專利名稱：用于鋁電解的陽極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解鋁生產(chǎn)中使用的陽極結(jié)構(gòu)的改進(jìn)技術(shù)，具體涉及一種用于鋁電解 的新型結(jié)構(gòu)陽極。
背景技術(shù)：
在鋁電解工業(yè)生產(chǎn)中，金屬鋁主要是用冰晶石一氧化鋁融鹽電解法生產(chǎn)的。 其生產(chǎn)設(shè)備包括襯有碳質(zhì)材料的電解槽，電解槽的鋼制外殼與碳質(zhì)內(nèi)襯之間為耐火材料和 保溫磚，電解槽的碳質(zhì)內(nèi)襯一般由具有較好的抗鈉和電解質(zhì)腐蝕性能的無煙煤或石墨質(zhì)材 料或兩者的混合物所制的碳磚砌筑而成，在它們之間的連接處用碳素材料制成的碳糊進(jìn)行 搗固。在電解槽的底部安置有陰極鋼棒，并伸出電解槽的槽殼之外，在電解槽的上方懸掛 有用石油焦制成的碳質(zhì)陽極，電解槽的陽極之上安置有金屬制成的陽極導(dǎo)桿，通過陽極導(dǎo) 桿可將電流導(dǎo)入，在電解槽內(nèi)為溫度在94(T970°C的冰晶石一氧化鋁電解質(zhì)熔體和熔融的 金屬鋁液，此金屬鋁液和電解質(zhì)熔體是互不相溶的，且鋁的密度大于電解質(zhì)熔體的密度，因 此鋁在電解質(zhì)熔體的下面與陰極接觸。當(dāng)直流電流從電解槽的碳質(zhì)陽極導(dǎo)入，從陰極導(dǎo)出 時，由于電解質(zhì)熔體的離子導(dǎo)電體，便使溶解有氧化鋁的冰晶石熔體在兩極發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)，此反應(yīng)的結(jié)果是含氧離子在陽極上放電所生成的氧與碳陽極上的碳反應(yīng)，其電解產(chǎn)物 以C02的形式從陽極表面逸出；含鋁的離子在陰極上放電，從陰極上獲得金屬鋁。目前工業(yè)上大型熔融電解槽所使用的碳陽極，都是采用單體或雙體的陽極塊結(jié) 構(gòu)，而且?guī)缀跆缄枠O的寬度均是采用固定的660mm。這就使得在電解過程中，陽極底部中 心所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w必須從深埋于15cm以上的液體電解質(zhì)中的陽極底部先橫向流過 330mm的寬度，再沿陽極邊沿排出到大氣中，而二氧化碳?xì)怏w在排出過程中，由于受液體電 解質(zhì)的壓強(qiáng)作用和陽極寬度的水平路徑影響，很難順利排出，二氧化碳?xì)馀輹R集在碳陽 極的底部，并形成2cm左右厚度的氣泡層，而經(jīng)過檢測和計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，二氧化碳?xì)馀輰訕O距 折合成的電壓降達(dá)到了 0. 705V，這使得電解槽內(nèi)的電阻值急劇增大，并導(dǎo)致電壓升高，電解 時能耗增大，并使得電解鋁的制造成本增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，解決在電解鋁的過程中產(chǎn)生的 二氧化碳?xì)怏w難以排出，使得電解鋁的能耗增大的問題，而提供一種能快速排出陽極底部 氣體，有效降低能耗的用于鋁電解的陽極。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是用于鋁電解的陽極，其特征在于，包括第一碳 塊和第二碳塊，所述第一碳塊和第二碳塊平行放置，在第一碳塊和第二碳塊之間留有用于 排氣的通道，所述第一碳塊和第二碳塊均通過鋼爪與電源連接。本發(fā)明的鋁電解陽極由兩塊碳塊構(gòu)成，這樣可以縮短陽極塊底部氣體的排出距離，減小陽極底部氣泡層厚度，從而降低電解槽內(nèi)的電壓，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。進(jìn)一步，所述第一碳塊和第二碳塊的寬度范圍均為360 430 mm。采用360 430 mm寬度的碳塊不僅能保證陽極塊的剛性強(qiáng)度，更重要的是減小了陽極底部氣體在排出過程 中流動的距離，也達(dá)到了快速排放氣體，有效降低能耗的目的。進(jìn)一步，所述第一碳塊和第二碳塊之間通道的寬度為10飛0 mm。設(shè)置通道的 目的在于使位于兩塊碳塊之間的氣體能夠被排出，1(T50 mm的寬度使得氣體在排放時更加 自如。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果
1、本發(fā)明采用了寬度范圍為36(T430 mm的兩塊陽極塊來進(jìn)行組合共用，這種減小了寬 度的陽極塊的底部覆蓋面積大為減小，而且兩塊陽極塊的結(jié)構(gòu)有利于增強(qiáng)陽極塊的剛性強(qiáng) 度，這使得采用較小寬度的陽極塊也能達(dá)到原有的單塊陽極塊的剛性強(qiáng)度。2、使用本發(fā)明的陽極，二氧化碳?xì)怏w在匯集時不用流動太長的距離，就可以快速 的從陽極塊的兩側(cè)排出，可有效降低氣泡匯集成氣泡層，從而達(dá)到了減小電解槽內(nèi)電阻值， 實(shí)現(xiàn)降低電解能耗的目的。


圖1為本發(fā)明用于鋁電解的陽極的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明用于鋁電解的陽極中碳塊的俯視圖。圖中，1一第一碳塊，2—第二碳塊，3—通道，4一鋼爪。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 如圖1和圖2所示，一種用于鋁電解的陽極，包括第一碳塊1和第二碳 塊2，所述第一碳塊1和第二碳塊2平行放置，在第一碳塊1和第二碳塊2之間留有用于排 氣的通道3，第一碳塊1和第二碳塊2均通過鋼爪4與電源連接；所述第一碳塊1和第二碳 塊2的寬度均為400 mm，第一碳塊1和第二碳塊2之間通道3的寬度為20 mm。實(shí)施例2 另一種用于鋁電解的陽極，是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將第一碳塊1和第 二碳塊2的寬度均設(shè)置為430 mm，將第一碳塊1和第二碳塊2之間通道3的寬度設(shè)為40 mm。這里將第一碳塊1和第二碳塊2的寬度以及通道3的寬度均采用較大的取值，是由于 采用較寬的碳塊所產(chǎn)生的氣泡量較大，因此相應(yīng)的采取較大寬度的通道3，可以加大氣泡排 出的流量，從而實(shí)現(xiàn)加速排氣的目的。實(shí)施例3 另一種用于鋁電解的陽極，是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將第一碳塊1和第 二碳塊2的寬度均設(shè)置為360 mm，將第一碳塊1和第二碳塊2之間通道3的寬度設(shè)為10 mm。本實(shí)施例中采用了較小尺寸的配置，是由于減小了第一碳塊和第二碳塊的寬度尺寸后， 氣體在陽極底部的流動距離縮短，可以快速的從碳塊兩側(cè)排出，因此中間的通道3的寬度 就可以相應(yīng)的減小。在此，對本發(fā)明的陽極以使用400 mm寬度時的碳塊進(jìn)行模擬計(jì)算。在此情況
4下，陽極底部的氣泡層厚度為1.38纊1.414 cm，在此取1.4 cm為平均值，因此，當(dāng)陽極底部 的氣泡層厚度從2 cm降低至1.4 cm時，可降低陽極極距0.6 cm，這樣，電解槽內(nèi)降低的電 壓值經(jīng)計(jì)算為0.2115 V。同時，由于氣泡層變薄，陽極過電壓也相應(yīng)的降低，氣泡與電解質(zhì) 的混合體積減小，從而減少了溶解在電解質(zhì)中鋁的二次反應(yīng)，達(dá)到了提高電流效率的目的。 綜上所述，本發(fā)明采用400 mm寬的陽極的電解槽比采用660 mm寬的陽極降低了 0. 22 V左 右的電壓，按照目前92%的電流效率進(jìn)行計(jì)算，每降低0. 1 V電壓可節(jié)約320 kwh/T-AL的 電能，所以共可降低電能的消耗700 kwh/T-AL。 需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管 申請人:參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些 對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
用于鋁電解的陽極，其特征在于，包括第一碳塊(1)和第二碳塊(2)，所述第一碳塊(1)和第二碳塊(2)平行放置，在第一碳塊(1)和第二碳塊(2)之間留有用于排氣的通道(3)，所述第一碳塊(1)和第二碳塊(2)均通過鋼爪(4)與電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋁電解的陽極，其特征在于，所述第一碳塊(1)和第二碳塊(2)的寬度范圍均為360 430mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鋁電解的陽極，其特征在于，所述第一碳塊(1)和第二碳塊 (2)之間通道(3)的寬度范圍為10 50 mm。
全文摘要
用于鋁電解的陽極，包括第一碳塊和第二碳塊，所述第一碳塊和第二碳塊平行放置，在第一碳塊和第二碳塊之間留有用于排氣的通道，所述第一碳塊和第二碳塊均通過鋼爪與電源連接，所述第一碳塊和第二碳塊的寬度范圍為360~430mm。本發(fā)明的鋁電解陽極可以加快陽極塊底部氣體的排放速度，而且使陽極塊的底部覆蓋面積大為減小，可有效防止氣泡匯集成氣泡層，從而達(dá)到了減小電解槽內(nèi)電阻值，降低電解能耗的目的。
文檔編號C25C3/12GK101892497SQ20101026441
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者李賀松, 田應(yīng)甫 申請人:重慶天泰鋁業(yè)有限公司