專利名稱：一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于預(yù)焙鋁電解槽的構(gòu)造與電解 鋁的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)同通用的鋁電解槽陰極導(dǎo)電內(nèi)襯結(jié)構(gòu)由鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)由電解槽鋼殼 體、.保溫層、耐火層、底部防滲漏料層、側(cè)部碳塊、搗固糊料、陰極鋼棒、陰 極碳塊組合砌筑所構(gòu)成，在鋁電解槽鋼殼體內(nèi)，保溫層、防滲漏料層上，環(huán)周 側(cè)部碳塊的中部，鋁液熔池的底部，在相鄰兩碳塊之間采用縫間糊搗固連接填 充，將多個陰極碳塊搗固砌筑成的一個整體陰極內(nèi)襯導(dǎo)電層。在電解生產(chǎn)過程 中，電解鋁液熔池內(nèi)的鋁液和的電解槽陰極內(nèi)襯導(dǎo)電層構(gòu)成一個陰極導(dǎo)電體。 由氧化鋁電解質(zhì)經(jīng)電解產(chǎn)成的電解鋁液，在鋁電解過程中不僅有著導(dǎo)電和保護 陰極碳塊的作用，還有著調(diào)節(jié)電解槽溫度，維持電解槽熱平衡，加熱陰極碳塊， 提高其導(dǎo)電性能的作用，現(xiàn)同通用的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，主要存在以下幾個缺 點
1、 電解槽內(nèi)的鋁液置于陰極碳塊上表面，電解槽陰極碳塊上下部之間溫 度差較大，陰極內(nèi)襯整體熱平衡難以實現(xiàn)，造成陰極碳塊的自身的電阻較高，
槽底電壓降升高；
2、 電解槽熔池內(nèi)作為陰極導(dǎo)電體的鋁液只和陰極碳塊內(nèi)襯上表面接觸， 陰極碳塊的導(dǎo)電面積較小，造成陰極碳塊內(nèi)襯整體結(jié)構(gòu)導(dǎo)電效率低下，電解電 流密度難以提高；
3、 電解槽陰極碳塊之間連接采用縫間糊搗固結(jié)合，由于材料的理化性能不同，兩碳塊連接處易產(chǎn)生鋁液和電解質(zhì)的滲漏；造成陰極鋼棒的熔斷以及漏 槽事故的發(fā)生。陰極碳塊之間采用縫間糊搗固連接，不僅搗固工藝復(fù)雜，而且 槽陰極內(nèi)襯使用壽命較短。
4、電解槽陰極碳塊上表面設(shè)置為水平面，在生產(chǎn)過程中，電解槽陰極內(nèi) 襯上部的鋁液，在磁場的作用下，會產(chǎn)生鋁液磁旋流，造成鋁液的波動，從而 造成電解質(zhì)極距的設(shè)定增高，電壓設(shè)定加大，致使電解鋁的工藝電耗增加。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)通用鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)存在的上述缺點，在電解槽設(shè)計時，充 分利用電解溶池內(nèi)產(chǎn)成鋁液自身的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)于其他材料的特點，提高陰 極碳塊的導(dǎo)電率，減少鋁液磁旋流波動對電解極距設(shè)定的負面影響，降低鋁電 解槽陰極內(nèi)襯的電阻值和電壓降以及電耗損失，延長鋁電解槽的使用壽命，降 低鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)的制作生產(chǎn)和維修成本，結(jié)合鋁電解槽結(jié)構(gòu)大型化，功能 多樣化的發(fā)展趨勢，'和現(xiàn)有的新材料技術(shù)，本發(fā)明設(shè)計出一種新型鋁電解槽陰 極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。
一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)所采用的技術(shù)方案是電解槽陰極內(nèi)襯結(jié) 構(gòu)由電解槽鋼殼體、保溫層、耐火層、防滲漏料層、側(cè)部碳塊、陰極碳塊和陰 極碳塊構(gòu)造而成，在防滲漏層上設(shè)置有陰極碳±來支撐凸臺，陰極碳塊的底部構(gòu) 置在陰極碳塊支撐凸臺上，相鄰的陰極碳塊側(cè)部之間設(shè)置有鋁液可上下流通的 間隙，防滲漏層上部與陰極碳塊底部之間設(shè)置有鋁液流通槽。
依據(jù)上述設(shè)計方案陰極碳塊和陰極鋼棒斷面可以是矩形或是圓形，陰極 鋼棒安裝在陰極碳塊內(nèi)部，以防止鋁液和電解質(zhì)的侵蝕。
依據(jù)上述設(shè)計方案在電解槽內(nèi)左右兩側(cè)部碳塊墻體中間，陰極碳i央可以是通長的一塊，或從中間斷開分為左右兩塊。
一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，在鋁電解生產(chǎn)時，電解槽溶池內(nèi)的鋁液 能將陰極碳塊環(huán)周加熱，使陰極碳塊電阻率下降，陰極碳塊與鋁液接觸的傳導(dǎo) 電流表面積加大，提高鋁液導(dǎo)電的電流密度；利用電解槽熔池底部產(chǎn)生的的鋁 液磁旋流起到清理沖刷沉積物的作用，同時陰極碳塊又可對年陰極碳塊低部以 上的鋁液磁旋流起阻隔作用，減少鋁液與電解質(zhì)界面之間的水平波動，達到降 低電解極距和低電壓設(shè)定效果，實現(xiàn)減少電解鋁生產(chǎn)電耗的目的。

一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)理解其特點則更加明了 。 圖1: 一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)第一個實施例附圖縱剖面構(gòu)造圖； 圖2:圖2是圖1的I——I的剖視圖。
圖3: —種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)第二個實施例附圖縱剖面構(gòu)造圖4:圖4是圖3的C——C的剖視圖。
上述圖中序號所示
1電解槽鋼殼體、2保溫層、3耐火層、4底部防滲漏料層、5側(cè)部碳塊墻體、6 陰極鋼棒、7陰極碳塊、8凸臺、9鋁液、IO鋁液流通槽、11電解質(zhì)、12流通 清理孔。
具體實施方式

一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)通用的鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)和材 料基礎(chǔ)上改進設(shè)計而來，其施工砌筑工藝仍可按現(xiàn)現(xiàn)通用的鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu) 的要求和標(biāo)準(zhǔn)進行。
如圖1和圖2所示，在實施例一中，鋁電解槽陰極內(nèi)襯中的陰極碳塊(7)為矩型，陰極鋼棒(6)為圓型，陰極鋼棒(6)最好帶有一定的錐度，二者之
間可采用碳膠泥進行擠壓黏結(jié)，陰極鋼棒(6)和陰極碳塊(7)之間也可以采
用螺紋連接，二者之間可以涂抹上導(dǎo)電膠，以減少界面結(jié)合電阻。
如如圖3和圖4所示，在另一實施例中，鋁電解槽陰極內(nèi)襯中的陰極碳塊 (7)為圓型，同一中心線上的陰極碳塊(7)分為兩段，中間留有一定的間隙，
以減少和消除陰極碳塊在電解過程中的熱應(yīng)力，防止陰極碳塊(7)的斷裂和電
解槽殼(1)的外漲變型。
陰極碳塊(7)可采用石墨化材料，外表面可涂硼化鈦涂層。 底部防滲漏層(4)可采用碳素搗固糊進行搗制扎固，也可采用碳化硅或
氮化硅結(jié)合碳化硅等抗鋁液沖刷和電解質(zhì)(11)侵蝕的材料制成。
.底部防滲漏層(4)上的用于支撐陰極碳塊的凸臺(8)可用碳化硅或碳素
材料預(yù)制而成，也可在搗固施工時砌筑而成，左右兩側(cè)的鋁液流通槽(10)可
以相互貫通。
陰極碳塊(7)和側(cè)部碳塊墻體(5)結(jié)合處砌筑時一定要用搗固填充料搗 實，防止鋁液(9)或電解質(zhì)(11)滲漏。相鄰兩陰極碳塊(7)之間間隙處在 搗固砌筑時可加裝臨時鋼模。用于保證砌筑質(zhì)量。
在電解槽端部鋁液流通槽(10)的兩端，設(shè)置有流通清理孔(12)，用于 電解槽檢修和焙燒時清理排渣，平時不用時，用搗固料扎固密封死，并經(jīng)常檢 査，防止?jié)B漏。
權(quán)利要求1、一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)由電解槽鋼殼體(1)、保溫層(2)、耐火層(3)、防滲漏料層(4)、側(cè)部碳塊墻體(5)、陰極鋼棒(6)和陰極碳塊(7)構(gòu)造而成，其特征是在防滲漏層(4)上設(shè)置有陰極碳塊(7)支撐凸臺(8)，陰極碳塊(7)的底部構(gòu)置在陰極碳塊支撐凸臺(8)上，相鄰的陰極碳塊(7)側(cè)部之間設(shè)置有鋁液(9)可上下流通的間隙，防滲漏層(4)上部與陰極碳塊(7)底部之間設(shè)置有鋁液流通槽(10)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其特征是陰 極鋼棒(6)安裝在陰極碳塊(7)內(nèi)部，以防止鋁液(9)和電解質(zhì)(11)的侵 蝕。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，其特征是在 電解槽內(nèi)左右兩側(cè)部碳塊(5)墻體中間，陰極碳塊(7)可以是通長的一塊， 或從中間斷開分為左右兩塊。
專利摘要一種新型鋁電解槽陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)其特征是在防滲漏層上設(shè)置有陰極碳塊支撐凸臺，陰極碳塊的底部構(gòu)置在陰極碳塊支撐凸臺上，相鄰的陰極碳塊側(cè)部之間設(shè)置有鋁液可上下流通的間隙，防滲漏層上部與陰極碳塊底部之間設(shè)置有鋁液流通槽。在鋁電解生產(chǎn)時，電解槽溶池內(nèi)的鋁液能將陰極碳塊環(huán)周加熱，使陰極碳塊電阻率下降，陰極碳塊與鋁液接觸的傳導(dǎo)電流表面積加大，提高鋁液導(dǎo)電的電流密度；利用電解槽熔池底部產(chǎn)生的鋁液磁旋流起到清理沖刷沉積物的作用，同時陰極碳塊又可對年陰極碳塊低部以上的鋁液磁旋流起阻隔作用，減少鋁液與電解質(zhì)界面之間的水平波動，達到降低電解極距和低電壓設(shè)定效果，實現(xiàn)減少電解鋁生產(chǎn)電耗的目的。
文檔編號C25C3/08GK201265047SQ20082014011
公開日2009年7月1日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
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