CN113957486A - 一种连续预焙用新型阳极炭块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续预焙用新型阳极炭块，包括:炭块本体顶部设置有炭碗；炭碗填充块活动设置在炭碗内；凸块设置炭块本体的顶部表面；凹槽设置在炭块本体底部表面对应于凸块的位置；凸块一侧面设置有多个凸起，多个凸起沿凸块的长度方向分布，凹槽一侧壁设置有多个凹陷，多个凹陷沿凹槽的深度方向分布，凸起与凹陷相适配且分布方向一致，以使凸块插入凹槽后且多个凸起与多个凹陷一一对应相嵌后，新的炭块本体与旧的炭块本体连接。本发明实现了预焙阳极的连续使用，连接新阳极炭块时间短，劳动强度低，使用方便，增加了新旧炭块的粘接面积，提高了炭块的连接强度，延长了单块炭块的寿命，生产成本低，且提高了生产效率、提高了产品合格率。

Description

一种连续预焙用新型阳极炭块

技术领域

本发明涉及铝电解槽预焙阳极炭块技术领域，具体涉及一种连续预焙用新型阳极炭块。

背景技术

阳极炭块是指以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂生产的炭块，用作预焙铝电解槽的阳极材料。这种炭块已经过焙烧，具有稳定的几何形状，所以也称预焙阳极炭块，习惯上又称为铝电解用炭阳极。

目前预焙阳极炭块在更换时，首先必须打掉周围的保温料，再拔出导杆、钢爪、残极组合体。当旧炭块移除后会带走大量热量，而且电解质会直接裸露，也导致大量热能浪费。新炭块直接插入后会吸收大量热能，冷凝在新炭块表面的电解质会导致新炭块不导电，新炭块一般需一天左右才能继续正常工作，导致生产成本高。因此，有必要提供一种连续预焙用新型阳极炭块。

发明内容

本发明提供了一种连续预焙用新型阳极炭块，以满足上述需求。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种连续预焙用新型阳极炭块，包括:炭块本体，其顶部设置有炭碗；炭碗填充块，活动设置在所述炭碗内；凸块，设置所述炭块本体的顶部表面；凹槽，设置在所述炭块本体底部表面对应于所述凸块的位置；其中，所述凸块一侧面设置有多个凸起，多个所述凸起沿所述凸块的长度方向分布，所述凹槽一侧壁设置有多个凹陷，多个所述凹陷沿所述凹槽的深度方向分布，所述凸起与所述凹陷相适配且分布方向一致，以使所述凸块插入所述凹槽后且多个所述凸起与多个所述凹陷一一对应相嵌后，新的所述炭块本体与旧的所述炭块本体连接。

本发明公开的一个实施例中，所述凸块对立的两个侧面分别设置有多个所述凸起，对立的两个侧面的所述凸起镜像设置或错位设置。

本发明公开的一个实施例中，所述凸块为多棱柱，所述凸起所在的棱面至少以一个棱面相隔。

本发明公开的一个实施例中，所述凸起为三棱柱或长方体。

本发明公开的一个实施例中，所述凸起的最外侧部分呈圆弧状。

本发明公开的一个实施例中，所述凸块为圆柱，多个所述凸起沿所述凸块的圆周面螺旋设置并依次连接呈螺纹状，所述凹槽为圆孔，多个所述凹陷沿所述凹槽的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，所述凸块通过多个所述凸起和多个所述凹陷与所述凹槽螺纹连接。

本发明公开的一个实施例中，所述炭碗一侧壁设置有多个所述凹陷，多个所述凹陷沿所述炭碗的深度方向分布，所述炭块本体底部表面对应于所述炭碗的位置设置有凹坑，所述凹坑一侧壁设置有多个所述凹陷，多个所述凹陷沿所述凹坑的深度方向分布，所述炭碗填充块对应于所述炭碗的多个所述凹陷和所述凹坑的多个所述凹陷的位置分别设置有所述凸起，以使所述炭碗填充块分别插入所述炭碗和所述凹坑后，多个所述凹陷和多个所述凸起一一对应相嵌。

本发明公开的一个实施例中，所述炭碗填充块对立的两个侧面分别设置有多个所述凸起，对立的两个侧面的所述凸起镜像设置或错位设置。

本发明公开的一个实施例中，所述炭碗填充块为圆柱，多个所述凸起沿所述炭碗填充块的圆周面螺旋设置并依次连接呈螺纹状，且多个所述凸起以所述炭碗填充块的中部为中心对称，以使所述炭碗填充块构成双头螺栓结构，所述凹坑为圆孔，多个所述凹陷沿所述凹坑的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，多个所述凹陷沿所述炭碗的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，所述炭碗填充块通过多个所述凸起和多个所述凹陷分别与所述凹坑和所述炭碗螺纹连接。

本发明公开的一个实施例中，新的所述炭块本体与旧的所述炭块本体之间配置有2个中间填充块，所述中间填充块对应于所述炭碗填充块的中部的位置设置有U型槽，2个所述U型槽所围成的内环面紧贴着所述炭碗填充块的中部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的炭块本体、炭碗填充块和凸块制备时所用的炭块模具结构简单合理，凸块可以与炭块本体分体设置，也可以一体成型，连续预焙用新型阳极炭块成型率高、合格率高，有效降低生产成本；

本发明的炭块本体、炭碗填充块和凸块在焙烧时，运输、吊装方便，工作效率高，生块不易损伤，焦粉隔层厚度较薄，焙烧炉有效装填率高，单块焙烧能耗低、变形小、成品合格率高；

本发明在运输时，吊装简单、方便、损伤报废率低、运输费用低廉，本发明在电解槽上安装时，炭碗填充块和凸块都有一定活动退让空间，安装精度要求低，安装更顺畅，新旧炭块连接时，便于炭碗填充块和凸块的安装；

本发明的炭碗填充块和凸块实现新、旧阳极炭块的稳固粘接，降低了整体的电阻，压降小，电解能耗小，且消除了残极产生，使阳极炭块的利用率提升至接近100％，可大幅降低了电解铝生产过程中阳极炭块的铝消耗量；

本发明实现了预焙阳极的连续使用，连接新阳极炭块时间短，劳动强度低，使用方便，增加了新旧炭块的粘接面积，提高了炭块的连接强度，延长了单块炭块的寿命，生产成本低，且提高了生产效率、提高了产品合格率、降低了单位产品能耗、降低了破损率，运输、吊装、安装更简便，各个环节的费用成本均大幅降低，具有极佳的经济效益和实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一些实施例中所涉及的连续预焙用新型阳极炭块的结构示意图。

图2为本发明一些实施例中所涉及的新旧阳极炭块连接的结构示意图。

图3为本发明一些实施例中所涉及的凹坑的结构示意图。

图4为本发明一些实施例中所涉及的新旧阳极炭块连接的另一结构示意图。

图5为本发明一些实施例中所涉及的凸块和凹槽连接的结构示意图。

图6为本发明一些实施例中所涉及的炭碗填充块分别与炭碗和凹坑连接的结构示意图。

图7为本发明一些实施例中所涉及的中间填充块的结构示意图。

附图标记：

1、炭块本体；11、炭碗；12、炭碗填充块；13、凸块；14、凹槽；15、凹坑；16、机械钢爪连接环槽；

21、凸起；22、凹陷；

3、中间填充块；31、U型槽；32、配合槽。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种连续预焙用新型阳极炭块，包括:炭块本体1，其顶部设置有炭碗11；炭碗填充块12，活动设置在炭碗11内；凸块13，设置炭块本体1的顶部表面；凹槽14，设置在炭块本体1底部表面对应于凸块13的位置；其中，凸块13一侧面设置有多个凸起21，多个凸起21沿凸块13的长度方向分布，凹槽14一侧壁设置有多个凹陷22，多个凹陷22沿凹槽14的深度方向分布，凸起21与凹陷22相适配且分布方向一致，以使凸块13插入凹槽14后且多个凸起21与多个凹陷22一一对应相嵌后，新的炭块本体1与旧的炭块本体1连接。

应当理解的是，炭碗11内底部设置有机械钢爪连接环槽16，机械钢爪连接环槽16用于与浇铸-机械复合式钢爪配合使用，此为常规手段，在此不再说明，当然也可以使用其他吊装夹具进行吊装搬运，本发明不涉及吊装夹具的改进，在此不再说明，可以默认使用现有一切可以配合本发明使用的吊装夹具进行吊装搬运。

与浇铸-机械复合式钢爪配合使用时，通过浇铸--机械式复合钢爪上的钢爪进入机械钢爪连接环槽16内，使炭块本体1钩挂在钢爪上后，钢爪通过铝水浇铸与炭块本体1上的炭碗11连接，常温下为刚性连接，连接完成后，将炭块本体1放入电解槽内进行电解；

炭块本体1在电解槽使用时，炭碗11内铝水处于熔化状态，钢爪能在熔化的铝水中自由转动，取出钢爪，然后将钢爪与新阳极炭块连接，旧阳极炭块由四周的保温覆盖料支撑，所以在钢爪移除后不会下落；

在新阳极炭块与旧阳极炭块连接时，先将炭碗填充块12涂抹泡泥后，插入旧阳极炭块的炭碗11内，将铝水挤出，然后在旧阳极炭块的炭块本体1上表面涂抹一层泡泥，和/或在新阳极炭块的炭块本体1下表面涂抹一层泡泥，再将旧阳极炭块的凸块13涂抹泡泥后插入新阳极炭块的凹槽14，而且在插入前，凸起21与凹陷22是处于错位的，也即在凸块13插入凹槽14时，新阳极炭块与旧阳极炭块具有夹角；在插入后，旋转一定角度（根据实际情况确定角度），以使凸起21嵌入凹陷22，此时不具有夹角；

新阳极炭块与旧阳极炭块通过凸块13、凹槽14、凸起21和凹陷22实现定位对接的同时，提高了连续预焙用新型阳极炭块的填充率，增加了新旧阳极炭块的粘接面积，降低了阳极炭块整体的电阻，并提高了新旧阳极炭块的连接强度，同时炮泥填实了新旧碳块本体之间上下平面的间隙，然后利用电解槽自身的高温将炮泥烧结，实现新旧阳极炭块的稳固粘接。

在一些实施例中，凸块13对立的两个侧面分别设置有多个凸起21，对立的两个侧面的凸起21镜像设置或错位设置。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。凹槽14内的凹陷22对应于凸起21相应设置即可，保证凸起21与凹陷22能够一一对应相嵌。凸起21在镜像设置或错位设置后，可以分散旧阳极炭块对新阳极炭块的拉力，从而提高连接强度。

在一些实施例中，凸块13为多棱柱，凸起21所在的棱面至少以一个棱面相隔。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。凸块13为多棱柱，如三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱、七棱柱、八棱柱等等，分布有多个凸起21的棱面之间至少间隔有一个棱面，凸起21在每个棱面的分布方式可以一致，也可以不一致，如错位设置，只需保证凸起21与凹陷22能够一一对应相嵌即可，可以分散旧阳极炭块对新阳极炭块的拉力，从而提高连接强度。凹槽14内的凹陷22对应于凸起21相应设置即可。

在一些实施例中，凸起21为三棱柱或长方体。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。当凸起21为三棱柱时，凸起21的最外侧部分可以向上倾斜、向下倾斜，也可以不倾斜；当凸起21为长方体时，凸起21可以以方波的形式等间距设置，而且属于凸块13的不同侧面的凸起21可以错位设置，可以分散旧阳极炭块对新阳极炭块的拉力，从而提高连接强度。

在一些实施例中，如图5所示，凸起21的最外侧部分呈圆弧状。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。涂抹泡泥后的凸块13插入凹槽14后，凸块13旋转使凸起21与凹陷22相嵌，凸起21的最外侧部分呈圆弧状，就可以最大程度减少凹槽14与凸块13之间的间隙，泡泥也能填充间隙，凸起21与凹陷22间也存在泡泥，当温度升高炮泥烧结后，能够加强凸起21与凹陷22之间的连接强度，综上，可以分散旧阳极炭块对新阳极炭块的拉力，从而提高连接强度。

在一些实施例中，凸块13为圆柱，多个凸起21沿凸块13的圆周面螺旋设置并依次连接呈螺纹状，凹槽14为圆孔，多个凹陷22沿凹槽14的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，凸块13通过多个凸起21和多个凹陷22与凹槽14螺纹连接。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。多个凸起21构成螺纹的凸状结构，多个凹陷22构成螺纹的凹状结构，也可以理解为：多个凸起21依次连接成螺旋状的螺纹牙，多个凹陷22依次连接成螺旋状的螺纹槽，螺纹牙与螺纹槽螺纹连接，从而使得凸块13与凹槽14螺纹连接，可以最大程度减少凹槽14与凸块13之间的间隙，泡泥也能填充间隙，加强了两者的连接结构；在实际应用中，当凸块13与凹槽14之间的配合不是绝对完美时，可以提前在凸块13涂抹炮泥，使炮泥填充凸块13与凹槽14之间的间隙，当温度升高炮泥烧结后，能够加强凸块13与凹槽14之间的连接强度，综上，可以分散旧阳极炭块对新阳极炭块的拉力，从而提高连接强度。

在一些实施例中，如图3和图4所示，炭碗11一侧壁设置有多个凹陷22，多个凹陷22沿炭碗11的深度方向分布，炭块本体1底部表面对应于炭碗11的位置设置有凹坑15，凹坑15一侧壁设置有多个凹陷22，多个凹陷22沿凹坑15的深度方向分布，炭碗填充块12对应于炭碗11的多个凹陷22和凹坑15的多个凹陷22的位置分别设置有凸起21，以使炭碗填充块12分别插入炭碗11和凹坑15后，多个凹陷22和多个凸起21一一对应相嵌。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。炭碗11内置凹陷22后，炭碗11的内径会增大，一定程度上降低了压降，也降低了阳极炭块单块质量，从而减少成本；炭块本体1底部表面开设的凹坑15可以有利于阳极气体的排放，也降低了阳极炭块单块质量，从而减少成本；通过多个凹陷22和多个凸起21一一对应相嵌，炭碗填充块12将旧阳极炭块的炭碗11与新阳极炭块的凹坑15连接起来，从而加强新旧阳极炭块的连接强度，属于不同部分的凸起21同一方位设置，属于不同部分的凹陷22同一方位设置，使得凸块13插入凹槽14后，炭碗填充块12分别插入炭碗11和凹坑15后，旋转后，相对应的凸起21和凹陷22即可一一对应相嵌；当然也可以是：凸块13的凸起21和炭碗填充块12的凸起21以对立的方位设置，旋转90度后，各自的凸起21也能与各自的凹陷22一一对应相嵌；综上，可以分散旧阳极炭块对新阳极炭块的拉力，从而提高连接强度。

在一些实施例中，炭碗填充块12对立的两个侧面分别设置有多个凸起21，对立的两个侧面的凸起21镜像设置或错位设置。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。对立的两个侧面的多个凸起21，增加了更多的受力点，可以分散旧阳极炭块对新阳极炭块的拉力，从而提高连接强度。

在一些实施例中，如图6所示，炭碗填充块12为圆柱，多个凸起21沿炭碗填充块12的圆周面螺旋设置并依次连接呈螺纹状，且多个凸起21以炭碗填充块12的中部为中心对称，以使炭碗填充块12构成双头螺栓结构，凹坑15为圆孔，多个凹陷22沿凹坑15的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，多个凹陷22沿炭碗11的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，炭碗填充块12通过多个凸起21和多个凹陷22分别与凹坑15和炭碗11螺纹连接。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。多个凸起21构成螺纹的凸状结构，多个凹陷22构成螺纹的凹状结构，也可以理解为：多个凸起21依次连接成螺旋状的螺纹牙，多个凹陷22依次连接成螺旋状的螺纹槽，螺纹牙与螺纹槽螺纹连接，可以最大程度减少炭碗填充块12分别与凹坑15和炭碗11之间的间隙，泡泥也能填充间隙，从而使得炭碗填充块12分别与炭碗11和凹坑15螺纹连接，加强了两者的连接结构；连接时，旋转炭碗填充块12的中部，即可使炭碗11和凹坑15分别向炭碗填充块12运动；炭碗11的内径增大，一定程度上降低了压降，也降低了阳极炭块单块质量，从而减少成本；炭块本体1底部表面开设的凹坑15及其凹陷22可以有利于阳极气体的排放，也降低了阳极炭块单块质量，从而减少成本。

在一些实施例中，如图7所示，新的炭块本体1与旧的炭块本体1之间配置有2个中间填充块3，中间填充块3对应于炭碗填充块12的中部的位置设置有U型槽31，2个U型槽31所围成的内环面紧贴着炭碗填充块12的中部。本实施例加强了新旧阳极炭块之间的连接强度。2个中间填充块3填充了新的炭块本体1与旧的炭块本体1之间的间隙，增加粘结面积；中间填充块3对应于凸块13的位置设置有配合槽32，2个配合槽32的内侧面紧贴着凸块13，即2个配合槽32的内侧面是用于包裹凸块13的，用于减少间隙；在组装时，可以预先在中间填充块3的上下表面涂抹泡泥，U型槽31的内环面和配合槽32的内侧面可以涂抹泡泥，从而填充可能存在的间隙。

在实际应用中，炭碗填充块12和凸块13可以单独使用，也可以组合使用。

综上所述，公开了本发明的多个具体实施例，在不自相矛盾的情况下，各个实施例可以自由组合形成新的实施例，也即属于替换方案的实施例之间可以自由替换，但不能相互组合；不属于替换方案的实施例之间可以相互组合，这些新的实施例也属于本发明的实质性内容。

以上实施例描述了本发明的多个具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，包括:

炭块本体，其顶部设置有炭碗；

炭碗填充块，活动设置在所述炭碗内；

凸块，设置所述炭块本体的顶部表面；

凹槽，设置在所述炭块本体底部表面对应于所述凸块的位置；

其中，所述凸块一侧面设置有多个凸起，多个所述凸起沿所述凸块的长度方向分布，所述凹槽一侧壁设置有多个凹陷，多个所述凹陷沿所述凹槽的深度方向分布，所述凸起与所述凹陷相适配且分布方向一致，以使所述凸块插入所述凹槽后且多个所述凸起与多个所述凹陷一一对应相嵌后，新的所述炭块本体与旧的所述炭块本体连接。

2.根据权利要求1所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述凸块对立的两个侧面分别设置有多个所述凸起，对立的两个侧面的所述凸起镜像设置或错位设置。

3.根据权利要求1所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述凸块为多棱柱，所述凸起所在的棱面至少以一个棱面相隔。

4.根据权利要求1所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述凸起为三棱柱或长方体。

5.根据权利要求1所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述凸起的最外侧部分呈圆弧状。

6.根据权利要求1所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述凸块为圆柱，多个所述凸起沿所述凸块的圆周面螺旋设置并依次连接呈螺纹状，所述凹槽为圆孔，多个所述凹陷沿所述凹槽的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，所述凸块通过多个所述凸起和多个所述凹陷与所述凹槽螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述炭碗一侧壁设置有多个所述凹陷，多个所述凹陷沿所述炭碗的深度方向分布，所述炭块本体底部表面对应于所述炭碗的位置设置有凹坑，所述凹坑一侧壁设置有多个所述凹陷，多个所述凹陷沿所述凹坑的深度方向分布，所述炭碗填充块对应于所述炭碗的多个所述凹陷和所述凹坑的多个所述凹陷的位置分别设置有所述凸起，以使所述炭碗填充块分别插入所述炭碗和所述凹坑后，多个所述凹陷和多个所述凸起一一对应相嵌。

8.根据权利要求7所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述炭碗填充块对立的两个侧面分别设置有多个所述凸起，对立的两个侧面的所述凸起镜像设置或错位设置。

9.根据权利要求7所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，所述炭碗填充块为圆柱，多个所述凸起沿所述炭碗填充块的圆周面螺旋设置并依次连接呈螺纹状，且多个所述凸起以所述炭碗填充块的中部为中心对称，以使所述炭碗填充块构成双头螺栓结构，所述凹坑为圆孔，多个所述凹陷沿所述凹坑的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，多个所述凹陷沿所述炭碗的内壁面螺旋设置并依次连通呈螺纹状，所述炭碗填充块通过多个所述凸起和多个所述凹陷分别与所述凹坑和所述炭碗螺纹连接。

10.根据权利要求9所述的连续预焙用新型阳极炭块，其特征在于，新的所述炭块本体与旧的所述炭块本体之间配置有2个中间填充块，所述中间填充块对应于所述炭碗填充块的中部的位置设置有U型槽，2个所述U型槽所围成的内环面紧贴着所述炭碗填充块的中部。

Images