專利名稱：一種鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鋁電解槽結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，即提出一種鋁電解槽新型 內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代鋁工業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備為鋁電解槽。鋁電解槽的基本生產(chǎn)過(guò)程是 直流電通過(guò)槽側(cè)的立柱母線、陽(yáng)極母線進(jìn)入炭素陽(yáng)極，在炭素陽(yáng)極與冰晶 石電解質(zhì)熔體的界面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將溶解在冰晶石電解質(zhì)熔體中的氧 化鋁電解成為液態(tài)金屬鋁，沉積到電解槽底部，炭素陽(yáng)極不斷消耗并在陽(yáng) 極上釋放出C02氣體。直流電流經(jīng)液態(tài)金屬鋁、再流經(jīng)其下方的炭素陰極， 從電解槽的長(zhǎng)邊兩側(cè)沿等同數(shù)量的陰極鋼棒流出電解槽。電解槽底部?jī)?nèi)襯 結(jié)構(gòu)一般是由炭素材料陰極其下的耐火保溫層組成。側(cè)部?jī)?nèi)襯為炭素或其 他耐熱材料。多年來(lái)，鋁電解槽一直遵循著這種結(jié)構(gòu)形式。然而，這種內(nèi) 襯結(jié)構(gòu)的電解槽存在著如下的問(wèn)題， 一直沒(méi)有得到很好解決1. 這種電流從電解槽的長(zhǎng)邊兩側(cè)沿陰極鋼棒流出電解槽的結(jié)構(gòu)形式， 帶來(lái)的缺點(diǎn)是從本電解槽進(jìn)電側(cè)陰極鋼棒流出的電流必須通過(guò)很大數(shù)量的 金屬導(dǎo)體才能引到本電解槽的出電側(cè)，匯集到下一電解槽的立柱母線，而 進(jìn)電側(cè)陰極母線用量要占陰極母線總量的70%以上，因?yàn)樵摬糠蛛娏骼@行的距離長(zhǎng)，不僅距離長(zhǎng)，而且需要較大的斷面。2. 電解生產(chǎn)過(guò)程中，電解質(zhì)等沿陰極中的縫隙滲透進(jìn)陰極炭塊下的耐
火保溫層中，侵蝕耐火保溫材料，導(dǎo)致耐火保溫層膨脹而引起陰極向上隆 起，縮短槽內(nèi)襯的壽命。3. 電解過(guò)程中陰極受熱和吸收鈉而產(chǎn)生膨脹，由于側(cè)部結(jié)構(gòu)中沒(méi)有合 理的應(yīng)力緩沖措施，導(dǎo)致槽殼受力變形，從而縮短槽壽命。4. 陰極鋼棒受熱后發(fā)生膨脹。但由于鋼棒端部一般被耐火混凝土箍緊 無(wú)法向外伸縮，使得鋼棒內(nèi)部的應(yīng)力傳遞給陰極，也加速陰極的隆起和內(nèi) 襯破損05. 緊貼電解槽陰極的底部耐火層結(jié)構(gòu)，要么全部為酥松的顆粒狀材料， 要么全為耐火磚之類的固體材料。這種結(jié)構(gòu)不能滿足既可以緩沖陰極內(nèi)應(yīng) 力，又要方便周邊糊扎制的要求。6. 陰極鋼棒向外散熱占側(cè)下部散熱很大的比例。但此部位過(guò)多的散熱 會(huì)導(dǎo)致陰極表面的伸腿過(guò)長(zhǎng)。因此鋼棒向外散熱量必須加以控制。7. 由于槽內(nèi)的邊糊采取直邊的結(jié)構(gòu)形式，不利于側(cè)部散熱和爐幫的形 成，也不利于鋁液流動(dòng)，因此邊糊長(zhǎng)時(shí)間暴露在熔體中，導(dǎo)致側(cè)部漏槽。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提出一種新型的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變 陰極結(jié)構(gòu)在很大程度上使上述問(wèn)題得以解決。本實(shí)用新型的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，包括陰極碳?jí)K、陰極鋼棒、底部耐 火層結(jié)構(gòu)，其特征在于(1) 陰極鋼棒位于槽殼內(nèi)、露出陰極碳?jí)K外的部分，用一U形金屬板 包裹起來(lái)，再用耐火泥搗固；(2) 陰極鋼棒上用耐火絕緣紙分段包裹，再用鋼棒糊填實(shí)；(3) 陰極兩端頭的里層采用耐火磚、外層采用保溫磚封堵；陰極碳?jí)K底 部中間為酥松的顆粒狀耐火材料，兩端為耐火磚；(4) 將陰極碳?jí)K與側(cè)壁碳化硅磚之間的直邊糊結(jié)構(gòu)改為弧形邊糊結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，在電解槽的運(yùn)行過(guò)程中，同現(xiàn)有電解槽的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)相比，具有如下特點(diǎn)1. 在陰極鋼棒上使用分段絕緣材料包裹，然后鋼棒用搗糊或鑄鐵與陰 極炭塊搗為一體，來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁液和陰極中電流垂直向下流動(dòng)。而不是傾斜集 中到出電側(cè)的陰極中。這樣，由于自身電解槽母線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在熔體內(nèi)產(chǎn) 生的磁場(chǎng)弱，再由于熔體中電流垂直向下流動(dòng)，可不必?fù)?dān)心垂直磁場(chǎng)的負(fù)面影響。2. 露出陰極外端但位于槽殼里面的陰極鋼棒部分，用一U型金屬板包裹起來(lái)，然后再進(jìn)行耐火混凝土搗固。這樣，就不致于將鋼棒完全箍緊， 為鋼棒伸縮留有余地。3. 邊糊搗制成弧型，側(cè)部炭化硅磚下仍用炭化硅磚墊塊，這樣，既可 加強(qiáng)側(cè)部散熱，利于形成結(jié)殼，又可減小鋁液對(duì)邊糊的沖刷。4. 緊貼槽殼內(nèi)側(cè)的鋼棒段，用一種保溫氈等材料包住鋼棒。這樣，既 可以按要求調(diào)節(jié)耐火材料厚度，避免使用非整塊磚的工作量，又可加強(qiáng)鋼 棒頭的保溫。


圖1為本實(shí)用新型的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的橫向示意圖。圖1中，1為顆 粒狀材料、2隔熱板、3耐高溫隔熱板、4隔熱磚、5隔熱氈、6 U型板、7 耐火混凝土、 8碳化硅磚、9耐電解質(zhì)侵蝕磚、IO弧形邊糊、ll陰極鋼棒、
12陰極碳?jí)K、13鋼棒糊、14耐火絕緣紙和15隔熱層。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步地說(shuō) 明與補(bǔ)充。如圖1所示，在電解槽槽殼底面上，先鋪上隔熱板2，再鋪上耐高溫隔 熱板3，墊上隔熱磚4，兩端砌上耐電解質(zhì)侵蝕磚9，中間部分則鋪上顆粒 狀耐火材料l。將顆粒狀耐火材料壓實(shí)后，也可在其上面鋪一層薄鋁板或鋁 箔。在上述槽底保溫、隔熱層安裝完畢之后，鋪上陰極碳?jí)K12，碳?jí)K底部 插入分段裹上耐火絕緣紙14的陰極鋼棒11，在陰極鋼棒和陰極碳?jí)K之間用 鋼棒糊13填實(shí)。陰極鋼棒露出陰極碳?jí)K、居于槽殼內(nèi)的部分用U形金屬板 6包裹起來(lái)，再以耐火混凝土7和隔熱氈5填實(shí)。電解槽側(cè)壁內(nèi)用碳化硅磚 8砌上，在陰極碳?jí)K兩端、耐火混凝土和碳化硅磚三者之間則是弧形邊糊 10。這樣，本實(shí)用新型的鋁電解槽的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)便砌筑完成。在電解鋁的試 生產(chǎn)過(guò)程中，采用這種內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，底部保溫效果好；側(cè)部散熱效果好；陰 極不會(huì)隆起變形；側(cè)部利于形成結(jié)殼，不易漏槽；可以延長(zhǎng)鋁電解槽的工 作壽命。
權(quán)利要求1.一種鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，包括陰極碳?jí)K、陰極鋼棒、底部耐火層結(jié)構(gòu)，其特征在于(1)陰極鋼棒位于槽殼內(nèi)、露出陰極碳?jí)K外的部分，用一U形金屬板包裹起來(lái)，再用耐火泥搗固；(2)陰極鋼棒上用耐火絕緣紙分段包裹，再用鋼棒糊填實(shí)；(3)陰極兩端頭的里層采用耐火磚、外層采用保溫磚封堵；陰極碳?jí)K底部中間為酥松的顆粒狀耐火材料，兩端為耐火磚；(4)將陰極碳?jí)K與側(cè)壁碳化硅磚之間的直邊糊結(jié)構(gòu)改為弧形邊糊結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，包括陰極碳?jí)K、陰極鋼棒、底部耐火層結(jié)構(gòu)，其特征在于(1)陰極鋼棒位于槽殼內(nèi)、露出陰極碳?jí)K外的部分，用一U形金屬板包裹后，再用耐火泥搗固；(2)陰極鋼棒上用耐火絕緣紙分段包裹，再用鋼棒糊填實(shí)；(3)陰極兩端頭的里層采用耐火磚、外層采用保溫磚封堵；碳?jí)K底部中間為酥松的顆粒狀耐火材料，兩端為耐火磚；(4)陰極碳?jí)K與側(cè)壁碳化硅磚之間的直邊糊結(jié)構(gòu)改為弧形邊糊結(jié)構(gòu)。該內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，底部保溫和側(cè)部散熱效果均有改善，陰極不易變形，可延長(zhǎng)電解槽工作壽命。
文檔編號(hào)C25C3/00GK201033805SQ20072001257
公開(kāi)日2008年3月12日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者戚喜全, 王德全 申請(qǐng)人:東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院(有限公司)