CN105350018A - 一种燕尾槽型铝电解槽用阴极 - Google Patents

Abstract

一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，涉及铝电解阴极组结构的改进，特别用于大型槽的双燕尾槽或多燕尾槽阴极组结构的改进。其结构包括由结合材料粘接的阴极炭块、阴极钢棒，其特征在于其阴极炭块中由结合材料粘接的阴极钢棒为一根，阴极钢棒距阴极炭块侧部距离50~180mm，阴极钢棒距阴极炭块上部距离150~300mm。本发明与现有技术相比，不仅有大幅降低铁炭压降的优点，而且突破了加宽钢棒来增大导电面积的限制，对降低炉底压降，减小水平电流和降低漏炉风险都有十分显著的作用，同时具有结构简单，制作和运行成本低，能有效降低电解铝的生产成本。

Description

一种燕尾槽型铝电解槽用阴极

技术领域

一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，涉及铝电解阴极组结构的改进，特别用于大型槽的双燕尾槽或多燕尾槽阴极组结构的改进。

背景技术

铝电解槽时炼铝的主体设备，电解铝是高耗能行业，降低能耗对电解铝来说具有十分重要的意义。要想降低电解铝的能耗，降低电解槽各部分压降，尤其是阴极的压降，是非常实际并且有效的措施。

铝电解槽阴极是电解槽的重要组成部分，是由阴极炭块、阴极钢棒和结合材料构成的阴极组合体，阴极与母线通过阴极钢棒进行连接。

现有大型槽的双燕尾槽或多燕尾槽的阴极采用的是两根阴极钢棒，采用加宽钢棒来增大导电面积十分有限，使得阴极钢棒的导电面积相对较小，从而铁炭压降就较大，导致炉底压降较大，水平电流也较大，消耗较大的能量，是困扰企业的一大难题。由于目前阴极钢棒导电面积较小，容易造成阴极钢棒温度过高，破坏阴极炭块，严重时还会造成漏炉，给生产带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能大幅度降低铁炭压降，减小水平电流，降低电解铝的生产成本的燕尾槽型铝电解槽用阴极。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其结构包括由结合材料粘接的阴极炭块、阴极钢棒，其特征在于其阴极炭块中由结合材料粘接的阴极钢棒为一根，阴极钢棒距阴极炭块侧部距离50~180mm，阴极钢棒距阴极炭块上部距离150~300mm。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于其阴极钢棒端头与外围母线相连端开有“U”型通槽，形成两个与外围母线联接的凸杆。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于其阴极钢棒端头与外围母线相连端开有两个“V”型通槽，形成三个与外围母线联接的凸杆。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒表面开有轴向的条形凹槽。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒表面设有凸台结构。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒表面开有下陷凹坑。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒横截面为梯形。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于其阴极钢棒端头与外围母线相连端开有“U”型通槽的槽底充填有结合材料。

本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，将现有大型槽的双燕尾槽或多燕尾槽加与之匹配数量的阴极钢棒组成的阴极组结构，改为宽大的单一燕尾槽加阴极钢棒的阴极组结构，以最大限度地降低阴极组压降。阴极炭块可以是不同炭素材质的炭块；阴极钢棒的形状和材质可以根据需要变化，既可以是与燕尾槽尺寸相匹配的阴极钢棒，也可以是变尺寸的一组钢棒或多组钢棒的组合体，其材质既可以是通用的阴极钢棒材料，也可以是其它导电率更好的材料；阴极钢棒与阴极炭块结合方式既可以是冷捣糊捣固，也可以是磷生铁浇铸或其他导电粘结材料粘结的方式。为了使钢棒与炭块能够牢固结合，可以在钢棒与炭块端头接触位置用捣鼓糊捣固或磷生铁浇铸进行填实，也可以把钢棒在炭块里面的部分做成里大外小、弧状凹形、凸台、凹槽形等各种形状来增大钢棒和炭块的接触面积。

本发明与现有技术相比，不仅有大幅降低铁炭压降的优点，而且突破了加宽钢棒来增大导电面积的限制，对降低炉底压降，减小水平电流和降低漏炉风险都有十分显著的作用，同时具有结构简单，制作和运行成本低，能有效降低电解铝的生产成本。

附图说明

图1为本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极的阴极钢棒的一种结构示意图；

图4为本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极的阴极钢棒的另一种结构示意图；

图5为本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极的阴极钢棒的另一种结构示意图；

图6为本发明的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极的阴极钢棒的另一种结构示意图；

图7为图6的侧视图；

图8为已有技术的燕尾槽型铝电解槽用阴极的结构示意图。

具体实施方式

一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其结构包括由结合材料粘接的阴极炭块1、阴极钢棒2，其阴极炭块中由结合材料粘接的阴极钢棒为一根，阴极钢棒距阴极炭块侧部距离50~180mm，阴极钢棒距阴极炭块上部距离150~300mm。

制作时，将现有大型槽的双燕尾槽或多燕尾槽加与之匹配数量的阴极钢棒组成的阴极组结构，改为宽大的单一燕尾槽加阴极钢棒的阴极组结构，以最大限度地降低阴极组压降。它是由阴极炭块、阴极钢棒和结合材料构成的阴极组合体。阴极炭块可以是不同炭素材质的炭块；阴极钢棒的形状和材质可以根据需要变化，既可以是与燕尾槽尺寸相匹配的阴极钢棒，也可以是变尺寸的一组钢棒或多组钢棒的组合体，其材质既可以是通用的阴极钢棒材料，也可以是其它导电率更好的材料；阴极钢棒与阴极炭块结合方式既可以是冷捣糊捣固，也可以是磷生铁浇铸或其他导电粘结材料粘结的方式。为了使钢棒与炭块能够牢固结合，可以在钢棒与炭块端头接触位置用捣鼓糊捣固或磷生铁浇铸进行填实，也可以把钢棒在炭块里面的部分做成里大外小、弧状凹形、凸台、凹槽形等各种形状来增大钢棒和炭块的接触面积。

实施例1

如图2所述，采用Q195型号的钢材作为钢棒，普通炭块作为阴极炭块，阴极钢棒整根贯穿阴极炭块，阴极钢棒端头与外围母线相连的位置设有2个连接点，阴极钢棒端头位置的缓冲结构为弧状形。在钢棒与炭块接触的端头位置用捣鼓糊捣实，钢棒在炭块里面的部分两个侧面采用弧状凹形。阴极钢棒距阴极炭块侧部100mm，阴极钢棒距阴极炭块上部250mm。此阴极组同传统阴极组结构相比，压降降低110mV，水平电流降低41%，可减少吨铝电耗980kWh。

实施例2

如图3所述，采用纯铁作为钢棒，半石墨质的炭块作为阴极炭块，阴极钢棒端头与外围母线相连的位置设有3个连接点，阴极钢棒分布于阴极炭块的两端，阴极钢棒中间不联通，阴极钢棒端头位置的缓冲结构为三角形。在钢棒与炭块接触的周围采用凸台结构来增大接触面积，增加强度。阴极钢棒距阴极炭块侧部180mm，阴极钢棒距阴极炭块上部200mm。此阴极组同传统阴极组结构相比，压降降低140mV，水平电流降低45%，可减少吨铝电耗1020kWh。

实施例3

如图4所述，采用纯铜作为阴极导电钢棒，用全石墨化炭块作为阴极炭块，阴极钢棒端头与外围母线相连的位置设有2个连接点，阴极钢棒整根贯穿于阴极炭块，钢棒在炭块里面的部分钢棒周围采用凹槽形式来增加接触强度。阴极钢棒距阴极炭块侧部120mm，阴极钢棒距阴极炭块上部280mm。此阴极组同传统阴极组结构相比，压降降低130mV，水平电流降低42%，可减少吨铝电耗1000kWh。

实施例4

如图5所述，采用Q235型号的钢材作为钢棒，普通炭块作为阴极炭块，阴极钢棒整根贯穿阴极炭块，阴极钢棒端头与外围母线相连的位置设有1个连接点，阴极钢棒采用里大外小的变径方式。阴极钢棒距阴极炭块侧部150mm，阴极钢棒距阴极炭块上部260mm。此阴极组同传统阴极组结构相比，压降降低105mV，水平电流降低40%，可减少吨铝电耗960kWh。

作为本发明的进一步优化，同时为了减少散热和降低磁场变化带来的干扰，可以将连接位置缓冲结构置于阴极炭块内部，并用浇注或捣鼓糊填实，使用效果更佳。根据实测数据，采用节能型阴极组结构后，加上高导电材料所起到的作用，同传统阴极组结构相比，阴极组压降降低100~150mV，水平电流降低40%以上，可减少吨铝电耗1000kWh左右。

以上说明并不用以限制本发明，凡在本发明的实质范围之内，所作的变化、改型、添加或替换等，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其结构包括由结合材料粘接的阴极炭块、阴极钢棒，其特征在于其阴极炭块中由结合材料粘接的阴极钢棒为一根，阴极钢棒距阴极炭块侧部距离50~180mm，阴极钢棒距阴极炭块上部距离150~300mm。

2.根据权利要求1所述的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于其阴极钢棒端头与外围母线相连端开有“U”型通槽，形成两个与外围母线联接的凸杆。

3.根据权利要求1所述的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于其阴极钢棒端头与外围母线相连端开有两个“V”型通槽，形成三个与外围母线联接的凸杆。

4.根据权利要求1所述的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒表面开有轴向的条形凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒表面设有凸台结构。

6.根据权利要求1所述的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒表面开有下陷凹坑。

7.根据权利要求1所述的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于在位于阴极炭块中的阴极钢棒横截面为梯形。

8.根据权利要求2所述的一种燕尾槽型铝电解槽用阴极，其特征在于其阴极钢棒端头与外围母线相连端开有“U”型通槽的槽底充填有结合材料。