CN101949037A

CN101949037A - 一种铝电解槽的砌筑方法

Info

Publication number: CN101949037A
Application number: CN 201010506690
Authority: CN
Inventors: 邓发权; 龚克成; 敬叶灵
Original assignee: Hunan Shengtong Technology Group Co Ltd
Current assignee: Hunan Shengtong Technology Group Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-01-19

Abstract

本发明涉及一种铝电解槽的砌筑方法，包括常规砌筑方法，还在于砌筑步骤为：(一)在制作电解槽的阴极碳块时，对阴极碳块上端部沿纵向进行对称倒角，在阴极碳块顶部开设有横向凹槽；(二)砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块之间留有20～40mm间缝，间缝用阴极捣糊捣固，相邻阴极碳块的相对倒角与填充间缝的阴极捣糊构成梯形槽，梯形槽与阴极碳块顶部的横向凹槽深度相同；(三)在阴极碳块底部开设一道或两道纵向沟槽，纵向沟槽内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。该方法砌筑的铝电解槽能够大大降低铝液中水平电流、使阴极碳块和阴极钢棒电流密度更均匀，大大延长了电解槽的使用寿命。

Description

一种铝电解槽的砌筑方法

一、技术领域

本发明涉及一种铝电解槽的砌筑方法，特别是一种异型阴极结构铝电解槽的砌筑方法。

二、背景技术

目前，工业上铝的提炼主要是冰晶石-氧化铝熔盐电解的方法生产，其专用设备为内衬有炭质材料的电解槽，此类电解槽的钢质外壳与炭质内衬之间为耐火材料和保温砖，电解槽的炭质内衬一般由具有较好的抗钠盐和抗电解质腐蚀性能的无烟煤或石墨材料或两者的混合物所制的碳砖砌筑而成，在炭块与炭块之间用碳素材料制成的碳糊进行捣固。

现有铝电解槽的阴极结构多采用在阴极碳块底部开设沟槽并装有阴极钢棒，阴极碳块纵向排放在电解槽底部，阴极碳块为规则长方体或者阴极碳块的上端部为倒角。如中国专利CN2846445Y公开了一种铝电解槽微缝粘结式阴极碳块结构，其阴极碳块相互紧密排列并挤压粘结，这样砌筑的电解槽阴极上表面非常平整，这种铝电解槽可增强阴极的抗渗漏能力，提高铝电解槽的使用寿命，但其电解效果不好，电解时铝液中水平电流非常大，铝液波动大，不稳定。再如中国专利CN201416037Y公开了一种新型铝电解槽，该铝电解槽将阴极碳块之间的距离拉大，扎固材料的高度低于阴极碳块的高度，使得阴极碳块间出现沟槽，其作用在于降低极间压降，提高电能效率，但该电解槽使用过程中电流密度和磁场分布不均，严重影响了电流效率。因此，设计一种综合能耗更低、效率更高的电解槽及其使用方法已为急需。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够大大降低铝液中水平电流、使阴极碳块和阴极钢棒电流密度更均匀、阴极碳块和阴极钢棒中磁场分布更均匀、能够有效减缓铝液流速的铝电解槽的砌筑方法。大大提高了铝电解槽生产的稳定性，大大延长了电解槽的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明的具体方案是：一种铝电解槽的砌筑方法，包括常规砌筑方法，其砌筑方法还在于：(A)、在制作电解槽的阴极碳块时，对阴极碳块上端部沿纵向进行对称倒角，在阴极碳块顶部开设有横向凹槽；(B)、砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块之间留有20～40mm间缝，间缝用阴极捣糊捣固，相邻阴极碳块的相对倒角与填充间缝的阴极捣糊构成梯形槽，梯形槽与阴极碳块顶部的横向凹槽深度相同；(C)、在阴极碳块底部开设一道或两道纵向沟槽，纵向沟槽内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。这样，将阴极碳块上端部沿纵向经过对称倒角，在将阴极碳块纵向并列排放在电解槽底部时，相邻阴极碳块的相对倒角与用阴极捣糊填充的阴极碳块间的间缝形成了梯形槽，这种梯形槽以及在阴极碳块顶部开设的横向凹槽使得电解过程中大大减少了铝液中的水平电流，并且使阴极碳块的电流密度趋向均匀，阴极碳块与阴极钢棒中的磁场分布更加均匀；电解槽阴极表面的纵横交错的凹槽深度一致，因而在交错的凹槽中填充人造石墨碎的厚度相同，使得铝液中水平电流大大减少，同时可以确保焙烧启动时电流分布更为均匀。

本发明的优选方案还在于所述梯形槽与横向凹槽正交。这样，互相正交的纵向和横向凹槽，可以使电解中铝液的流速减缓，变紊流为层流，且流动有规律，更容易操控。

本发明的优选方案还在于所述横向凹槽为矩形槽或者梯形槽或者弧形槽。这样，可以根据需要选择阴极碳块顶部凹槽的形状，且每一种槽型都有其独特的有益效果，当凹槽为矩形槽时，在填充人造石墨碎时可以做到更加平整，横向电流分布和磁场分布不受影响，当凹槽为梯形槽时，其与纵向的梯形槽相互交叉，使电解槽的阴极上表面形成纵横交错的梯形槽网，能够有效缓减铝液的流速，改变铝液的流态，变紊流为层流，减缓槽内电解质和铝液的波动性，从而降低极距和槽压降，实现节能降耗。

本发明的优选方案还在于所述阴极碳块上端倒角为与竖向成30°、45°或者60°倒角。不同倾斜度的倒角，导致梯形槽的敞开度不同，从而根据槽型的大小，不同敞开度会导致电解过程中铝液的流速变缓，电流密度分布均匀。

本发明的优选方案还在于阴极碳块底部纵向沟槽为矩形槽或者∩形槽，钢棒与纵向沟槽相配套。这样能保证阴极碳块上表面到钢棒的距离趋于相等，使电流和磁场分布均匀。

本发明提供的一种铝电解槽的砌筑方法，以及所采用的新型铝电解槽，还具有以下有益效果：

1、减少铝液中的水平电流；

2、改善铝液、阴极碳块和阴极钢棒中电流密度的分布和磁场的分布，使得电流密度分布更为均匀，磁场分布更为均匀。

3、能够大大减少因磁场作用而对铝液所产生的应力，从而有效缓减铝液流速，并改变铝液的流态，变紊流为层流，减缓了槽内电解质和铝液的波动幅度，从而降低极距和槽电压，使槽电压降低500mV～900mV。

4、能够实现吨铝直流电耗降低1100～1300Kwh，吨铝直流电耗降低到10500～11800Kwh。

四、附图说明

图1是铝电解槽的竖向横截面示意图。

图2、图4、图5是铝电解槽的竖向纵截面示意图。

图3是阴极碳块的立体图。

图6、图7是阴极碳块竖向横截面示意图。

图中，1、阴极，2、阴极碳块，3、阴极捣糊，4、倒角，5、梯形槽，6、横向凹槽，7、纵向沟槽

五、具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细的说明，本发明是这样实现的：一种铝电解槽的砌筑方法，包括常规砌筑方法，另外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有20～40mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同；在阴极碳块2底部开设一道或两道纵向沟槽7，纵向沟槽7内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块2与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。如图1所示，阴极碳块2上端部沿纵向进行了对称倒角4，相邻阴极碳块2之间的间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，在阴极碳块2底部开设两道纵向沟槽7。如图3所示，阴极碳块2上端部沿纵向进行了对称倒角4，阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，相邻阴极碳块2之间的间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同，在阴极碳块2底部开设两道纵向沟槽7。

本发明的优选方案还在于所述梯形槽5与横向凹槽6正交。如图3所示，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6正交设置。

本发明的优选方案还在于所述横向凹槽6为矩形槽或者梯形槽或者弧形槽。如图2、3所示，横向凹槽6为矩形槽。如图4所示，横向凹槽6为梯形槽。如图5所示，横向凹槽6为弧形槽。

本发明的优选方案还在于所述阴极碳块2上端倒角4为与竖向成30°、45°或者60°倒角。如图2、3所示，阴极碳块2上端倒角4为与竖向成30°倒角。如图6所示，阴极碳块2上端倒角4为与竖向成45°倒角。如图7所示，阴极碳块2上端倒角4为与竖向成60°倒角。

本发明的优选方案还在于阴极碳块2底部纵向沟槽7为矩形槽或者∩形槽或者沟槽横截面的上部为梯形，钢棒与纵向沟槽相配套。如图1、3所示，阴极碳块2底部纵向沟槽7为矩形槽。如图6所示，阴极碳块2底部纵向沟槽7为∩形槽。如图7所示，阴极碳块2底部纵向沟槽7横截面的上部为梯形。

实施例1：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有20mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同；在阴极碳块2底部开设两道纵向沟槽7，纵向沟槽7内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块2与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。

实施例2：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有25mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同；在阴极碳块2底部开设两道纵向沟槽7，纵向沟槽7内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块2与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。

实施例3：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有30mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同；在阴极碳块2底部开设一道纵向沟槽7，纵向沟槽7内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块2与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。

实施例4：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有35mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同；在阴极碳块2底部开设两道纵向沟槽7，纵向沟槽7内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块2与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。

实施例5：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有40mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同；在阴极碳块2底部开设一道纵向沟槽7，纵向沟槽7内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块2与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。

实施例6：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有35mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同，梯形槽5与横向凹槽6正交。

实施例7：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为梯形槽；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有35mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同。

实施例8：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为弧形槽。

实施例9：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，倒角4为与竖向成30°的倒角，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为矩形槽；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有30mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同。

实施例10：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，倒角4为与竖向成45°的倒角，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为矩形槽：砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有30mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同。

实施例11：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，倒角4为与竖向成60°的倒角，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为矩形槽；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有30mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同。

实施例12：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，倒角4为与竖向成30°的倒角，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为矩形槽；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有30mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同，阴极碳块2底部纵向沟槽7为矩形槽。

实施例13：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，倒角4为与竖向成30°的倒角，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为矩形槽；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有30mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同，阴极碳块2底部纵向沟槽7为∩形槽。

实施例14：

铝电解槽的砌筑方法，除常规砌筑方法外，在制作电解槽的阴极碳块2时，对阴极碳块2上端部沿纵向进行对称倒角4，倒角4为与竖向成30°的倒角，在阴极碳块2顶部开设有横向凹槽6，横向凹槽6为矩形槽；砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块2之间留有30mm间缝，间缝用阴极捣糊3捣固，相邻阴极碳块2的相对倒角4与填充间缝的阴极捣糊3构成梯形槽5，梯形槽5与阴极碳块2顶部的横向凹槽6深度相同，阴极碳块2底部纵向沟槽横截面的上部为梯形。

Claims

1.一种铝电解槽的砌筑方法，包括常规砌筑方法，其特征在于，

A、在制作电解槽的阴极碳块时，对阴极碳块上端部沿纵向进行对称倒角，在阴极碳块顶部开设有横向凹槽；

B、砌筑阴极碳块时，相邻阴极碳块之间留有20～40mm间缝，间缝用阴极捣糊捣固，相邻阴极碳块的相对倒角与填充间缝的阴极捣糊构成梯形槽，梯形槽与阴极碳块顶部的横向凹槽深度相同；

C、在阴极碳块底部开设一道或两道纵向沟槽，纵向沟槽内铺设对应大小的钢棒，阴极碳块与钢棒之间采用阴极钢棒糊捣固。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的砌筑方法，其特征在于，所述梯形槽与横向凹槽正交。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的砌筑方法，其特征在于，所述横向凹槽为矩形槽或者梯形槽或者弧形槽。

4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的砌筑方法，其特征在于，所述阴极碳块上端倒角为与竖向成30°、45°或者60°倒角。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种铝电解槽的砌筑方法，其特征在于，阴极碳块底部纵向沟槽为矩形槽或者∩形槽或者沟槽横截面的上部为梯形，钢棒与纵向沟槽相配套。