一種同時(shí)降低鋁液水平電流和陰極炭塊表面最大電流的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，涉及一種鋁電解槽技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，工業(yè)煉鋁仍采用傳統(tǒng)的霍爾-埃魯鋁電解工藝。生產(chǎn)電解鋁的為大型預(yù)焙鋁電解槽，在鋁電解槽中，強(qiáng)大的直流電從陽極母線進(jìn)入到陽極導(dǎo)桿，電流從陽極導(dǎo)桿垂直向下，以此經(jīng)過陽極炭塊和電解質(zhì)、鋁液和陰極炭塊，最后由水平放置的陰極鋼棒匯集導(dǎo)入到陰極母線中。由于陰極鋼棒水平放置，導(dǎo)致電流在電解槽中有較大方向的改變，這對(duì)鋁電解槽產(chǎn)生了不利的影響。

一方面，鋁電解槽這種結(jié)構(gòu)使得鋁液中產(chǎn)生了較大的水平電流分量。水平電流和垂直磁場(chǎng)產(chǎn)生作用，使得鋁液產(chǎn)生較大的波動(dòng)。這給鋁電解槽生產(chǎn)帶來諸多不便。鋁液的波動(dòng)會(huì)使極距難以控制，極距太小可能導(dǎo)致鋁電解槽局部短路和加速鋁液的二次氧化，造成電流效率的降低。極距過大會(huì)增加電解槽的槽電壓，增加能源消耗。另一方面，導(dǎo)致陰極炭塊表面電流分布的不均，在靠近槽側(cè)部的位置產(chǎn)生了較大的電流，由于陰極炭塊的腐蝕速率隨著電流的增加而加快，導(dǎo)致靠近槽側(cè)部的位置腐蝕最快，最終造成整個(gè)陰極炭塊產(chǎn)生了“w”型的破損。

降低鋁液中的水平電流，對(duì)于更好的控制鋁電解槽中的極距，增加電流效率和減小噸鋁能耗具有重要的意義。近年來，國(guó)內(nèi)外有很多關(guān)于采用雙鋼棒、鋼棒開縫、垂直鋼棒、異型鋼棒等技術(shù)改善鋁液中水平電流的方法。在中國(guó)專利申請(qǐng)cn201110286115.8中針對(duì)減小鋁液中水平電流這一技術(shù)問題，公開了一種陰極結(jié)構(gòu)，其通過在陰極鋼棒沿長(zhǎng)度方向設(shè)置分隔縫的方法來減小鋁液中的水平電流。但這些方法都是集中于對(duì)陰極鋼棒的改進(jìn)，在鋁電解槽中，由于鋼棒中存在非常大的電流，在鋼棒附近改動(dòng)使得鋼棒中電流發(fā)生較大的變化，使得鋼棒附近以及陰極溫度場(chǎng)發(fā)生較大的改變，為鋁電解槽陰極的熱平衡帶來了新的挑戰(zhàn)，為鋁電解槽槽底的保溫也帶來了新的要求。需要對(duì)電解槽進(jìn)行大量的改進(jìn)，增加投資成本。另外，這些設(shè)計(jì)對(duì)鋁電解槽陰極炭塊表面電流分布的影響卻很小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既可以降低鋁液中水平電流，又可以降低陰極炭塊表面最大電流的方法，通過將傳統(tǒng)電解槽單個(gè)陰極炭塊分成多個(gè)陰極炭塊，利用絕緣扎糊和導(dǎo)電扎糊將各炭塊連接，改善電流在陰極炭塊中的分布，從而達(dá)到預(yù)期的目的，該方法可有效降低鋁電解槽中鋁液中水平電流和陰極炭塊表面最大電流，并且簡(jiǎn)單易行，不需要對(duì)現(xiàn)有電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大改變，改動(dòng)投資較少。具體技術(shù)方案如下：

一種同時(shí)降低鋁液水平電流和陰極炭塊表面最大電流的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)陰極炭塊，絕緣扎糊，導(dǎo)電扎糊和陰極鋼棒，所述陰極鋼棒和多個(gè)陰極炭塊通過所述絕緣扎糊和導(dǎo)電扎糊連接。

所述多個(gè)陰極炭塊種類可以相同，也可以不同，所述陰極炭塊的種類為無定形、半石墨質(zhì)、半石墨化或石墨化的一種或幾種。

所述絕緣扎糊可以在水平方向或豎直方向連接多個(gè)陰極炭塊,也可以同時(shí)在水平方向和豎直方向連接多個(gè)陰極炭塊。。

所述陰極炭塊的高度為200～650mm，長(zhǎng)度為200～2000mm，所述陰極鋼棒的高度為50～200mm，絕緣扎糊的厚度在5～20mm，長(zhǎng)度在50～1000mm，導(dǎo)電扎糊厚度在5～20mm，長(zhǎng)度在500～2000mm。

本方法的優(yōu)點(diǎn)是：通過導(dǎo)電扎糊和絕緣扎糊連接多個(gè)陰極炭塊，改變陰極炭塊的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而達(dá)到降低鋁液中水平電流和陰極炭塊表面最大電流的目的。減小水平電流，可以降低鋁液波動(dòng)，從而降低極距和減少鋁的二次氧化，增加電流效率，降低噸鋁能耗。減小陰極炭塊表面最大電流，可以減緩陰極炭塊的破損速率，延長(zhǎng)電解槽壽命。此外，本方法簡(jiǎn)單易執(zhí)行，不需要對(duì)現(xiàn)有電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大改變，改動(dòng)投資較少。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)的鋁電解槽陰極炭塊結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的兩個(gè)炭塊在水平方向采用絕緣扎糊、在豎直方向采用導(dǎo)電扎糊連接的剖面示意圖。

圖3為本發(fā)明中的兩個(gè)炭塊在水平方向采用絕緣和導(dǎo)電扎糊、在豎直方向采用導(dǎo)電扎糊連接的剖面示意圖。

圖4為本發(fā)明中的兩個(gè)炭塊在水平方向采用絕緣扎糊、在豎直方向采用導(dǎo)電和絕緣扎糊連接的剖面示意圖。

圖5為本發(fā)明中的被劃分為上下兩個(gè)陰極炭塊，僅在水平方向采用絕緣和導(dǎo)電扎糊連接的剖面示意圖。

圖6為本發(fā)明專利中的被劃分為三個(gè)陰極炭塊，在水平方向采用絕緣扎糊，在豎直方向采用導(dǎo)電扎糊連接的剖面示意圖。

圖7和圖8為本發(fā)明專利中的被劃分為三個(gè)陰極炭塊，在水平方向采用絕緣扎糊，在豎直方向采用絕緣扎糊和絕緣扎糊連接的剖面示意圖。

圖中，1—陰極炭塊一；2—絕緣扎糊；3—陰極炭塊二；4—導(dǎo)電扎糊一；5—導(dǎo)電扎糊二；6—陰極鋼棒；7—陰極炭塊三；圖中所示箭頭方向?yàn)殡娏鞣较颉?/p>

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例所限。

實(shí)施例1：

如圖3所示是本發(fā)明的兩個(gè)炭塊在水平方向采用絕緣扎糊、在豎直方向采用導(dǎo)電扎糊連接的剖面示意圖。由陰極炭塊一1，絕緣扎糊2，陰極炭塊二3，導(dǎo)電扎糊一4，導(dǎo)電扎糊二5和陰極鋼棒6組成。本實(shí)施例中，陰極炭塊一1的高度為400～650mm，陰極鋼棒6的高度為65～200mm，陰極炭塊一1和陰極炭塊二3之間添加一水平絕緣扎糊2，絕緣扎糊的厚度為5～20mm，絕緣扎糊的長(zhǎng)度為50～500mm，陰極炭塊一1和陰極炭塊二3之間在豎直方向添加導(dǎo)電扎糊二5。此種結(jié)構(gòu)使電流從靠近側(cè)部的陰極炭塊進(jìn)入到鋼棒中的路徑變長(zhǎng)，電阻增加，促使更多的電流從靠近中間的陰極炭塊進(jìn)入到鋼棒中，從而達(dá)到降低鋁液中水平電流及陰極炭塊表面最大電流的目的。

實(shí)施例2：

如圖5為本發(fā)明中的被劃分為上下兩個(gè)陰極炭塊，僅在水平方向采用絕緣和導(dǎo)電扎糊連接的剖面示意圖，由陰極炭塊一1，絕緣扎糊2，陰極炭塊二3、導(dǎo)電扎糊一4、導(dǎo)電扎糊二5和陰極鋼棒6組成。本實(shí)施例中，陰極炭塊一1和陰極炭塊二3通過絕緣扎糊2和導(dǎo)電扎糊二5連接。陰極炭塊一1的高度為400～650mm，陰極炭塊二3的高度為200～500mm，陰極鋼棒6的高度為65～200mm，絕緣扎糊2的厚度為5～20mm，長(zhǎng)度為50～500mm。導(dǎo)電扎糊二5的厚度為5～20mm，長(zhǎng)度為500～2000mm。此種結(jié)構(gòu)使電流從靠近側(cè)部的陰極炭塊進(jìn)入到鋼棒中的路徑變長(zhǎng)，電阻增加，促使更多的電流從靠近中間的陰極炭塊進(jìn)入到鋼棒中，從而達(dá)到降低鋁液中水平電流及陰極炭塊表面最大電流的目的。

實(shí)施例3：

如圖6所示本發(fā)明中的被劃分為三個(gè)陰極炭塊，在水平方向采用絕緣扎糊、在豎直方向采用絕緣扎糊連接的剖面示意圖，由陰極炭塊一1，絕緣扎糊2，陰極炭塊二3、導(dǎo)電扎糊一4、導(dǎo)電扎糊二5、陰極鋼棒6和陰極炭塊三7組成。本實(shí)施例中，陰極炭塊三7的高度為400～650mm，陰極炭塊一1的高度為100～500mm，陰極炭塊二3的高度為200～500mm，陰極鋼棒6的高度為65～200mm，絕緣扎糊2的厚度為5～20mm，長(zhǎng)度為50～500mm，導(dǎo)電扎糊二5的厚度為5～20mm，長(zhǎng)度為420～650mm。此種結(jié)構(gòu)使電流從靠近側(cè)部的陰極炭塊進(jìn)入到鋼棒中的路徑變長(zhǎng)，電阻增加，促使更多的電流從靠近中間的陰極炭塊進(jìn)入到鋼棒中，從而達(dá)到降低鋁液中水平電流及陰極炭塊表面最大電流的目的。

本發(fā)明可以大大降低鋁液中的水平電流及陰極炭塊表面最大電流，且簡(jiǎn)單易執(zhí)行，不會(huì)對(duì)鋁電解槽產(chǎn)生較大的改變，減小對(duì)現(xiàn)有鋁電解槽改造所需的費(fèi)用。