CN102234820B - 一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明型涉及一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法。一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法，其特征在于在阴极炭块（1）或钢棒（2）或其连接材料阴极糊或磷生铁（4）处铺设部分电流导流材料（3），使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块，通过钢棒，从电解槽侧部出来。该导流材料（3）根据需要在阴极不同部位铺设至少一种电阻率不同于炭块或钢棒的材料或绝缘材料组合，可以替代部分炭块材料、钢棒材料，或与其组合在一起，同时可通过调整电流导流材料（3）形状，其宽度、高度或厚度阶梯状或渐变式逐渐变化，从而改变阴极电阻分布，调整阴极电流分布，使铝液中水平电流减少，增加电解槽磁流体稳定性，提高电流效率和槽寿命。
Description
技术领域
一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法，涉及一种铝电解生产用电解槽改变阴极电流分布，减少铝液层水平电流，提高槽稳定性的方法。
背景技术
在传统的铝电解槽中，电流经阳极向下进入槽内，通过熔融电解质和铝液，到达阴极碳块，再经过碳块和由阴极糊或磷生铁连接而水平嵌入阴极炭块内的汇流钢棒从电解槽两侧出来，通过阴极母线进入下一台槽。在此结构下，由于电流总是会流经电阻最小的路径，使接近钢棒出电侧的三分之一负载了大部分的电流，导致铝液层中产生大量的水平电流，铝液层和阴极碳块电流分布不均，越靠近出电端电流密度越高。而铝液中较大的水平电流会在磁场的作用下产生电磁力，增加电解槽的不稳定性，降低电流效率，增加电耗；阴极炭块中的电流分布不均会导致炭块易被腐蚀，降低槽寿命。目前随着电解槽的大型化，电解槽宽度的增加，会导致更多的铝液水平电流存在和阴极电流分布不均匀。虽然大型槽的磁场在不断地被优化，但水平电流的大量增加仍旧会制约大型槽的发展和铝工业技术的进步。
发明内容
本实发明的目的是为了解决上述问题，克服传统电解槽水平电流大的缺点，提出的一种能使铝液中的电流分布更加均匀，减少了铝液中的水平电流，有利于大型铝电解槽的稳定、高效、长寿运行的减少铝电解槽铝液水平电流的方法。
本发明的目的是这样实现的。
一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法，其特征在于在阴极炭块，或钢棒，或其连接材料阴极糊，或磷生铁处铺设部分电流导流材料，使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块，通过钢棒，从电解槽侧部出来。
所述电流导流材料，可以是替代部分炭块的材料，可以替代部分钢棒的材料，可以铺设在炭块和钢棒之间的位置，也可以与炭块或钢棒组装在一起。
所述的电流导流材料，可根据需要在不同位置采用不同阻值的材料，调整阴极炭块电阻分布，使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块。
所述的电流导流材料，可根据需要在不同位置采用不同的阻值材料，调整阴极钢棒电阻分布，使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块；
所述电流导流材料，可以采用至少一种与炭块钢棒电阻率不同的电流导流材料或绝缘材料组合铺设，或先与炭块或钢棒组合在一起；
所述电流导流材料，可以通过改变其在不同位置的形状，来调整炭块或钢棒的电阻分布，使铝液中电流较为均匀的进入阴极碳块。
所述电流导流材料，位于炭块和钢棒之间时，其形状的改变在于，其长度可以从钢棒顶头位置或中间位置开始铺设到钢棒出电与炭块边缘对齐或略长。在钢棒上表面完全覆盖钢棒宽度，侧部采用从内向外逐渐变化，或阶梯状变化；最宽处可以和钢棒同宽，或小于钢棒宽度。
所述的电流导流材料，可以替代部分钢棒材料，采用电阻小于钢棒的材料，在钢棒的靠近槽中心一端在钢棒上部替代部分钢棒，其长度可小于等于炭块内钢棒长度，宽度小于等于钢棒，其高度和宽度可以从内向外逐渐变化或阶梯状变化替代部分原钢棒材料。
所述的电流导流材料，可以替代部分炭块材料，采用导电率不同于原炭块的导流材料，与原炭块等宽、等长，以坡面或阶梯状界面在炭块底部与炭块结合，可采用电阻率小于炭块内厚外薄的导流材料（3）与内薄外厚的炭块材料结合；也可以采用电阻率大于炭块的内薄外厚的导流材料（3）与内厚外薄的炭块材料将结合。
本发明型涉及一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法，能有效改变阴极电阻分布，调整阴极电流分布，使铝液中水平电流减少，增加电解槽磁流体稳定性，提高电流效率和槽寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构一种示意图。
图2为本发明实施例2的结构一种示意图。
图3为本发明实施例2的结构另一种示意图。
图4为本发明图2和图3的剖面示意图。
图5为本发明图1、2、3的俯视示意图。
图6为本发明实施例3的结构一种示意图。
图7为本发明实施例3的结构另一种示意图。
图8为本发明图6和图7的剖面示意图。
图9为本发明图6和图7的俯视示意图。
图10为本发明实施例4的结构一种示意图。
图11为本发明实施例4的结构另一种示意图。
图12为本发明图10和图11的剖面示意图。
图13 为本发明实施例5的一种示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明进行详细的说明，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法，在阴极炭块（1）或钢棒（2）或其连接材料阴极糊或磷生铁（4）处铺设部分电流导流材料（3），使阴极电阻从内向外逐渐增大，铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块，实现减少铝液水平电流的目的，本发明的具体实施方式和附图仅对其中一部份实施方式进行了描述。
实施例1
如图1、图5所示，在阴极碳块和钢棒之间铺设导流材料，所述电流导流材料（3）可根据需要有多种铺设方式。在不改变炭块和钢棒结构形式下，在炭块和钢棒缝之间铺设一薄层电流导流材料（3），或者先与钢棒组合在一起。可以是一种或几种电阻率大于炭块的材料，或采用非连续铺设的绝缘材料，按需要组合铺设在炭块的外1/3或2/3处，使此段的阴极电阻增大，减少其电流通过量，从而减少铝液中的水平电流。
实施例2
如图2所示，在阴极碳块和钢棒之间铺设导流材料（3），所述电流导流材料（3）可根据需要有多种铺设方式。在不改变炭块和钢棒结构形式下，在炭块（1）和钢棒（2）缝之间铺设一薄层电流导流材料（3），可以是一种电阻率大于炭块的材料或绝缘材料，铺设在炭块（1）的和钢棒（2）之间，通过导流材料形状的变化，其长度可以根据需要从钢棒顶头的位置或中间某位置开始铺设到钢棒出电与炭块边缘对齐。在钢棒上表面完全覆盖钢棒宽度，如图5所示，侧部采用从内向外逐渐变宽，或阶梯状变宽；最宽处可以和钢棒同宽，或小于钢棒宽度，从内向宽度逐渐增大如图2、图3所示；使导流材料对应段的阴极电阻逐渐增大，调整其电流通过量，从而减少铝液中的水平电流。
实施例3
如图6、7、8、9所示，电流导流材料（3）嵌在炭块内，替代部分钢棒，如图所示，采用电阻小于钢棒的材料，在钢棒的内端头上部替代部分钢棒，其长度可小于等于炭块内钢棒长度，宽度与钢棒相同，其高度从内向外逐渐变减小或阶梯状减小如图6、7所示，导流材料（3）下面对应的钢棒材料（2）的高从内向外逐渐增大，直至上面没有导流材料（3）处钢棒高度不再改变。使阴极越靠近内部电阻逐渐减小，增加阴极内部的导电量，从而使铝液中的电流更加均匀分布，减少铝液中的水平电流。
实施例4
如图10、11、12所示，电流导流材料（3）嵌在炭块底部，替代部分炭块材料，形成组合阴极碳块。电流导流材料（3）可以采用导电率不同于原炭块的导流材料，与原炭块等宽、等长，以坡面或阶梯状界面在炭块底部与炭块结合如图10，11 所示，对于若原阴极炭块采用电阻率较大的无烟煤、石墨质的炭块可采用电阻率小于炭块的导流材料（3），如石墨化的材料，内厚外薄的导流材料（3）与内薄外厚的炭块材料将结合；对于若原阴极碳块采用电阻率较小的石墨化炭块也可以采用可采用电阻率大于它的石墨质材的导流材料（3），内薄外厚的导流材料（3）与内厚外薄的炭块材料将结合；使阴极炭块电阻从内向外逐渐增大。减少其外部电流通过量，从而减少铝液中的水平电流。
实施例5
如图13所示，可以采用电阻率不同的两块或多块碳块材料组合形成阴极碳块，由内向外电阻率逐渐增大，使电流均与通过阴极碳块进入钢棒材料。
Claims (6)
1.一种减少铝电解槽铝液水平电流的方法，在阴极炭块,或钢棒,或其连接材料阴极糊,或磷生铁处铺设部分电流导流材料，使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块，通过钢棒，从电解槽侧部出来；所述电流导流材料，是替代部分炭块的材料，或是替代部分钢棒的材料，铺设在炭块和钢棒之间的位置，或与炭块或钢棒组装在一起；所述的电流导流材料根据需要在不同位置采用不同阻值的材料，调整阴极炭块电阻分布，使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块；所述的电流导流材料根据需要在不同位置采用不同的阻值材料，调整阴极钢棒电阻分布，使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块；所述的电流导流材料根据需要在不同位置采用不同的阻值材料，调整炭块与阴极钢棒之间磷生铁或钢棒糊位置的电阻分布，使铝液中电流相对较均匀的进入阴极炭块；所述电流导流材料（3）采用至少一种与炭块钢棒电阻率不同的电流导流材料或绝缘材料组合铺设，或先与炭块或钢棒组合在一起；其特征在于所述电流导流材料（3）当其铺设于炭块与钢棒之间时，根据铺设位置不同采用与主体炭块材料电阻率不同的普通炭块、石墨质炭块、半石墨化炭块、或全石墨化炭块；采用与主体钢棒材料电阻率不同的其他牌号钢棒、或其他耐高温的导电性能较原钢棒好的金属；采用与主体磷生铁钢棒糊电阻率不同的其他磷生铁或钢棒材料，或是各种耐高温绝缘材料；同时铺设一种或多种。
2.根据权利要求1所述的减少铝电解槽铝液水平电流的方法，其特征在于所述电流导流材料（3）通过改变其在不同位置的形状，来调整炭块或钢棒的电阻分布，使铝液中电流较为均匀的进入阴极炭块。
3.根据权利要求1所述的减少铝电解槽铝液水平电流的方法，其特征在于所述电流导流材料（3）位于炭块和钢棒之间时，其形状的改变在于，其长度从钢棒顶头位置或中间位置开始铺设到钢棒出电与炭块边缘对齐或略长；在钢棒上表面完全覆盖钢棒宽度，侧部采用从内向外逐渐变化，或阶梯状变化；最宽处和钢棒同宽，或小于钢棒宽度。
4.根据权利要求1所述的减少铝电解槽铝液水平电流的方法，其特征在于所述的电流导流材料（3）替代部分钢棒材料，采用电阻小于钢棒的材料，在钢棒的靠近槽中心一端在钢棒上部替代部分钢棒，其长度可小于等于炭块内钢棒长度，宽度小于等于钢棒的宽度，其高度和宽度从内向外逐渐变化或阶梯状变化替代部分原钢棒材料。
5.根据权利要求1所述的减少铝电解槽铝液水平电流的方法，其特征在于所述的电流导流材料（3）替代部分炭块材料，采用导电率不同于原炭块的导流材料，与原炭块等宽、等长，以坡面或阶梯状界面在炭块底部与炭块结合，采用电阻率小于炭块内厚外薄的导流材料（3）与内薄外厚的炭块材料结合；或采用电阻率大于炭块的内薄外厚的导流材料（3）与内厚外薄的炭块材料结合。
6.根据权利要求1所述的减少铝电解槽铝液水平电流的方法，其特征在于该方法应用于任何一种阴极结构，阴极炭块是平顶面，或凸凹不平的顶面，是有一根或多根任何一种截面形状的钢棒的阴极。
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