CN102978660A - 具保温结构的铝电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具保温结构的铝电解槽。该铝电解槽采用耐高温、轻质、块状、保温效果更好的异型保温材料板，覆盖在阳极炭块的上部和阳极炭块与槽沿板之间，代替了传统的使用氧化铝及电解质粉末进行槽上部保温的方式。本发明的保温效果更好，可明显的减少电解槽的热损失，降低电解槽的工作电压，降低吨铝直流电耗，提高经济效益。同时该实用新型克服了传统保温方法工作量巨大、影响电解槽稳定工作、环境污染严重的突出问题。
Description
技术领域
本发明涉及有色冶金的熔盐电解技术领域，具体涉及一种具保温结构的铝电解槽。
背景技术
霍尔一埃鲁特冰晶石熔盐电解炼铝法自1888年诞生以来，一直是工业上大规模炼铝的唯一方法，但是电能利用率不足50%，是当前该生产技术的重大缺陷。现阶段，供电系统的损耗一般占电耗的5％左右，供给分解氧化铝等必需的能量（即理论能耗，理论能耗是必须的），约占全部能耗的44.7％；热损失能耗约占50.3％。而电耗一般占吨铝成本的30～40％。所以，未来铝电解要节能降耗、降低吨铝成本，必须从减少热损失着手。槽上部阳极炭块和壳面热损失占总热损失的35％左右（其中阳极上部热损失约25%，壳面热损失约10%），因此，减少槽上部阳极炭块和壳面的热损失对节能降耗十分重要。
目前，槽上部的保温方式均为铺设厚厚的一层散状氧化铝及电解质粉末，厚度由电解槽的热平衡状态决定。一般情况下，电解槽工作电压越低，槽上部保温物料越厚。近几年，随着低电压电解技术的发展，电解槽上部保温物料的厚度越来越厚，个别企业甚至达到了20cm以上，虽然实现了保温的目的，但是由于保温料厚度的增加，也带来一系列的新问题：首先,换极工作量增大，致使换极效率降低；其次，换极过程中，大量物料进入电解槽，影响电解槽的稳定工作，同时造成槽低沉淀增多；再次，容易引起钢爪发红、融化等。
因此，如何寻找一种新型的保温方式：既能实现减少热损失的目的，同时又不增加工作量、影响电解槽稳定工作、避免因为保温料过厚引起的其它负面作用就显得十分有必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能减少热损失、明显的提高保温效果且运营维护简单、环保节能的具保温结构的铝电解槽。
设计一种具保温结构的铝电解槽，包括盛有电解质的槽体、阳极炭块，在所述槽体上方至少安装有一层能同时匹配的遮盖槽体上口沿、电解质和阳极炭块的密封保温板。
所述保温板密度小、强度大、保温效果极佳、耐高温、不污染铝液、可以长期循环使用，主要成分为氧化铝：含量为60～99%；其它成分及含量为： SiO2含量0.5～40%、CaO含量0.1～0.5%、MgO含量0.1～0.5%；该保温板是由上述材料按比例混合，添加粘结剂后，经制浆（浆液浓度：300～600g /L）、成型、烘干等步骤制成，其密度为0.05～2.0×103Kg/m3，导热系数0.003～0.03W/(m·℃)；粘结剂可以采用铝酸钠溶液、双氧水或水溶性胶水（聚醋酸乙烯和/或聚醋酸乙烯与水按1：3～6的体积比所形成的胶体溶液）中的任意一种或几种，添加量为前述物料总质量的1～2倍。
在所述阳极炭块的上表面及四周侧面还设置有耐高温的防氧化涂层。
所述防氧化涂层为氧化铝复合涂层；该复合涂层是由氧化铝粉、水溶性胶水按1:2～3的质量比所配制成的混合涂料喷涂在阳极炭块表面后凝固而成的涂料层。
所述水溶性胶水是由聚醋酸乙烯和/或聚醋酸乙烯与水按1：3～6的体积比所形成的胶体溶液。
所述防氧化涂层的厚度为0.8～1.2mm。
所述密封保温板与槽体上口沿之间的经由软体保温材料覆盖、捆扎紧固或胶泥粘合进行密封。
本发明具有积极有益的效果：
与现有技术比较，本发明通过更改保温材料和保温形式，可以明显的提高保温效果、减少热损失，实验证明：与现有粉状氧化铝保温效果相比，本发明异型保温材料板在相同的温度条件下导热系数是其1/10～1/15。这在对电解槽进行热平衡维护时，就可以减小覆盖大量粉状物料的繁重工作，进行降低电压、维持电解槽的稳定工作。因此，本发明可以有效的较小电解槽上部热损失、降低槽工作电压、降低吨铝电耗，是实现低电压电解技术的一种可行方案。同时本发明可有效的解决现有技术覆盖的物料飞扬、烟气量大的问题，并大幅度的提高换极工作效率，避免现有技术换极过程中造成的电解槽工作不稳定等问题，也有利于减少氟化氢气体的排放。
附图说明
图1为一种具保温结构的铝电解槽的结构示意图。
图中，1为阳极炭块，2为异型密封保温板,3为电解质，4为铝水，5为阴极炭块及保温层。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中所用各种原材料，如无特别说明，均为市售；所涉及的步骤或方法如无特别说明，均为常规步骤或方法。
实施例1：一种具保温结构的铝电解槽，参见图1，一种具保温结构的铝电解槽，包括盛有电解质的槽体、阳极炭块1，在所述槽体上方安装有一层能同时匹配的遮盖槽体上口沿、电解质和阳极炭块的异型密封保温板2，该异型密封保温板2由耐高温且轻质的氧化铝材料制成。在阳极炭块的表面设置有耐高温的防氧化涂层。
上述异型保温材料板的制备：
原料组成：氧化铝60～99%、SiO2含量0.5～40%、CaO 0.1～0.5%、MgO 0.1～0.5%；按比例取上述原料混合，添加粘结剂（双氧水）后制浆（浆液浓度：固含物450g/L），再经成型、烘干等步骤制成具有一定形状和厚度的异型保温材料板，其密度为0.1×103Kg/m3，导热系数0.006W/(m·℃)。
阳极炭块的防氧化复合涂层：该复合涂层是由氧化铝粉、结合剂（聚醋酸乙烯稀释4倍的水溶液）按质量比1:2～1:3的比例充分混合均匀，喷涂在阳极炭块表面，氧化涂层的厚度为1mm。
换极时，只需将异型保温材料板2搬走，移除阳极炭块残极1，更换完新阳极炭块后，再将异型保温材料板2盖上。整个换极过程中，不存在清理壳面、不存在物料进入电解质3和铝水2下部、产生沉淀的问题。对于异型保温材料板2之间的缝隙可通过覆盖软体保温材料、捆扎式、胶泥式、填充式等方法进行有效密封。
上述具保温结构的铝电解槽与传统保温方法电解槽试验数据对比分析见表1。
表1本发明与常规保温方法的性能对比
上表的试验数据也体现出在减少槽上部热损失、降低槽电压、降低吨铝电耗、提高换极工作效率方面，新型保温结构电解槽所具有的突出优势。
改变上述实施例中的各个具体的原料种类（如粘结剂或结合剂的改变，同种功能材料的替代等）及工艺参数的变化，可形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (7)
1.一种具保温结构的铝电解槽，包括盛有电解质的槽体、阳极炭块，其特征在于，在所述槽体上方至少安装有一层能同时匹配的遮盖槽体上口沿、电解质和阳极炭块的密封保温板。
2.根据权利要求1所述的具保温结构的铝电解槽，其特征在于，以重量百分比计，所述保温板是由AL2O3粉59～99%、SiO2 0.5～40%、CaO 0.1～0.5%、MgO 0.1～0.5%与前述物料总重量1～2倍的粘结剂的混合制成固含物含量为300～600g/L的浆液后，再经成型、烘干步骤而制成的厚80～150mm、密度为0.05～2.0×103㎏/m3的保温板材；所述粘结剂为铝酸钠溶液、双氧水、水溶性胶水中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的具保温结构的铝电解槽，其特征在于，在所述阳极炭块的上表面及四周侧面还设置有耐高温的防氧化涂层。
4.根据权利要求3所述的具保温结构的铝电解槽，其特征在于，所述防氧化涂层为氧化铝复合涂层；该复合涂层是由氧化铝粉、水溶性胶水按1:2～3的质量比所配制成的混合涂料喷涂在阳极炭块表面后固化而成的涂料层。
5.根据权利要求4所述的具保温结构的铝电解槽，其特征在于，所述水溶性胶水是由聚醋酸乙烯和/或聚醋酸乙烯与水按1：3～6的体积比所形成的水溶胶。
6.根据权利要求4所述的具保温结构的铝电解槽，其特征在于，所述防氧化涂层的厚度为0.8～1.2mm。
7.根据权利要求1所述的具保温结构的铝电解槽，其特征在于，所述密封保温板与槽体上口沿之间通过软体保温材料覆盖、捆扎紧固或胶泥粘合方式进行密封。
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