊高中部低，在槽殼上部還設有上部密封結(jié)構。所述的電極部分包括電極移動機構和由多個電極單元組成的電極，電極單元呈橫向水平排列并通過電極移動機構懸掛在槽殼I中，相鄰兩電極單元之間有液體電解質(zhì)層18，所述電極部分的兩端部的兩個電極單元分別與陽極母線5和陰極母線6相連接。所述的電極單元包括導電桿和與導電桿連接在一起的電極塊，所述的導電桿包括由上半部的鋁棒和下半部的鋼棒組成的導電棒2和由爪齒和爪梁組成的導電爪26，導電棒2上端設有用于固定母線的母線固定孔27，導電爪26的爪齒嵌入電極塊20中，導電爪26的爪梁與導電棒2固定連接，所述的電極塊20呈長方體，電極塊20上側(cè)設有帶盲孔的凸臺30，電極塊采用碳素材料制成，電極塊的左右兩面為導電面29，電極塊20的前后兩面和底面涂覆有耐高溫絕緣層28，所述電極塊20的導電面29與垂直方向成夾角β為3° 45°，保證電極單元懸掛在電解槽中時電極塊20呈傾斜狀態(tài)，使反應過程中產(chǎn)生的氣體不會彌散開。所述的電極移動機構包括固定在槽殼上的支撐架7、固定在支撐架7上的導軌14、帶有與導軌14匹配的凹槽的電極固定桿3和電動推桿21，在導軌14的一端固定有一固定桿25，固定桿25與相鄰的電極固定桿3之間、相鄰兩電極固定桿3之間均設有電動推桿21并通過控制系統(tǒng)控制動作，還可以使用氣壓裝置、液壓裝置、絲杠等動力機構控制調(diào)節(jié)電極固定桿3的位置，電極固定桿3中部設有電極固定夾具4，電極單元通過電極固定夾具4懸吊在電解槽中。所述的上部密封結(jié)構包括端部密封板9、側(cè)部密封板10和耐火布23，所述的側(cè)部密封板10上設有吊耳12和把手11,端部密封板9上設有把手11,端部密封板9和側(cè)部密封板10分別設在電極的兩端和兩側(cè)，側(cè)部密封板10通過吊耳12懸掛在電解槽的支撐架7上,耐火布23設在電極單元的導電棒2和密封板之間的空隙處，側(cè)部密封板10上還設有物料添加孔19和用于收集處理氣體的氣孔13，物料添加孔19與固定在支撐架7上的下料器15連通，氣孔13用于連通氣體收集處理裝置。實施例二:
參見圖1 圖14，實施例二的結(jié)構與實施例一基本相同，相同之處不再重述，不同之處在于，所述的陽極母線5、陰極母線6與電極之間設有母線連接結(jié)構，母線連接結(jié)構包括陽極母線5、陰極母線6和分別設在陽極母線5和陰極母線6上的陽極軟連接31和陰極軟連接32，所述的陽極軟連接31和陰極軟連接32至少各有一條。其工作原理為:當其中一個電極單元發(fā)生故障或者需要更換時，將陽極軟連接連接在需維修的電極單元臨下一電極單元上，或?qū)㈥帢O軟連接連接到需維修的電極單元的臨上一電極單元上。然后拆掉陽極母線或者陰極母線，對需維修的電極單元進行維修，維修完成后將陽極母線或陰極母線重新連接到原電極單元上，再斷開陽極軟連接或陰極軟連接。實施例三:
參見圖1 圖13、圖15,實施例三的結(jié)構與實施例一基本相同,相同之處不再重述,其不同之處在于，所述的陽極母線5和陰極母線6與電極之間設有母線連接結(jié)構，母線連接結(jié)構包括設置在電解槽兩端的陽極母線5和陰極母線6、設置在電解槽上方的公共母線33和設在公共母線上的公共軟連接34，所述的公共軟連接34至少為兩條。其工作原理是:當其中一個電極單元發(fā)生故障或者需要更換時，將公共母線上的兩條公共軟連接分別連接在需維修的電極單元的臨上一電極單元和臨下一電極單元上，將需維修的電極單元進行短路，之后進行維修，維修完成后，再斷開兩條軟連接。實施例四:
參見圖1 圖13、圖16,實施例四的結(jié)構與實 施例一基本相同,相同之處不再重述,其不同之處在于，所述的電極裝置包括至少一排由電極單元橫向水平排列而成的電極組成，每個電極的兩端部的電極單元均分別與陽極母線和陰極母線相連接。
權利要求
1.一種水平進電的鋁電解槽，包括熔池裝置和電極裝置，其特征在于，所述的熔池裝置包括槽殼和安裝在槽殼內(nèi)側(cè)的襯體，所述的電極裝置包括至少一排由多個電極單元組成的電極，所述的電極單元呈橫向水平排列并通過導電桿懸掛在槽殼中，相鄰兩電極單元之間有液體電解質(zhì)層，電極裝置兩端部的兩個電極單元均分別與陽極母線和陰極母線相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的水平進電的鋁電解槽，其特征在于，所述的電極單元包括導電桿和與導電桿連接在一起的電極塊，所述的導電桿包括由上半部的鋁棒和下半部的鋼棒組成的導電棒和由爪齒和爪梁組成的導電爪，導電棒上端設有用于固定母線的通孔，導電爪的爪齒嵌入電極塊中，導電爪的爪梁與導電棒固定連接，所述的電極塊呈長方體，電極塊上側(cè)設有帶盲孔的凸臺，電極塊采用碳素材料制成，電極塊的左右兩面為導電面，電極塊的兩側(cè)面和底面涂覆有耐高溫絕緣層，所述電極塊的導電面與垂直方向成夾角為3° 45 °，保證電極單元懸掛在電解槽中時電極塊呈傾斜狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的水平進電的鋁電解槽，其特征在于，所述的槽殼包括上部開口的殼體、焊接在殼體外側(cè)的由加強筋板和加強板構成的外殼和底座，殼體上部開口的四周設有槽沿板，所述的襯體包括底部內(nèi)襯和側(cè)部內(nèi)襯，側(cè)部內(nèi)襯包括保溫層和耐火層，底部內(nèi)襯包括保溫層、耐火層、防腐層和抗?jié)B層，所述的底部內(nèi)襯設有儲鋁槽或儲鋁凹坑，儲鋁槽至少一條，所述的儲鋁凹坑為兩邊高中部低。
4.根據(jù)權利要求1所述的水平進電的鋁電解槽，其特征在于，所述的電極裝置還包括有電極移動機構，電極移動機構包括固定在電解槽上的支撐架、固定在支撐架上的導軌、帶有與導軌匹配的凹槽的電極固定桿和動力機構，在導軌的一端固定有一固定桿，固定桿與相鄰的電極固定桿之間、相鄰兩電極固定桿之間均設有動力機構，電極固定桿中部設有電極固定夾具，電極單元通過電極固定夾具懸吊在電解槽中。
5.根據(jù)權利要求4所述的水平進電的鋁電解槽，其特征在于，所述的動力機構為下列形式之一:①所述的動力機構為電動推桿所述的動力機構為氣壓裝置，包括氣泵和氣壓缸所述的動力機構為液壓裝置，包括液壓缸和油泵；④所述的動力機構為絲杠，可通過絲杠調(diào)節(jié)電極單元之間的距離。
6.根據(jù)權利要求1所述的水平進電的鋁電解槽，其特征在于，所述的槽殼上部設有上部密封結(jié)構，上部密封結(jié)構包括端部密封板、側(cè)部密封板和耐火布，所述的側(cè)部密封板上設有吊耳和把手，端部密封板上設有把手，端部密封板和側(cè)部密封板分別設在電極的兩端和兩側(cè)，側(cè)部密封板通過吊耳懸掛在電解槽的支撐架上，耐火布設在電極單元的導電桿和密封板之間的空隙處，側(cè)部密封板上還設有物料添加孔和用于收集處理氣體的氣孔，物料添加孔與固定在支撐架上的下料器連通，氣孔用于連通氣體收集處理裝置。
7.根據(jù)權利要求1所述的水平進電的鋁電解槽，其特征在于，所述的陽極母線、陰極母線與電極之間設有母線連接結(jié)構，母線連接結(jié)構包括陽極母線、陰極母線和分別設在陽極母線和陰極母線上的陽極軟連接和陰極軟連接，所述的陽極軟連接和陰極軟連接至少各有一條。
8.根據(jù)權利要求1所述的水平進電的鋁電解槽，其特征在于，所述的陽極母線和陰極母線與電極之間設有母線連接結(jié)構，母線連接結(jié)構包括設置在電解槽兩端的陽極母線和陰極母線、設置在電解槽上方的公共母線和設在公共母線上的公共軟連接，所述的公共軟連接至少為兩條。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽。一種水平進電的鋁電解槽，包括熔池裝置和電極裝置，所述的熔池裝置包括槽殼和安裝在槽殼內(nèi)側(cè)的襯體，所述的電極裝置包括至少一排由多個電極單元組成的電極，所述的電極單元呈橫向水平排列并通過導電桿懸掛在槽殼中，相鄰兩電極單元之間有液體電解質(zhì)層，電極裝置兩端部的兩個電極單元均分別與陽極母線和陰極母線相連接，所述的鋁電解槽可單排也可多排放置。本發(fā)明供電方式和母線結(jié)構簡單，電極單元間距可調(diào)，整體密封性好使用壽命長，析出鋁效率高。
文檔編號C25C3/16GK103205776SQ20131015201
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權日2013年4月27日
發(fā)明者梁學民 申請人:鄭州輕冶科技有限公司