CN101892497A - 用于铝电解的阳极 - Google Patents
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Abstract
用于铝电解的阳极，包括第一碳块和第二碳块，所述第一碳块和第二碳块平行放置，在第一碳块和第二碳块之间留有用于排气的通道，所述第一碳块和第二碳块均通过钢爪与电源连接，所述第一碳块和第二碳块的宽度范围为360~430mm。本发明的铝电解阳极可以加快阳极块底部气体的排放速度，而且使阳极块的底部覆盖面积大为减小，可有效防止气泡汇集成气泡层，从而达到了减小电解槽内电阻值，降低电解能耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电解铝生产中使用的阳极结构的改进技术，具体涉及一种用于铝电解的新型结构阳极。
背景技术
在铝电解工业生产中，金属铝主要是用冰晶石—氧化铝融盐电解法生产的。其生产设备包括衬有碳质材料的电解槽，电解槽的钢制外壳与碳质内衬之间为耐火材料和保温砖，电解槽的碳质内衬一般由具有较好的抗钠和电解质腐蚀性能的无烟煤或石墨质材料或两者的混合物所制的碳砖砌筑而成，在它们之间的连接处用碳素材料制成的碳糊进行捣固。在电解槽的底部安置有阴极钢棒，并伸出电解槽的槽壳之外，在电解槽的上方悬挂有用石油焦制成的碳质阳极，电解槽的阳极之上安置有金属制成的阳极导杆，通过阳极导杆可将电流导入，在电解槽内为温度在940~970℃的冰晶石—氧化铝电解质熔体和熔融的金属铝液，此金属铝液和电解质熔体是互不相溶的，且铝的密度大于电解质熔体的密度，因此铝在电解质熔体的下面与阴极接触。当直流电流从电解槽的碳质阳极导入，从阴极导出时，由于电解质熔体的离子导电体，便使溶解有氧化铝的冰晶石熔体在两极发生电化学反应，此反应的结果是含氧离子在阳极上放电所生成的氧与碳阳极上的碳反应，其电解产物以CO2的形式从阳极表面逸出；含铝的离子在阴极上放电，从阴极上获得金属铝。
目前工业上大型熔融电解槽所使用的碳阳极，都是采用单体或双体的阳极块结构，而且几乎碳阳极的宽度均是采用固定的660mm。这就使得在电解过程中，阳极底部中心所产生的二氧化碳气体必须从深埋于15cm以上的液体电解质中的阳极底部先横向流过330mm的宽度，再沿阳极边沿排出到大气中，而二氧化碳气体在排出过程中，由于受液体电解质的压强作用和阳极宽度的水平路径影响，很难顺利排出，二氧化碳气泡会汇集在碳阳极的底部，并形成2cm左右厚度的气泡层，而经过检测和计算后发现，二氧化碳气泡层极距折合成的电压降达到了0.705V，这使得电解槽内的电阻值急剧增大，并导致电压升高，电解时能耗增大，并使得电解铝的制造成本增大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，解决在电解铝的过程中产生的二氧化碳气体难以排出，使得电解铝的能耗增大的问题，而提供一种能快速排出阳极底部气体，有效降低能耗的用于铝电解的阳极。
本发明实现上述目的的技术方案是：用于铝电解的阳极，其特征在于，包括第一碳块和第二碳块，所述第一碳块和第二碳块平行放置，在第一碳块和第二碳块之间留有用于排气的通道，所述第一碳块和第二碳块均通过钢爪与电源连接。
本发明的铝电解阳极由两块碳块构成，这样可以缩短阳极块底部气体的排出距离，减小阳极底部气泡层厚度，从而降低电解槽内的电压，实现了节能的目的。
进一步，所述第一碳块和第二碳块的宽度范围均为360~430 mm。采用360~430 mm宽度的碳块不仅能保证阳极块的刚性强度，更重要的是减小了阳极底部气体在排出过程中流动的距离，也达到了快速排放气体，有效降低能耗的目的。
进一步，所述第一碳块和第二碳块之间通道的宽度为10~50 mm。设置通道的目的在于使位于两块碳块之间的气体能够被排出，10~50 mm的宽度使得气体在排放时更加自如。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用了宽度范围为360~430 mm的两块阳极块来进行组合共用，这种减小了宽度的阳极块的底部覆盖面积大为减小，而且两块阳极块的结构有利于增强阳极块的刚性强度，这使得采用较小宽度的阳极块也能达到原有的单块阳极块的刚性强度。
2、使用本发明的阳极，二氧化碳气体在汇集时不用流动太长的距离，就可以快速的从阳极块的两侧排出，可有效降低气泡汇集成气泡层，从而达到了减小电解槽内电阻值，实现降低电解能耗的目的。
附图说明
图1为本发明用于铝电解的阳极的结构示意图；
图2为本发明用于铝电解的阳极中碳块的俯视图。
图中，1—第一碳块，2—第二碳块，3—通道，4—钢爪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1和图2所示，一种用于铝电解的阳极，包括第一碳块1和第二碳块2，所述第一碳块1和第二碳块2平行放置，在第一碳块1和第二碳块2之间留有用于排气的通道3，第一碳块1和第二碳块2均通过钢爪4与电源连接；所述第一碳块1和第二碳块2的宽度均为400 mm，第一碳块1和第二碳块2之间通道3的宽度为20 mm。
实施例2：另一种用于铝电解的阳极，是在实施例1的基础上，将第一碳块1和第二碳块2的宽度均设置为430 mm，将第一碳块1和第二碳块2之间通道3的宽度设为40 mm。这里将第一碳块1和第二碳块2的宽度以及通道3的宽度均采用较大的取值，是由于采用较宽的碳块所产生的气泡量较大，因此相应的采取较大宽度的通道3，可以加大气泡排出的流量，从而实现加速排气的目的。
实施例3：另一种用于铝电解的阳极，是在实施例1的基础上，将第一碳块1和第二碳块2的宽度均设置为360 mm，将第一碳块1和第二碳块2之间通道3的宽度设为10 mm。本实施例中采用了较小尺寸的配置，是由于减小了第一碳块和第二碳块的宽度尺寸后，气体在阳极底部的流动距离缩短，可以快速的从碳块两侧排出，因此中间的通道3的宽度就可以相应的减小。
在此，对本发明的阳极以使用400 mm宽度时的碳块进行模拟计算。在此情况下，阳极底部的气泡层厚度为1.389~1.414 cm，在此取1.4 cm为平均值，因此，当阳极底部的气泡层厚度从2 cm降低至1.4 cm时，可降低阳极极距0.6 cm，这样，电解槽内降低的电压值经计算为0.2115 V。同时，由于气泡层变薄，阳极过电压也相应的降低，气泡与电解质的混合体积减小，从而减少了溶解在电解质中铝的二次反应，达到了提高电流效率的目的。综上所述，本发明采用400 mm宽的阳极的电解槽比采用660 mm宽的阳极降低了0.22 V左右的电压，按照目前92%的电流效率进行计算，每降低0.1 V电压可节约320 kwh/T-AL的电能，所以共可降低电能的消耗700 kwh/T-AL。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.用于铝电解的阳极，其特征在于，包括第一碳块（1）和第二碳块（2），所述第一碳块（1）和第二碳块（2）平行放置，在第一碳块（1）和第二碳块（2）之间留有用于排气的通道（3），所述第一碳块（1）和第二碳块（2）均通过钢爪（4）与电源连接。
2.根据权利要求1所述用于铝电解的阳极，其特征在于，所述第一碳块（1）和第二碳块（2）的宽度范围均为360~430 mm。
3.根据权利要求1所述用于铝电解的阳极，其特征在于，所述第一碳块（1）和第二碳块（2）之间通道（3）的宽度范围为10~50 mm。
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