專利名稱：一種大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及霍爾-埃魯電解法生產(chǎn)原鋁的鋁電解槽，特別是鋁電解槽的陰極 結(jié)構(gòu)，具體地說，本實(shí)用新型涉及一種大幅度降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
金屬鋁在工業(yè)上采用熔鹽電解法進(jìn)行生產(chǎn)，即電解溶解在熔融的冰晶石為主要成 分的電解質(zhì)中的氧化鋁，目前主要采用的方法為霍爾-埃魯(Hall-Heroult)電解法。生產(chǎn)電解鋁的直接設(shè)備為電解槽，電解槽主要有兩大部分組成，一部分為陽極，通 常由碳素材料制成，另一部分為陰極，由炭塊與內(nèi)襯材料砌筑而成。鋁電解槽被串聯(lián)在整個(gè)電解系列中，電流從陽極進(jìn)入電解槽，通過熔融的電解質(zhì)， 穿過液態(tài)鋁液，進(jìn)入陰極炭塊，電流通過裝配在陰極炭塊中的陰極鋼棒收集，通過陰極母線 導(dǎo)入下一臺(tái)電解槽。現(xiàn)有的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)為，在陰極炭塊的底部裝有陰極鋼棒，陰極鋼棒與炭塊 之間全部采用扎糊或澆磷鐵的方式連接，每個(gè)陰極炭塊裝有一根或兩根陰極鋼棒，陰極鋼 棒與陰極炭塊同向水平放置，陰極鋼棒的一端伸出電解槽的側(cè)壁與陰極母線相連接。這種 結(jié)構(gòu)的電解槽，陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)存在一個(gè)非常大的缺點(diǎn)由于陰極鋼棒與陰極炭塊同向水平 放置，導(dǎo)致鋁液中產(chǎn)生非常大的水平電流，該水平電流與鋁液中垂直磁場(chǎng)共同作用產(chǎn)生電 磁力，這種電磁力驅(qū)動(dòng)液態(tài)鋁液在電解槽中流動(dòng)和波動(dòng)，如果電解槽中的水平電流過大且 分布不均，將會(huì)導(dǎo)致鋁液與電解質(zhì)界面波動(dòng)過大，使電解槽在生產(chǎn)中產(chǎn)生嚴(yán)重的不穩(wěn)定性， 降低電流效率。另外，鋁液中水平電流分布沿陰極炭塊的長度方向分布不均勻，使得陰極炭 塊的端部處電流密度最大，從而顯著加快此處陰極炭塊的腐蝕，降低電解槽的壽命。為了提高電解槽的穩(wěn)定性，通常的做法是在電解槽的設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制鋁液中的垂 直磁場(chǎng)分布，這不僅增加了陰極母線設(shè)計(jì)的難度，而且導(dǎo)致陰極配置復(fù)雜，母線用量大，投 資增加。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問題，提高電解槽的穩(wěn)定性，提出一種大幅度降低 鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，其目的是降低鋁液中的水平電流，使陰極電流密度更加 均勻，從而提高鋁電解槽生產(chǎn)的穩(wěn)定性，使電解槽能夠在較低極距下高效平穩(wěn)運(yùn)行，顯著降 低噸鋁能耗，同時(shí)陰極電流密度均勻，降低陰極磨損的速率，延長陰極壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，在陰極炭塊下部扎固或澆鑄至少 一根陰極鋼棒，陰極鋼棒沿長度方向在靠近陰極炭塊端部的一段被分隔縫分割成上下兩部 分，陰極鋼棒在陰極炭塊中間部分沒有被分割的一段全部采用導(dǎo)電體與陰極炭塊連接，靠 近陰極炭塊端部的陰極鋼棒上半部分采用導(dǎo)電體與陰極炭塊連接，下半部分采用絕緣體與 陰極炭塊絕緣，分隔縫內(nèi)采用分隔縫絕緣材料填充，使上下兩部分陰極鋼棒絕緣，陰極鋼棒整體從電解槽的側(cè)部穿出。所述的導(dǎo)電體為碳糊或磷鐵。所述的陰極鋼棒全部或部分扎固或澆鑄在陰極炭塊中。所述的陰極鋼棒的截面形狀是方形、圓形、半圓形、梯形或三角形。所述的每組陰極炭塊下部安裝1-50根陰極鋼棒。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果如下本實(shí)用新型具有很強(qiáng)的實(shí)用性，在不改變陰極出 電方式即側(cè)面出電的條件下，大幅度降低了鋁液中的水平電流，陰極電流分布更加均勻，提 高了電解槽的穩(wěn)定性，延長了槽壽命，電解槽可以在低極距條件下高效平穩(wěn)運(yùn)行，有效地減 少了噸鋁能耗，具有顯著的節(jié)能效果。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例陰極結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例陰極炭塊與陰極鋼棒組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2陰極炭塊與陰極鋼棒組合結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4是圖3的A-A剖剖視圖。圖中，1、陰極炭塊；2、陰極鋼棒；3、分隔縫；4、分隔縫絕緣材料；5、絕緣體；6、導(dǎo)電體。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不受實(shí)施例 所限。如圖所示，本實(shí)用新型一種大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，在陰極炭 塊1下部扎固或澆鑄至少一根陰極鋼棒2，陰極鋼棒2沿長度方向在靠近陰極炭塊1端部的 一段被分隔縫3分割成上下兩部分，陰極鋼棒2在陰極炭塊1中間部分沒有被分割的一段 全部采用導(dǎo)電體6與陰極炭塊1連接，靠近陰極炭塊1端部的陰極鋼棒2上半部分采用導(dǎo) 電體6與陰極炭塊1連接，下半部分采用絕緣體5與陰極炭塊1絕緣，分隔縫3內(nèi)采用分隔 縫絕緣材料4填充，使上下兩部分陰極鋼棒2絕緣，陰極鋼棒2整體從電解槽的側(cè)部穿出； 導(dǎo)電體6為碳糊或磷鐵，陰極鋼棒2全部或部分扎固或澆鑄在陰極炭塊1中，陰極鋼棒2的 截面形狀是方形、圓形、半圓形、梯形或三角形，每組陰極炭塊1下部安裝1-50根陰極鋼棒。本實(shí)用新型在不改變陰極出電方式的條件下，通過改變陰極鋼棒的結(jié)構(gòu)、陰極鋼 棒與陰極炭塊的連接方式等，調(diào)節(jié)陰極炭塊及陰極鋼棒的組合電阻，顯著降低了鋁液中的 水平電流，陰極電流分布更加均勻，提高了電解槽的穩(wěn)定性，使電解槽能夠在低極距條件下 高效穩(wěn)定生產(chǎn)，有效地減少了噸鋁能耗，節(jié)能效果明顯。達(dá)到降低鋁液中水平電流的目的。本實(shí)施例僅列出了一種實(shí)現(xiàn)大幅降低鋁電解槽水平電流的結(jié)構(gòu)，本專利的具體實(shí) 施方式中也只針對(duì)附圖，對(duì)本方法的實(shí)現(xiàn)措施進(jìn)行了描述，但本專利保護(hù)范圍不受本專利 中實(shí)施例所限。
權(quán)利要求1.一種大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，其特征在于在陰極炭塊(1)下部扎 固或澆鑄至少一根陰極鋼棒O)，陰極鋼棒(2)沿長度方向在靠近陰極炭塊(1)端部的一 段被分隔縫(3)分割成上下兩部分，陰極鋼棒(2)在陰極炭塊(1)中間部分沒有被分割的 一段全部采用導(dǎo)電體(6)與陰極炭塊(1)連接，靠近陰極炭塊(1)端部的陰極鋼棒(2)上 半部分采用導(dǎo)電體(6)與陰極炭塊(1)連接，下半部分采用絕緣體(5)與陰極炭塊(1)絕 緣，分隔縫(3)內(nèi)采用分隔縫絕緣材料(4)填充，使上下兩部分陰極鋼棒( 絕緣，陰極鋼 棒(2)整體從電解槽的側(cè)部穿出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的導(dǎo)電體(6)為碳糊或磷鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的陰極鋼棒( 全部或部分扎固或澆鑄在陰極炭塊(1)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的陰極鋼棒O)的截面形狀是方形、圓形、半圓形、梯形或三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大幅降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 的每組陰極炭塊下部安裝1-50根陰極鋼棒。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鋁電解槽，特別是涉及一種大幅度降低鋁電解槽鋁液中水平電流的結(jié)構(gòu)。在陰極炭塊下部扎固或澆鑄至少一根陰極鋼棒，陰極鋼棒沿長度方向在靠近陰極炭塊端部的一段被分隔縫分割成上下兩部分，陰極鋼棒在陰極炭塊中間部分沒有被分割的一段全部采用導(dǎo)電體與陰極炭塊連接，靠近陰極炭塊端部的陰極鋼棒上半部分采用導(dǎo)電體與陰極炭塊連接，下半部分采用絕緣體與陰極炭塊絕緣，分隔縫內(nèi)采用分隔縫絕緣材料填充，使上下兩部分陰極鋼棒絕緣，陰極鋼棒整體從電解槽的側(cè)部穿出。本實(shí)用新型大幅度降低了鋁液中的水平電流，陰極電流分布更加均勻，提高了電解槽的穩(wěn)定性，延長了槽壽命，有效地減少了噸鋁能耗，具有顯著的節(jié)能效果。
文檔編號(hào)C25C3/08GK201864785SQ20102056637
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者劉偉, 劉銘, 劉雅鋒, 周東方, 張欽崧, 楊曉東, 白斌, 胡紅武, 鄒智勇 申請(qǐng)人:沈陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司