CN103993333A

CN103993333A - 一种高铝质阻流块及铝电解槽

Info

Publication number: CN103993333A
Application number: CN201410128743.7A
Authority: CN
Inventors: 高寿林
Original assignee: Zhejiang Li Xin High-Temperature Refractory Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Li Xin High-Temperature Refractory Co Ltd
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2014-08-20

Abstract

本发明提供了一种高铝质阻流块，包括条状本体，本体的上下两侧表面均设置凹槽Ⅰ，凹槽Ⅰ为通槽，相邻两个凹槽Ⅰ之间形成凸起楞，本体的右端设有凸块、左端设有凹槽Ⅱ，凹槽Ⅱ为通槽，凸块和凹槽Ⅱ的位置相对应，高铝质阻流块包括下述重量份数的原料：电熔刚玉粉60-65％、镁砂细粉4-6％、氧化铝微粉8-10％、二氧化锆1.2-1.5％、尖晶石细粉1-1.2％，红柱石粉5-7％，堇青石粉5-7％、叶腊石粉5-6％、磷酸二轻铝1.5-3％、碳化硅添加剂1-2％，上述原料总量为100％。同时提供了一种铝电解槽，能够有效降低铝液流速，抑制铝液波动，提高电解槽稳定性，可避免挡铝砖在使用的过程中浮动的现象。

Description

一种高铝质阻流块及铝电解槽

技术领域

本发明涉及一种高铝质阻流块及采用该高铝质阻流块制成的铝电解槽。

背景技术

目前工业上制取纯铝的主要方法是冰晶石-氧化铝熔盐电解法，由于此方法要求电解温度达到940℃左右，电解槽散热损失较大，电能利用率不到50%，近年来，国内电解铝生产企业面对生存的压力，纷纷采用新工艺、新技术来降低生产成本，在结构上通过改变槽内型结构来稳定液体流速，降低极距的方式减少热收入，从而达到降低能耗的目的，这就对下游产品提出了更高要求，现有的高铝质阻流块多为一根柱条，稳定液体流速不是很好，而且相邻高铝质阻流块之间不关联，随着使用时间的推移，单个的高铝质阻流块往往容易浮起，浮起后则需要更换新的高铝质阻流块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高铝质阻流块及采用该高铝质阻流块制成的铝电解槽，能够在尽量减小占压炭素阴极、避免阻碍阴极电流正常导通的情况下，有效降低铝液流速，抑制铝液波动，提高电解槽稳定性，进而起到节能降耗的作用，同时可避免高铝质阻流块在使用的过程中浮动的现象。

为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：一种高铝质阻流块，包括条状本体，所述本体的上下两侧表面均设置有若干向本体凹进的凹槽Ⅰ，所述凹槽Ⅰ为贯穿本体的前后两侧的通槽，相邻两个凹槽Ⅰ之间形成凸起楞，所述本体的右端设有凸块，所述本体的左端设有凹槽Ⅱ，所述凹槽Ⅱ为贯穿本体的前后两侧的通槽，所述凸块和凹槽Ⅱ的位置相对应，所述凸块的延伸方向与凹槽Ⅱ的槽向一致，所述凸块和凹槽Ⅱ的截面轮廓相一致，两个高铝质阻流块排成一列且其中一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起时，凸块恰好卡在凹槽Ⅱ内，所述高铝质阻流块包括下述重量份数的原料：电熔刚玉粉60-65%、镁砂细粉4-6%、氧化铝微粉8-10%、二氧化锆1.2-1.5%、尖晶石细粉1-1.2%，红柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、叶腊石粉5-6%、磷酸二轻铝1.5-3%、碳化硅添加剂1-2%，上述原料总量为100%。

作为优选，所述高铝质阻流块的制备方法如下：步骤一、按重量百分比称取上述原料后混合、加水，送入搅拌机中均匀搅拌15-18min；步骤二、向阻流块模具中加入搅拌后的混合料并在振动台上振动6-8min，自然放置45-48h后脱模，脱模后再自然放置55-60h得浇注制品；步骤三、将所述浇注制品送入1700-1750℃的高温窑烧制熔融后重结晶，得到高铝质阻流块。

作为优选，所述凹槽Ⅰ在本体的左右方向上的长度不小于本体长度的1/4。凹槽Ⅰ过短使得碳素阴极体表面露出的就越少，碳素阴极体与铝液接触就越少。

作为优选，所述凸起楞的截面形状为梯形，梯形的短边比长边更远离本体的中心。有助于成型，同时使用时可降低与碳素阴极体表面的接触。

作为优选，所述凹槽Ⅰ的凹进深度不小大本体在上下方向上高度的1/3。凹进深度大于本体的1/3后，使用效果极差，使用寿命可缩短1/3，同时抑流效果大为降低，还容易引起新的涡流。

作为优选，所述高铝质阻流块的体积密度大于等于3.15g/cm3。保证在使用过程中不会浮起，体积密度增大可使耐高温急变性、抗侵蚀性上有了很大的提高。

同时本发明还提供了另外一种高铝质阻流块，包括条状本体，所述本体的上下两侧表面均设置有若干向本体凹进的凹槽Ⅰ，所述凹槽Ⅰ为贯穿本体的前后两侧的通槽，相邻两个凹槽Ⅰ之间形成凸起楞，所述本体的左端设有凸块，所述本体的右端设有凹槽Ⅱ，所述凸块和凹槽Ⅱ的位置相对应，所述凹槽Ⅱ为十字型结构，所述凸块的延伸方向与凹槽Ⅱ的槽向一致，所述凸块的轮廓和凹槽Ⅱ的轮廓相一致，两个高铝质阻流块排成一列且其中一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起时，凸块恰好卡在凹槽Ⅱ内，所述高铝质阻流块包括下述重量份数的原料：电熔刚玉粉60-65%、镁砂细粉4-6%、氧化铝微粉8-10%、二氧化锆1.2-1.5%、尖晶石细粉1-1.2%，红柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、叶腊石粉5-6%、磷酸二轻铝1.5-3%、碳化硅添加剂1-2%，上述原料总量为100%。

同时本发明还提供了一种铝电解槽，采用上述所述的高铝质阻流块制成，包括槽体、安装在槽体内的碳素阴极体以及置于碳素阴极体表面的若干高铝质阻流块，其特征在于：所述高铝质阻流块中部分纵向设置并排成一列，且相邻两个纵向设置的高铝质阻流块中，一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起，其余高铝质阻流块横向设置并分布在纵向设置的高铝质阻流块两侧，且每一侧的横向设置的高铝质阻流块均排成若干列，横向设置的高铝质阻流块的凸块朝向纵向设置的高铝质阻流块，横向设置的高铝质阻流块与纵向设置的高铝质阻流块之间有间距，纵向设置的高铝质阻流块的凸起楞楞面朝向横向设置的高铝质阻流块，横向设置的高铝质阻流块的凸起楞楞面贴于碳素阴极体表面。

有益效果：

本发明采用上述技术方案提供的高铝质阻流块及采用该高铝质阻流块制成的铝电解槽，能够在尽量减小占压炭素阴极、避免阻碍阴极电流正常导通的情况下，有效降低铝液流速，抑制铝液波动，提高电解槽稳定性，进而起到节能降耗的作用，同时由于相邻两个高铝质阻流块的凸块和凹槽Ⅱ配合并加上高铝质阻流块本身的体积密度，可避免高铝质阻流块在使用的过程中浮动的现象，即使高铝质阻流块在使用过程中部分损坏需要更换，也非常方便。

附图说明

图1为本发明实施例一中高铝质阻流块的俯视图；

图2为图1的主视图；

图3为本发明实施例二中高铝质阻流块的俯视图；

图4为图3的主视图；

图5为本发明实施例三中高铝质阻流块的左视图；

图6为本发明实施例三中高铝质阻流块的右视图；

图7为本发明实施例三中铝电解槽的结构示意图；

图8为图5中A-A处的剖视图。

具体实施方式

实施例一：

如图1和2所示，高铝质阻流块，包括条状本体1，本体1的上下两侧表面均设置有若干向本体1凹进的凹槽Ⅰ2，凹槽Ⅰ2为贯穿本体的前后两侧的通槽，相邻两个凹槽Ⅰ之间形成凸起楞3，本体的右端设有凸块4，本体的左端设有凹槽Ⅱ5，所述凹槽Ⅱ为贯穿本体的前后两侧的通槽，凸块和凹槽Ⅱ的位置相对应，凸块的延伸方向与凹槽Ⅱ的槽向一致，凸块和凹槽Ⅱ的截面轮廓相一致，两个高铝质阻流块排成一列且其中一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起时，凸块恰好卡在凹槽Ⅱ内，凹槽Ⅰ在本体1的左右方向上的长度不小于本体1长度的1/4，凸起楞的截面形状为梯形，梯形的短边比长边更远离本体的中心，凹槽Ⅰ的凹进深度不小大本体1在上下方向上高度的1/3，包括下述重量份数的原料：电熔刚玉粉64%、镁砂细粉5%、氧化铝微粉9%、二氧化锆1.2%、尖晶石细粉1.2%，红柱石粉6%，堇青石粉6%、叶腊石粉5%、磷酸二轻铝1.5%、碳化硅添加剂1.1%，上述原料总量为100%，除上述原料外，还包括硼化钛添加剂1%。所述高铝质阻流块的制备方法如下：

步骤一、按重量百分比称取上述原料后混合、加水，送入搅拌机中均匀搅拌15-18min；步骤二、向阻流块模具中加入搅拌后的混合料并在振动台上振动6-8min，自然放置45-48h后脱模，脱模后再自然放置55-60h得浇注制品；步骤三、将所述浇注制品送入1700-1750℃的高温窑烧制熔融后重结晶，得到高铝质阻流块。除上述原料外，还包括硼化钛添加剂1-2%。所述电熔刚玉粉中Al₂O₃的质量含量为99%以上，所述电熔刚玉粉的粒度为3mm以下。所述氧化铝微粉中Al₂O₃的质量含量为99%以上，所述氧化铝微粉的粒度为2mm以下。所述尖晶石细粉中Al₂O₃的质量含量为75%至80%、MgO的质量含量为20-25%，所述尖晶石细粉的粒度为2mm以下。所述镁砂细粉的粒度为0.75mm以下。所述红柱石粉、堇青石粉以及叶腊石粉的粒度均为2mm以下。还包括硼化钛添加剂1-2%。高铝质阻流块的体积密度大于等于3.15g/cm³。

实施例二：

如图3和4所示，结构基本与实施例一相同，不同之处在于，本体1的前后两面也具有向本体1凹进的凹槽Ⅰ2，该凹槽Ⅰ2为贯穿本体的上下两面的通槽，相邻两个凹槽Ⅰ之间形成凸起楞3，本体1的前后两面上的凸起楞3与上下两面上的凸起楞3呈错位分布，该结构对降低铝液流速、抑制铝液波动的效果优于实施例一，但模具成本较实施例一相对较高，所述原料的重量份数如下：电熔刚玉粉62%、镁砂细粉5.5%、氧化铝微粉8%、二氧化锆1.5%、尖晶石细粉1%，红柱石粉7%，堇青石粉7%、叶腊石粉5%、磷酸二轻铝2%、碳化硅添加剂1%。除上述原料外，还包括硼化钛添加剂2%。

实施例三：

如图5和6所示，结构基本与实施例一相同，不同之处在于，凸块为十字型结构，相应的凹槽Ⅱ也为十字型槽，这种结构的好处在于，两块挡铝转对接后，无论怎样放置，均不宜发生相对移动，所述原料的重量份数如下：电熔刚玉粉65%、镁砂细粉4%、氧化铝微粉10%、二氧化锆1.3%、尖晶石细粉1.1%，红柱石粉5%，堇青石粉5%、叶腊石粉6%、磷酸二轻铝1.6%、碳化硅添加剂1%。除上述原料外，还包括硼化钛添加剂2%。

实施例四：

如图7和8所示，铝电解槽，采用如实施例一或实施例二所述的高铝质阻流块8制成，包括槽体6、安装在槽体内的碳素阴极体7以及置于碳素阴极体7表面的若干高铝质阻流块8，高铝质阻流块中部分纵向设置并排成一列，且相邻两个纵向设置的高铝质阻流块中，一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起，其余高铝质阻流块横向设置并分布在纵向设置的高铝质阻流块两侧，且每一侧的横向设置的高铝质阻流块均排成若干列，横向设置的高铝质阻流块的凸块朝向纵向设置的高铝质阻流块，横向设置的高铝质阻流块与纵向设置的高铝质阻流块之间有间距，纵向设置的高铝质阻流块的凸起楞楞面朝向横向设置的高铝质阻流块，横向设置的高铝质阻流块的凸起楞楞面贴于碳素阴极体7表面。对于横向设置的高铝质阻流块来说，其一侧的凸起楞表面贴于碳素阴极体7表面，是的凹槽Ⅰ部分和碳素阴极体7表面形成架空，增加碳素阴极体7表面可铝料的接触面积，有助于提高产出率；对于另一侧的凸起楞和凹槽Ⅰ，铝液从高铝质阻流块上方流过时，凸起楞和凹槽Ⅰ有助于抑制铝液流速，具有将大涡流打散为小涡流、将小涡流进一步打散的效果，减小涡流的产生。对于纵向设置的高铝质阻流块，其两侧的凸起楞以及和横向设置的高铝质阻流块之间的间隙都可具有减小、抑制铝液流速的作用，而且对于纵向设置的相邻两个高铝质阻流块来讲，由于两两之间通过凸块和凹槽Ⅱ相配合，因此在使用过程中不易浮起，使用时间长，同时，当某一高铝质阻流块损环，更换非常方便。本实施例中，对于横向设置的高铝质阻流块，其凸块也可设置成垂直于碳素阴极体7表面，相应的，凹槽Ⅱ的槽向也为垂直于碳素阴极体7表面，这样当两块高铝质阻流块连在一起时，可避免被铝液冲击造成两个高铝质阻流块脱离或晃动。

上述实施例中，高铝质阻流块均以电熔刚玉为骨料，具有体积密度大、气孔率低等优点，能有效提高材料的体积稳定性和抗热震性能，氧化铝则是优良的高温耐火材料，高温下体积和化学性能稳定，抗腐蚀性能强；红柱石又具有较高的耐火度、抗化学腐蚀、抗热冲击和受热膨胀小等诸多优势，与电熔刚玉、氧化铝微粉按比例充分混合并经高温作用，使得保温耐火砖具有更好的抗热震性、高温体积稳定性，不仅具有优越的节能特性，而且具有抵御铝液侵蚀的效果；堇青石膨胀系数小，具有优异的热震稳定性，叶腊石具有良好的热稳定性，叶腊石还具有极好的化学惰性，与强酸碱都不作用，因此能很好抵御腐蚀性物质的侵蚀，堇青石、叶腊石结合红柱石良好的高温性能，与电熔刚玉骨料相互作用使得抗侵蚀性能得到极大提高；碳化硅添加剂用作增强体，在产品内部孔隙起扎钉效应，提高产品密度、强度；硼化钛添加剂是利用硼化钛对熔融铝液的湿润性能可平稳铝水波动，同时在电学性能方面实现了更低的电阻率使阴极压降减小，降低极距，节约电耗。本产品的研发成功极大改善了电流的正常程度，从而产品的成品率也提高了。目前市场反映很好，前景喜人。

Claims

1.一种高铝质阻流块，包括条状本体（1），其特征在于：所述本体（1）的上下两侧表面均设置有若干向本体（1）凹进的凹槽Ⅰ（2），所述凹槽Ⅰ（2）为贯穿本体的前后两侧的通槽，相邻两个凹槽Ⅰ之间形成凸起楞（3），所述本体的右端设有凸块（4），所述本体的左端设有凹槽Ⅱ（5），所述凹槽Ⅱ为贯穿本体的前后两侧的通槽，所述凸块和凹槽Ⅱ的位置相对应，所述凸块的延伸方向与凹槽Ⅱ的槽向一致，所述凸块和凹槽Ⅱ的截面轮廓相一致，两个一种高铝质阻流块排成一列且其中一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起时，凸块恰好卡在凹槽Ⅱ内，所述高铝质阻流块包括下述重量份数的原料：电熔刚玉粉60-65%、镁砂细粉4-6%、氧化铝微粉8-10%、二氧化锆1.2-1.5%、尖晶石细粉1-1.2%，红柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、叶腊石粉5-6%、磷酸二轻铝1.5-3%、碳化硅添加剂1-2%，上述原料总量为100%。

2.根据权利要求1所述的一种高铝质阻流块，其特征在于：所述凹槽Ⅰ在本体左右方向上的长度不小于本体长度的1/4。

3.根据权利要求1所述的一种高铝质阻流块，其特征在于：所述凸起楞的截面形状为梯形，梯形的短边比长边更远离本体的中心。

4.根据权利要求1所述的一种高铝质阻流块，其特征在于：所述凹槽Ⅰ的凹进深度不小大本体在上下方向上高度的1/3。

5.一种高铝质阻流块，包括条状本体（1），其特征在于：所述本体（1）的上下两侧表面均设置有若干向本体（1）凹进的凹槽Ⅰ（2），所述凹槽Ⅰ（2）为贯穿本体的前后两侧的通槽，相邻两个凹槽Ⅰ之间形成凸起楞（3），所述本体的左端设有凸块（4），所述本体的右端设有凹槽Ⅱ（5），所述凸块和凹槽Ⅱ的位置相对应，所述凹槽Ⅱ为十字型结构，所述凸块的延伸方向与凹槽Ⅱ的槽向一致，所述凸块的轮廓和凹槽Ⅱ的轮廓相一致，两个一种高铝质阻流块排成一列且其中一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起时，凸块恰好卡在凹槽Ⅱ内，所述高铝质阻流块包括下述重量份数的原料：电熔刚玉粉60-65%、镁砂细粉4-6%、氧化铝微粉8-10%、二氧化锆1.2-1.5%、尖晶石细粉1-1.2%，红柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、叶腊石粉5-6%、磷酸二轻铝1.5-3%、碳化硅添加剂1-2%，上述原料总量为100%。

6.铝电解槽，采用如权利要求1至5任一所述的高铝质阻流块（8）制成，包括槽体（6）、安装在槽体内的碳素阴极体（7）以及置于碳素阴极体（7）表面的若干高铝质阻流块（8），其特征在于：所述高铝质阻流块中部分纵向设置并排成一列，且相邻两个纵向设置的高铝质阻流块中，一个的凸块所在的一端与另一个的凹槽Ⅱ所在的一端相抵在一起，其余高铝质阻流块横向设置并分布在纵向设置的高铝质阻流块两侧，且每一侧的横向设置的高铝质阻流块均排成若干列，横向设置的高铝质阻流块的凸块朝向纵向设置的高铝质阻流块，横向设置的高铝质阻流块与纵向设置的高铝质阻流块之间有间距，纵向设置的高铝质阻流块的凸起楞楞面朝向横向设置的高铝质阻流块，横向设置的高铝质阻流块的凸起楞楞面贴于碳素阴极体表面。