CN102965691B - 铝电解用燕尾式组合异型阴极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块（1）和石墨化阴极阻流块（2），所述石墨化阴极阻流块（2）底部加工成燕尾式形状，所述主体块（1）开设有与石墨化阴极阻流块（2）的燕尾式形状相适配的燕尾槽（3），所述石墨化阴极阻流块（2）镶嵌在燕尾槽（3）内，主体块（1）与石墨化阴极阻流块（2）之间的连接缝用糊料捣固；所述的燕尾槽（3）开设在主体块（1）纵向中心和/或两个主体块（1）之间。本发明能利用现有设备进行生产，生产成本低，阻流块寿命长（与电解槽同寿命），同时实现对两个阴极主体块结合部位的薄弱环节进行结构补强，解决传统的组合阴极安装阻流块在铝液中可能产生浮动的问题。
Description
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，具体是涉及铝电解槽中的异型阴极。
背景技术
传统的阴极组合安装技术，主要是在阴极主体块上开一个矩形槽，然后在矩形槽上镶嵌矩形阻流块，再用糊料捣固，由于阻流块与矩形槽垂直，两侧部没有相互锁紧结构，因此在铝电解生产中，随着热量的增大和铝液的流动加快，阻流块可能脱离浮动起来，这对铝电解槽的槽况及铝水质量造成了很大的影响，既缩减了阴极的寿命，也缩减了电解槽的寿命。
目前在铝电解用异型阴极的研究和改进方面，检索到如下国内外公开文献：
1.中国发明专利，名称:一种能减缓阴极凸起磨蚀的新型阴极结构铝电解槽，申请号:CN200910248884.1，申请人:冯乃祥。该申请文件公开了一种能减缓阴极凸起磨蚀的新型阴极结构铝电解槽，在每个阴极碳块上沿长度方向的边部加工有凸起结构，称为长度方向凸起；或在阴极碳块上部加工与阴极碳块的长度方向相垂直的凸起，称为宽度方向凸起；或在阴极碳块上边部同时加工长度方向凸起和宽度方向凸起。阴极碳块凸起的中间镶嵌有一层耐火材料墙板，阴极碳块凸起与耐火材料墙板构成整体凸起，整体凸起具有减缓铝液流速、减少铝液波动、提高电解槽铝液面稳定性的作用，在阴极碳块凸起被磨蚀后，由于耐火材料墙板比碳的电化学磨蚀性小，耐火材料墙板能继续起到减缓铝液流速的作用。虽然该技术增加耐火材料墙板起到了减缓铝液流速的作用，但该技术在阴极碳块上部加工长度方向凸起和/或宽度方向凸起均是与阴极碳块垂直的，使得电解生产中，随着热量的增大和铝液的流动加快，阻流块容易脱离浮动起来，同时未能实现对阴极结合部位的薄弱环节进行结构补强。
2.中国实用新型专利，名称:铝电解槽用阻流块，专利号：200920305774.X，申请人：中国铝业股份有限公司，该专利公开了一种铝电解槽用阻流块，它由上下两部分组成，其下部分是基块（2），其上部分是异形块（1）。基块（2）的形状为矩形、带圆角矩形或者梯形。异形块（1）的形状为横条形、工字形、王字形、十字形、X形。在使用时，异形块（1）与阴极表面接触，形成线与面接触，这种放置方式，既阻止槽内铝液流动速度，又不减少阴极工作面积，可实现了降低铝水平和极距，使电解槽在低电压条件下平稳运行，但该结构的阻流块依然存在脱离浮动起来的缺陷。
本发明的燕尾式组合异型阴极能弥补传统的阴极组合安装技术中存在阻流块容易浮动的缺陷。本发明是在阴极主体块上镶嵌燕尾式阴极阻流块，通过燕尾式镶嵌技术，用以控制阻流块在铝液中可能产生的浮动，安装技术效果显著。此技术既达到减少阻流块在铝液中浮动起来目的又可避免阻流块浮动对槽况及铝液质量的影响，从而延长电解槽寿命及提高经济效益，还能对阴极结合部位的薄弱环节进行结构补强。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种铝电解用燕尾式组合异型阴极，它能利用现有设备进行生产，生产成本低，阻流块寿命长（与电解槽同寿命），同时实现对主体块与石墨化阴极阻流块结合部位的薄弱环节进行结构补强，解决传统的组合阴极安装阻流块在铝液中可能产生的浮动的问题。
本发明是这样实现的：
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块和石墨化阴极阻流块，所述石墨化阴极阻流块底部加工成燕尾式形状，所述主体块开设有与石墨化阴极阻流块的燕尾式形状相适配的燕尾槽，所述石墨化阴极阻流块镶嵌在燕尾槽内，主体块与石墨化阴极阻流块之间的连接缝用糊料捣固。
所述的燕尾槽开设在主体块纵向中心和/或两个主体块之间。
本发明的铝电解用燕尾式组合异型阴极的燕尾槽开设在主体块纵向中心时，石墨化阴极阻流块与主体块的横向外侧边缘的距离为300~380mm，可以确保铝电解槽阳极作业时不会碰坏或撞松阻流块，进一步提高阻流块的寿命。
本发明的铝电解用燕尾式组合异型阴极的燕尾槽开设在两个主体块之间，或燕尾槽开设在主体块纵向中心和两个主体块之间时，两块石墨化阴极阻流块之间的间距为200~400mm，便于电解槽加料作业。
本发明通过主体块燕尾槽与石墨化阴极阻流块燕尾突出部分相互扣住，在电解槽热量增大、铝液的流动加快时，能够防止石墨化阴极阻流块浮动。
主体块、阻流块的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
作为优选，上述燕尾槽的深度为40～120mm，底部宽度为150～220mm，角度为30～60°。
所述的石墨化阴极阻流块的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为40～90mm，上部加工开口的深度为15～35mm，燕尾角度为30～60°。
所述石墨化阴极阻流块的高度为140~200mm，其顶部两侧为30~45°倒角，燕尾宽度为130~190mm。
所述石墨化阴极阻流块凸出主体块表面的高度为80~150mm。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
（1）本发明采用燕尾式阴极组合安装技术，可使石墨化阴极阻流块与主体块紧紧地扣在一起，用以控制阻流块在铝液中可能产生的浮动，同时可延长阻流块寿命长（与电解槽同寿命）。
（2）本发明的铝电解用燕尾式组合异型阴极，可避免阻流块在铝液中浮动起来对槽况及铝水质量的影响，从而延长电解槽寿命及铝水质量，提高经济效益。
（3）阴极生产过程中现有主体设备、模具、炉型等不用改变，操作性强，生产成本低。
（4）使用时，筑槽简单、与现行铝电解工艺一致。
（5）本发明实现了两个主体块之间的薄弱部位（主体块接合缝）结合部位及对主体块与石墨化阴极阻流块容易脱除的薄弱环节进行结构补强。
附图说明：
图1为实施例1的燕尾式组合异型阴极立体结构示意图；
图2为实施例1的燕尾式组合异型阴极的主视图；
图3为实施例1的燕尾式组合异型阴极安装后的俯视示意图；
图4为本发明的石墨化阴极阻流块的立体图；
图5为实施例4的燕尾式组合异型阴极的俯视示意图；
图6为实施例4的燕尾式组合异型阴极的半剖图；
图7为实施例7的燕尾式组合异型阴极的俯视示意图；
图8为实施例7的燕尾式组合异型阴极的半剖图；
附图标记：主体块1，石墨化阴极阻流块2，燕尾槽3。
具体实施方式
实施例1
铝电解用燕尾式组合异型阴极（如图1所示），包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，
石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状（如图4所示），所述主体块1的纵向中心开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固（如图2所示）。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为60mm，上部加工开口的深度为20mm，燕尾角度为45°。石墨化阴极阻流块2的高度为160mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为160mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为120mm。燕尾槽3的深度为60mm，底部宽度为180mm，角度为45°。
石墨化阴极阻流块2与主体块1的横向外侧边缘的距离为350mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。将铝电解用燕尾式组合异型阴极安装到电解槽中如图3所示。
实施例2
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，所述主体块1的纵向中心开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为50mm，上部加工开口的深度为15mm，燕尾角度为60°。石墨化阴极阻流块2的高度为170mm，其顶部两侧为30°倒角，燕尾宽度为150mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为100。燕尾槽3的深度为60mm，底部宽度为180mm，角度为60°。
石墨化阴极阻流块2与主体块1的横向外侧边缘的距离为300mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例3
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，所述主体块1的纵向中心开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为80mm，上部加工开口的深度为35mm，燕尾角度为30°。石墨化阴极阻流块2的高度为180mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为170mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为180mm。燕尾槽3的深度为80mm，底部宽度为190mm，角度为30°。
石墨化阴极阻流块2与主体块1的横向外侧边缘的距离为380mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例4
铝电解用燕尾式组合异型阴极（如图4~6所示），包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，
石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，所述主体块1的纵向中心和两个主体块1之间均开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为80mm，上部加工开口的深度为35mm，燕尾角度为30°。石墨化阴极阻流块2的高度为180mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为170mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为150mm。燕尾槽3的深度为80mm，底部宽度为190mm，角度为30°；两块石墨化阴极阻流块2之间的间距为350mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例5
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，所述主体块1的纵向中心和两个主体块1之间均开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为70mm，上部加工开口的深度为30mm，燕尾角度为45°。石墨化阴极阻流块2的高度为165mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为165mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为130mm。燕尾槽3的深度为70mm，底部宽度为185mm，角度为45°。两块石墨化阴极阻流块2之间的间距为320mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例6
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，所述主体块1的纵向中心和两个主体块1之间均开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为60mm，上部加工开口的深度为20mm，燕尾角度为45°。石墨化阴极阻流块2的高度为160mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为160mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为120mm。燕尾槽3的深度为60mm，底部宽度为180mm，角度为45°。两块石墨化阴极阻流块2之间的间距为300mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例7
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，两个主体块1之间开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为60mm，上部加工开口的深度为20mm，燕尾角度为45°。石墨化阴极阻流块2的高度为160mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为160mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为120mm。燕尾槽3的深度为60mm，底部宽度为180mm，角度为45°。两块石墨化阴极阻流块2之间的间距为350mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例8
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，两个主体块1之间开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为60mm，上部加工开口的深度为20mm，燕尾角度为45°。石墨化阴极阻流块2的高度为160mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为160mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为120mm。燕尾槽3的深度为60mm，底部宽度为180mm，角度为45°。两块石墨化阴极阻流块2之间的间距为320mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例9
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，两个主体块1之间开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为90mm，上部加工开口的深度为35mm，燕尾角度为45°。石墨化阴极阻流块2的高度为200mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为190mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为110mm。燕尾槽3的深度为120mm，底部宽度为220mm，角度为45°。两块石墨化阴极阻流块2之间的间距为400mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
实施例10
铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块1和石墨化阴极阻流块2，石墨化阴极阻流块2底部加工成燕尾式形状，两个主体块1之间开设有与石墨化阴极阻流块2的燕尾式形状相适配的燕尾槽3，所述石墨化阴极阻流块2镶嵌在燕尾槽3内，主体块1与石墨化阴极阻流块2之间的连接缝用糊料捣固。
石墨化阴极阻流块2的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为40mm，上部加工开口的深度为15mm，燕尾角度为45°。石墨化阴极阻流块2的高度为140mm，其顶部两侧为45°倒角，燕尾宽度为130mm。石墨化阴极阻流块2凸出主体块1表面的高度为80mm。燕尾槽3的深度为40mm，底部宽度为150mm，角度为45°。两块石墨化阴极阻流块2之间的间距为200mm。
主体块1、石墨化阴极阻流块2的其他的外形尺寸及机加工要求可依据电解槽大小及变压器装机容量而定。
Claims (6)
1.铝电解用燕尾式组合异型阴极，包括主体块（1）和石墨化阴极阻流块（2），其特征在于：所述石墨化阴极阻流块（2）底部加工成燕尾式形状，所述主体块（1）开设有与石墨化阴极阻流块（2）的燕尾式形状相适配的燕尾槽（3），所述石墨化阴极阻流块（2）镶嵌在燕尾槽（3）内，主体块（1）与石墨化阴极阻流块（2）之间的连接缝用糊料捣固；
所述燕尾槽（3）的深度为40～120mm，底部宽度为150～220mm，角度为30～60°；所述的石墨化阴极阻流块（2）的燕尾式突出部分的底部至上部加工开口的距离为40～90mm，上部加工开口的深度为15～35mm，燕尾角度为30～60°。
2.根据权利要求1所述的铝电解用燕尾式组合异型阴极，其特征在于：所述的燕尾槽（3）开设在主体块（1）纵向中心和/或两个主体块（1）之间。
3.根据权利要求1所述的铝电解用燕尾式组合异型阴极，其特征在于：所述石墨化阴极阻流块（2）的高度为140~200mm，其顶部两侧为30~45°倒角，燕尾宽度为130~190mm。
4.根据权利要求1所述的铝电解用燕尾式组合异型阴极，其特征在于：所述石墨化阴极阻流块（2）凸出主体块（1）表面的高度为80~150mm。
5.根据权利要求2所述的铝电解用燕尾式组合异型阴极，其特征在于：所述石墨化阴极阻流块（2）与主体块（1）的横向外侧边缘的距离为300~380mm。
6.根据权利要求2所述的铝电解用燕尾式组合异型阴极，其特征在于：所述两块石墨化阴极阻流块（2）之间的间距为200~400mm。
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