專利名稱：鋁電解陽極裝置及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋁電解生產中使用的設備，是一種鋁電解陽極裝置及其制備方法。
背景技術：
在鋁電解生產中使用的鋁電解陽極裝置(也稱陽極炭塊組)由陽極炭塊、陽極導桿和陽極鋼爪構成。通常陽極導桿和陽極鋼爪為一體，將陽極鋼爪與陽極炭塊采用磷生鐵溶化澆鑄冷卻后連結為一體。這種結構及生產方法存在的不足是磷生鐵在溶化時需要加溫至130°C以上，耗電量極大，并且磷生鐵在溶化過程中產生大量的氧化碳等有害氣體，嚴重污染大氣環(huán)境，特別是操作車間內有害氣體濃度很高，對操作人員的身體健康有較大的損害；另外，當鋁電解陽極裝置在鋁電解生產時，陽極氧化及電解后水平上漲時，易造成磷生鐵被沖刷熔化掉，導致原鋁質量下降，并縮短了鋁電解陽極裝置的使用壽命；由于磷生鐵與陽極炭塊接觸時是完全利用磷生鐵的受熱膨脹進行接觸的，它們的接觸壓降較高，導致電解時的耗電量較高等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，提供一種鋁電解陽極裝置及其制備方法，它改變采用磷生鐵與陽極炭塊連接的方式和材料，從而消除公知技術的不足。本發(fā)明為實現上述目的，通過以下技術方案實現鋁電解陽極裝置，包括陽極炭塊，陽極炭塊上部開設炭碗，陽極鋼爪置入炭碗內，炭碗與陽極鋼爪之間的空腔內填充炭素料，炭素料采用的原料重量比為人造石墨45-80、金屬屑5-40和樹脂結合劑15-20。炭素料的上平面高于陽極炭塊的上平面。炭素料的上平面高于陽極炭塊的上平面的距離為20-40 毫米。炭素料的原料重量比為人造石墨55-75、金屬屑10-30和樹脂結合劑15-20。所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，包括以下步驟
①取已加工完成的陽極炭塊和陽極鋼爪備用；
②按重量比取人造石墨45-80、金屬屑5-40和樹脂結合劑15-20混合均勻制成炭素
料；
③將炭素料置入陽極炭塊上部開設的炭碗的下部，采用壓力將炭素料壓密實；
④將陽極鋼爪置入炭碗內，使陽極鋼爪的底面與步驟③壓密實的炭素料相接觸，使陽極鋼爪的中心部位與炭碗的中心部位重合；
⑤將步驟②的炭素料置入炭碗內，使炭素料充滿陽極鋼爪外壁與炭碗內壁間的距離形成的空腔內，向炭素料加壓將炭素料壓密實，使炭素料在常溫或加熱下凝固后即可。所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，制取兩個半圓形模具，將半圓形模具置入陽極鋼爪位于陽極炭塊上平面的外周，使半圓形模具的內壁與陽極鋼爪的外壁間的距離與炭碗的內壁與陽極鋼爪的外壁間的距離相等，再將步驟②的炭素料置入半圓形模具內壁與陽極鋼爪外壁間的距離形成的空腔內，向炭素料加壓，將炭素料壓密實，然后將兩個半圓型模具分別在兩側取下，形成炭素料凸塊，使炭素料在常溫或加熱下凝固。所述的向炭素料加壓，可采用壓力機或搗固機向炭素料加壓使炭素料密實。陽極鋼爪的外壁與炭碗內壁間的距離為40-180毫米。步驟③中采用壓力壓密實后的炭素料的厚度為10-20毫米。本發(fā)明所述的鋁電解陽極裝置及其制備方法采用炭素料使陽極炭塊與陽極鋼爪連接，徹底改變了采用磷生鐵連接陽極炭塊和陽極鋼爪存在的不足，生產中無粉塵、無異味、無有害氣體、無任何污染，對操作人員身體健康無任何損害，同時，耗能極低，僅為用磷生鐵連接時耗能的二十分之一左右。經過測試證明炭素料在溫度升高時，導電率增強，電阻率下降，在鋁電解生產過程中能夠節(jié)省大量的電能，炭素料還能有效抵抗電解質的侵蝕， 從而延長了陽極炭塊的使用壽命，并且，采用炭素料將陽極鋼爪與陽極炭塊連接為一體的強度與采用磁生鐵連接強度相同。同時，由于增加了炭素料與陽極鋼爪的接觸面積，提高了其導電性，并保護了陽極炭塊在使用時免受沖刷，延長了其使用壽命等。


附圖1是本發(fā)明鋁電解陽極炭塊裝置的結構示意圖。
具體實施例方式對照附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明為了完成發(fā)明目的，達到本發(fā)明所述的優(yōu)點，提供的技術方案中的實施例是如圖1所示，圖中4是陽極炭塊，陽極炭塊4上部開設炭碗5，陽極鋼爪3置入炭碗5內， 炭碗5與陽極鋼爪3之間的空腔內填充炭素料6，炭素料6采用的原料重量比為人造石墨 45-80、金屬屑5-40和樹脂結合劑15-20。本發(fā)明炭素料6采用的原料重量比優(yōu)選的方案是人造石墨55-75、金屬屑10-30和樹脂結合劑15-20。所述樹脂結合劑可以是粉狀、也可以是液體或半干粉狀。樹脂結合劑用于將人造石墨與金屬屑粘結在一起，凝固后為一體。本發(fā)明所述的鋁電解陽極裝置及其制備方法中所述的炭素料6采用的原料按重量比計可以有多種組合
1、人造石墨45、金屬屑40和樹脂結合劑15。2、人造石墨65、金屬屑15和樹脂結合劑20。3、人造石墨80、金屬屑5和樹脂結合劑15。4、人造石墨70、金屬屑10和樹脂結合劑20。5、人造石墨60、金屬屑20和樹脂結合劑20。6、人造石墨52、金屬屑30和樹脂結合劑18。7、人造石墨50、金屬屑35和樹脂結合劑15。8、人造石墨75、金屬屑10和樹脂結合劑15。9、人造石墨70、金屬屑15和樹脂結合劑15。10、人造石墨55、金屬屑30和樹脂結合劑15。本發(fā)明所述炭素料6采用的原料還可采用廢陰極炭塊或廢陽極炭塊粉碎磨成粉狀替代人造石墨。本發(fā)明為了增加導電面積，可以使炭素料6的上平面高于陽極炭塊4的上平面。本發(fā)明為了增加導電面積，并達到較好效果的設計方案為將炭素料6的上平面高于陽極炭塊4的上平面的距離H為20-40毫米。
本發(fā)明所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，包括以下步驟
①取已加工完成的陽極炭塊4和陽極鋼爪3備用；
②按重量比取人造石墨45-80、金屬屑5-40和樹脂結合劑15-20混合均勻制成炭素料
6 ；
③將炭素料6置入陽極炭塊4上部開設的炭碗5的下部，采用壓力將炭素料6壓密實；
④將陽極鋼爪3置入炭碗5內，使陽極鋼爪3的底面與步驟③壓密實的炭素料6相接觸，使陽極鋼爪3的中心部位與炭碗5的中心部位重合；
⑤將步驟②的炭素料6置入炭碗5內，使炭素料6充滿陽極鋼爪3外壁與炭碗5內壁間的距離形成的空腔內，向炭素料6加壓將炭素料6壓密實，使炭素料6在常溫或加熱下凝固后即可。本發(fā)明所述的鋁電解陽極裝置的制備方法為增加炭素料與鋼爪的接觸面積，提高其導電性等優(yōu)點，還可增加下述步驟制取兩個半圓形模具，將半圓形模具置入陽極鋼爪3 位于陽極炭塊4上平面的外周，使半圓形模具的內壁與陽極鋼爪3的外壁間的距離與炭碗 5的內壁與陽極鋼爪3的外壁間的距離相等，再將步驟②的炭素料6置入半圓形模具內壁與陽極鋼爪3外壁間的距離形成的空腔內，向炭素料6加壓，將炭素料6壓密實，然后將兩個半圓型模具分別在兩側取下，形成炭素料凸塊7，此處已壓密實的炭素料凸塊7高出陽極炭塊4上平面的高度H —般為20-40毫米為佳，這是以低成本達到提高導電性能等優(yōu)點的優(yōu)選方案。使炭素料6在常溫或加熱下凝固。加熱下可使凝固時間縮短，加熱溫度一般為 50-150°C。本發(fā)明所述的向炭素料6加壓，可采用壓力機或搗固機向炭素料6加壓使炭素料 6密實，壓力機、搗固機均為公知技術。本發(fā)明陽極鋼爪3的外壁與炭碗5內壁間的距離為40-180毫米。本發(fā)明步驟③中采用壓力壓密實后的炭素料6的厚度H1為10-20毫米。本發(fā)明所述的金屬屑的比表面積一般為250-450m2/kg。圖中，1是陽極導桿，2是陽極鋼爪連接筋。
權利要求
1.鋁電解陽極裝置，包括陽極炭塊(4)，陽極炭塊(4)上部開設炭碗(5)，陽極鋼爪(3) 置入炭碗(5)內，其特征在于炭碗(5)與陽極鋼爪(3)之間的空腔內填充炭素料(6)，炭素料(6)采用的原料重量比為人造石墨45-80、金屬屑5-40和樹脂結合劑15-20。
2.根據權利要求1所述的鋁電解陽極裝置，其特征在于炭素料(6)的上平面高于陽極炭塊(4)的上平面。
3.根據權利要求1或2所述的鋁電解陽極裝置，其特征在于炭素料(6)的上平面高于陽極炭塊(4)的上平面的距離H為20-40毫米。
4.根據權利要求1所述的鋁電解陽極裝置，其特征在于炭素料(6)的原料重量比為 人造石墨55-75、金屬屑10-30和樹脂結合劑15-20。
5.權利要求1-4任一項所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，其特征在于包括以下步驟①取已加工完成的陽極炭塊(4)和陽極鋼爪(3)備用；②按重量比取人造石墨45-80、金屬屑5-40和樹脂結合劑15-20混合均勻制成炭素料(6)；③將炭素料(6)置入陽極炭塊(4)上部開設的炭碗(5)的下部，采用壓力將炭素料(6) 壓密實；④將陽極鋼爪(3)置入炭碗(5)內，使陽極鋼爪(3)的底面與步驟③壓密實的炭素料 (6)相接觸，使陽極鋼爪(3)的中心部位與炭碗(5)的中心部位重合；⑤將步驟②的炭素料(6)置入炭碗(5)內，使炭素料(6)充滿陽極鋼爪(3)外壁與炭碗(5)內壁間的距離形成的空腔內，向炭素料(6)加壓將炭素料(6)壓密實，使炭素料(6)在常溫或加熱下凝固后即可。
6.根據權利要求5所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，其特征在于制取兩個半圓形模具，將半圓形模具置入陽極鋼爪(3)位于陽極炭塊(4)上平面的外周，使半圓形模具的內壁與陽極鋼爪(3)的外壁間的距離與炭碗(5)的內壁與陽極鋼爪(3)的外壁間的距離相等， 再將步驟②的炭素料(6)置入半圓形模具內壁與陽極鋼爪(3)外壁間的距離形成的空腔內，向炭素料(6)加壓，將炭素料(6)壓密實，然后將兩個半圓型模具分別在兩側取下，形成炭素料凸塊(7)，使炭素料在常溫或加熱下凝固。
7.根據權利要求5所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，其特征在于所述的向炭素料(6)加壓，可采用壓力機或搗固機向炭素料(6)加壓使炭素料(6)密實。
8.根據權利要求5所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，其特征在于陽極鋼爪(3)的外壁與炭碗(5)內壁間的距離為40-180毫米。
9.根據權利要求5所述的鋁電解陽極裝置的制備方法，其特征在于步驟③中采用壓力壓密實后的炭素料(6)的厚度(H1)為10-20毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁電解陽極裝置及制備方法，包括陽極炭塊，陽極炭塊上部開設炭碗，陽極鋼爪置入炭碗內，炭碗與陽極鋼爪之間的空腔內填充炭素料，炭素料采用的原料重量比為人造石墨45-80、金屬屑5-40和樹脂結合劑15-20。其制備方法包括以下步驟①取已加工完成的陽極炭塊和陽極鋼爪備用；②按重量比取上述重量比原料混合均勻制成炭素料；③將炭素料壓密實；④將陽極鋼爪置入炭碗內，使陽極鋼爪的中心部位與炭碗的中心部位重合；⑤使炭素料在常溫或加熱下凝固后即可。本發(fā)明改變采用磷生鐵與陽極炭塊連接的方式和材料，從而消除公知技術的不足。
文檔編號C25C3/12GK102168286SQ20111009531
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權日2011年4月15日
發(fā)明者朱振國, 譚春耕, 譚春雷 申請人:淄博春耕工貿有限公司