CN114016088A - 阳极炭块组、铝电解设备和阳极炭块组的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种阳极炭块组、铝电解设备和阳极炭块组的制备方法，包括：炭块本体，所述炭块本体上开设有多个凹槽；多个导电件，每个所述导电件通过一个所述凹槽连接于所述炭块本体的内部；导杆，连接于多个所述导电件。本申请实施例提供的阳极炭块组包括了炭块本体、多个导电件和导杆，在使用过程中，将阳极炭块组安装在电解槽内，阳极炭块组作为电解铝反应阳极使用，本申请实施例提供的炭块本体包括了多个凹槽，每个导电件均通过凹槽连接于炭块本体，铝电解过程中，插入到炭块本体内的导电件形成铝质集电装置，能够将电流从导杆通过导电件直接引入炭块本体内部，从而降低炭块本体组电压降，实现节能降碳的目的。

Description

阳极炭块组、铝电解设备和阳极炭块组的制备方法

技术领域

本申请实施例涉及铝电解技术领域，尤其涉及一种炭块本体组、一种铝电解设备和一种阳极炭块组的制备方法。

背景技术

铝用阳极炭块组是铝电解槽的重要组成部分，其将电流导入电解槽内，并作为电解反应阳极使用。在铝电解过程中，传统炭块组的电压降大约为300mV-380mV。随着电解槽的大型化发展，炭块本体变得更大、更高，铝用阳极炭块组不同部位电流分布不均匀程度加剧、炭块本体电阻增大，这都导致阳极炭块组压降有升高的趋势。目前技术方案对降低电压降的研究主要集中在降低铝用阳极的电阻率、优化钢爪结构钢爪用高导电材料等的研发上，但是这些研发进度慢，导致目前技术中阳极炭块组电压降高，造成了能源的浪费。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提供了一种阳极炭块组。

本发明的第二方面提供了一种铝电解设备。

本发明的第三方面提供了一种阳极炭块组的制备方法。

有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出了一种阳极炭块组，包括：

炭块本体，所述炭块本体上开设有多个凹槽；

多个导电件，每个所述导电件通过一个所述凹槽连接于所述炭块本体的内部；

导杆，连接于多个所述导电件。

在一种可行的实施方式中，多个所述凹槽为从炭块本体的上表面向下钻挖形。

在一种可行的实施方式中，所述凹槽的槽底与所述炭块本体的底面之间的距离大于或等于200mm，所述凹槽的横截面积大于或等于50mm²。

在一种可行的实施方式中，阳极炭块组还包括：

铝质浇铸体，通过在所述凹槽中浇铸铝液形成，以将导电件深入炭块本体端与炭块本体结合在一起。

在一种可行的实施方式中，阳极炭块组还包括：

钢爪，所述钢爪连接于所述导杆，所述钢爪包括多个钢爪头，所述钢爪头与所述炭块本体通过磷生铁浇铸连接，所述凹槽与所述钢爪头间隔设置。

在一种可行的实施方式中，阳极炭块组还包括：

连接件，所述连接件套设在所述导杆上，所述连接件连接于多个所述导电件。

在一种可行的实施方式中，所述凹槽的数量为4至30个。

在一种可行的实施方式中，所述导电件包括：

导电杆，用于设置在所述凹槽内；

柔性导电带，所述柔性导电带的一端连接于所述导电杆，另一端连接于所述导杆。

根据本申请实施例的第二方面提出了一种铝电解设备，包括：

如上述任一项所述的阳极炭块组；

电解槽，所述阳极炭块组用于设置在所述电解槽内；

供电系统，所述供电系统连接于所述导杆，以使电流通过所述阳极炭块组进入电解槽内进行铝电解。

根据本申请实施例的第三方面提出了一种阳极炭块组的制备方法，用于制备上述任一技术方案所述的阳极炭块组，所述制备方法包括：

提供炭块本体；

在所述炭块本体上开设多个所述凹槽；

在多个所述凹槽内灌装铝液；

将所述导电件设置在所述凹槽内，待所述铝液冷却凝固后，所述导电件连接于所述炭块本体；

设置导杆，将所述导杆连接于多个所述导电件。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的阳极炭块组包括了炭块本体、多个导电件和导杆，在使用过程中，将阳极炭块组安装在电解槽内，阳极炭块组作为铝电解反应阳极使用，本申请实施例提供的炭块本体包括了多个凹槽，每个导电件均通过凹槽连接于炭块本体，在铝电解过程中，插入到炭块本体内的导电件，能够将电流从导杆通过导电件直接引入炭块本体内部，从而降低阳极炭块组电压降，实现节能降碳的目的。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请提供的一种实施例的阳极炭块组的示意性结构图；

图2为本申请提供的实施例1的阳极炭块组的导体件布局示意图；

图3为本申请提供的实施例2的阳极炭块组的导体件布局示意图；

图4为本申请提供的实施例3的阳极炭块组的导体件布局示意图；

图5为本申请提供的实施例4的阳极炭块组的导体件布局示意图；

图6为本申请提供的实施例5的阳极炭块组的导体件布局示意图。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100炭块本体、200导电件、300导杆、400钢爪、401钢爪头、500连接件。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

如图1所示，根据本申请实施例的第一方面提出了一种阳极炭块组，包括：炭块本体100，炭块本体100上开设有多个凹槽；多个导电件200，每个导电件200通过一个凹槽连接于炭块本体100的内部；导杆300，连接于多个导电件200。

本申请实施例提供的阳极炭块组包括了炭块本体100、多个导电件200和导杆300，在使用过程中，将炭块本体100设置在电解槽内，阳极炭块组作为反应阳极使用，本申请实施例提供的炭块本体100包括了多个凹槽，每个导电件200均通过凹槽连接于炭块本体100，在导杆300上电时，插入到炭块本体100内的导电件200形成铝质集电装置，能够将电流从导杆300通过导电件200直接引入炭块本体100内部，从而降低阳极炭块组电压降，实现节能降碳的目的。

通过多个凹槽的设置，每个凹槽内均可以设置有一个导电件200，经由导杆300供给的电流可以通过多个导电件200直接将电流供给到炭块本体100的内部，能够进一步起到降低阳极炭块组电压降的技术效果。

在一些示例中，导电件200可以由铝材制成，导电件200与需要加工生产的设备同源，能够避免因导电件200的引入而导致污染产品，能够保障产品的质量。

在一种可行的实施方式中，多个凹槽为从炭块本体100的上表面向下钻挖形成。

在一种可行的实施方式中，多个凹槽开设在炭块本体100的同一表面。

多个凹槽开设在炭块本体100的同一表面，使得多个导电件200连接于炭块本体100的同一个表面，便于阳极炭块组的生产加工，同时便于将阳极炭块组设置在电解槽内。

在一种可行的实施方式中，凹槽的槽底与炭块本体100的底面之间的距离大于或等于200mm，凹槽的横截面积大于或等于50mm²。

考虑到，在铝材实际生产过程中，阳极炭块组在电解槽内的浸没深度通常为200mm，因此将凹槽的槽底与炭块本体100的底面之间的距离设定为大于或等于200mm，能够最大限度地避免凹槽内的导体件因电解槽的高温而熔化，保障了阳极炭块组的使用寿命。可以理解的是，本申请实施例提供的阳极炭块组即使部分导电件200熔化，另外一部分并未熔化的导电件200仍然可以起到将电流导通至炭块本体100内部的作用。

在本申请实施例提供的阳极炭块组制备过程中，在开设好凹槽之后可以向凹槽内灌装铝液，然后再将铝材制成的导电件200设置在铝液中，待铝液冷却凝固之后导电件200即可连接于炭块本体100，凹槽的横截面积大于或等于50mm²一方面，便于铝液向凹槽内灌装，便于将导电件设置在凹槽内；另一方面能够提高导电件200的导流效果，能够进一步降低阳极炭块组的电压降。

在一种可行的实施方式中，阳极炭块组还包括：铝质浇铸体，设置在导电件200和凹槽的槽壁之间，通过在凹槽中浇铸铝液形成，以将导电件200深入炭块本体端与炭块本体100结合在一起。

阳极炭块组还包括：设置在导电件200和凹槽的槽壁之间的铝质浇铸体，使得导电件200可以通过焊接的方式连接于炭块本体100，使得导电件200与炭块本体100之间的连接更加可靠。

在一些示例中，导电件200和铝质浇铸体可以通过同一种材料制备而成，如导电件200和铝质浇铸体可以均有铝材制成，而铝质浇铸体可以是铝液凝固后形成的。

在一种可行的实施方式中，阳极炭块组阳极炭块组还包括：钢爪400，钢爪400连接于导杆300，钢爪400包括多个钢爪头401，钢爪头401与炭块本体100通过磷生铁浇铸连接，凹槽开设在炭块本体100的第一面上，多个钢爪头401连接于第一面，凹槽与钢爪头401间隔设置。

阳极炭块组阳极炭块组还包括了钢爪400，通过钢爪400的设置，使得导杆300与炭块本体100之间的连接更加可靠，能够避免导杆300脱离于炭块本体100，尤其是将阳极炭块组阳极炭块组设置在电解槽内时，能够避免阳极炭块组阳极炭块组掉落在电解槽内。

钢爪400包括多个钢爪头401，每个钢爪头401均连接于炭块本体100，使得钢爪400的连接更加可靠，而钢爪头401的连接面和凹槽的开设面为同一个平面，便于阳极炭块组的生产加工，同时便于导体件和钢爪400连接于导杆300。

在一些示例中，为了保证钢爪400的机械强度，钢爪400可以有钢材制成，而钢爪400可以通过磷生铁浇铸的方式连接于炭块本体100以提高钢爪400的连接强度。

在一种可行的实施方式中，阳极炭块组还包括：连接件500，连接件500套设在导杆300上，连接件500连接于多个导电件200。

阳极炭块组还包括了连接件500，通过连接件500的设置，所有的导电件200可以连接于连接件500为多个导电件200提供了统一的安装位置，便于阳极炭块组的生产加工，同时能够使电流更加均匀的供给到炭块本体100之内。

在一种可行的实施方式中，凹槽的数量为4至30个。

凹槽的数量为4至30个，每个导电件200均通过凹槽连接于炭块本体100，在导杆300上电时，插入到炭块本体100内的导电件200形成铝质集电装置，能够将电流从导杆300通过导电件200直接引入炭块本体100内部，从而降低阳极炭块组电压降，实现节能降碳的目的。

在一种可行的实施方式中，导电件200包括：导电杆，用于设置在凹槽内；柔性导电带，柔性导电带的一端连接于导电杆，另一端连接于导杆300。

每个导电件200包括了导电杆和柔性导电带，通过导电杆的设置能够使导电件200稳固地连接于炭块本体100，通过柔性导电带的设置使得导电件200与导杆300之间具备柔性连接的关系，能够避免导电件200脱离于导杆300。

根据本申请实施例的第二方面提出了一种铝电解设备，包括：如上述任一项的阳极炭块组；电解槽，阳极炭块组安装在电解槽内使用；供电系统，供电系统连接于导杆300，以使电流通过阳极炭块组进入电解槽内进行铝电解。

本申请实施例提供的铝电解设备，在使用过程中，将炭块本体100设置在电解槽内，阳极炭块组作为反应阳极使用，本申请实施例提供的炭块本体100包括了多个凹槽，每个导电件200均通过凹槽连接于炭块本体100，在导杆300上电时，插入到炭块本体100内的导电件200形成铝质集电装置，能够将电流从导杆300通过导电件200直接引入炭块本体100内部，从而降低阳极炭块组电压降，实现节能降碳的目的。

根据本申请实施例的第三方面提出了一种阳极炭块组的制备方法，用于制备上述任一技术方案的阳极炭块组，制备方法包括：

步骤201：提供炭块本体；

步骤202：在炭块本体上开设多个凹槽；

步骤203：在多个凹槽内灌装铝液；

步骤204：将导电件设置在凹槽内，待铝液冷却凝固后，导电件连接于炭块本体；

步骤205：设置导杆，将导杆连接于多个导电件。

通过本申请实施例提供的阳极炭块组的制备方法制备的阳极炭块组，使得炭块本体包括了多个凹槽，每个导电件均通过凹槽连接于炭块本体，在导杆上电时，插入到炭块本体内的导电件形成铝质集电装置，能够将电流从导杆通过导电件直接引入炭块本体内部，从而降低阳极炭块组电压降，实现节能降碳的目的。。

本申请实施例提供的制备方法，先向凹槽内灌装铝液，而后导电件插接在铝液内，通过铝液的冷却凝固连接于炭块本体，使得导电件与炭块本体之间的连接关系更加紧密，且导电性能接近，利于使阳极炭块组的电流更加均衡。

在一些示例中，阳极炭块组的制备方法可以包括：首先在炭块本体的上表面向下开4-30个凹槽，凹槽的深度应保持孔底距炭块本体底面不小于200mm，凹槽的截面积不小于50mm²；在这些孔洞中浇注满铝液，并在铝液中插入导电件，导电件包括导电铝棒或铝带，冷却后形成铝质集电体；集电体的导电铝棒或铝带焊接在铝制的导杆上。装有集电装置的阳极炭块组在电解过程中，部分电流直接从导杆流入铝质集电体深入炭块内部，再从阳极底掌流出。随着炭块本体的不断消耗，底部铝质导电体逐步溶化进入电解槽，上部导电体仍起集电导电作用。

与现有铝用阳极炭块组制作技术相比，本申请实施例通过在炭块本体内部增加导体件，减少了阳极炭块组压降、铁炭接触压降、钢爪压降，使阳极各部分电流分布更加均匀，从而降低了炭块本体压降、减少了由于电流分布不均而引起的局部效应，最终实现铝电解生产节能降碳。

实施例1

如图2所示，在炭块本体100的上表面向下开10个Ф10圆凹槽，凹槽深450mm(炭块本体100高650mm)，在这些凹槽中浇注满铝液，并在铝液中插入导电铝棒，冷却后形成铝质集电体；集电体的导电铝棒焊接在导杆300上。改造装有集电装置的铝用阳极炭块组在电解过程中，与普通炭块组相比压降降低了97mV。

实施例2

如图3所示，在炭块本体100的上表面向下开6个Ф25圆凹槽，凹槽深300mm(炭块本体100高580mm)，在这些凹槽洞中浇注满铝液，并在铝液中插入导电铝带，冷却后形成铝质集电体；集电体的导电铝带焊接在铝导杆300上。改造装有集电装置的铝用阳极炭块组在电解过程中，与普通炭块组相比压降降低了92mV。

实施例3

如图4所示，在炭块本体100的上表面向下开8个Ф35圆孔，凹槽深250mm(炭块本体100高600mm)，在这些凹槽洞中浇注满铝液，并在铝液中插入导电铝带，冷却后形成铝质集电体；集电体的导电铝带焊接在铝导杆300上。改造装有集电装置的铝用阳极炭块组在电解过程中，与普通炭块组相比压降降低了89mV。

实施例4

如图5所示，在炭块本体100的上表面向下开4个Ф50圆孔，凹槽深370mm(炭块本体100高620mm)，在这些凹槽洞中浇注满铝液，并在铝液中插入导电铝带，冷却后形成铝质集电体；集电体的导电铝带焊接在铝导杆300上。改造装有集电装置的铝用阳极炭块组在电解过程中，与普通炭块组相比压降降低了73mV。

实施例5

如图6所示，在炭块本体100的上表面向下开26个Ф8圆孔，凹槽深180mm(炭块本体100高600mm)，在这些凹槽洞中浇注满铝液，并在铝液中插入导电铝带，冷却后形成铝质集电体；集电体的导电铝带焊接在铝导杆300上。改造装有集电装置的铝用阳极炭块组在电解过程中，与普通炭块组相比压降降低了136mV。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阳极炭块组，其特征在于，包括：

炭块本体，所述炭块本体上开设有多个凹槽；

多个导电件，每个所述导电件通过一个所述凹槽连接于所述炭块本体的内部；

导杆，连接于多个所述导电件。

2.根据权利要求1所述的阳极炭块组，其特征在于，

多个所述凹槽为从炭块本体的上表面向下钻挖形成。

3.根据权利要求1所述的阳极炭块组，其特征在于，

所述凹槽的槽底与所述炭块本体的底面之间的距离大于或等于200mm，所述凹槽的横截面积大于或等于50mm²。

4.根据权利要求1所述的阳极炭块组，其特征在于，还包括：

铝质浇铸体，通过在所述凹槽中浇铸铝液形成，以将导电件深入炭块本体端与炭块本体结合在一起。

5.根据权利要求1所述的阳极炭块组，其特征在于，还包括：

钢爪，所述钢爪连接于所述导杆，所述钢爪包括多个钢爪头，所述钢爪头与所述炭块本体通过磷生铁浇铸连接，所述凹槽与所述钢爪头间隔设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的阳极炭块组，其特征在于，还包括：

连接件，所述连接件套设在所述导杆上，所述连接件连接于多个所述导电件。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的阳极炭块组，其特征在于，

所述凹槽的数量为4至30个。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的阳极炭块组，其特征在于，所述导电件包括：

导电杆，用于设置在所述凹槽内；

柔性导电带，所述柔性导电带的一端连接于所述导电杆，另一端连接于所述导杆。

9.一种铝电解设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任一项所述的阳极炭块组；

电解槽，所述阳极炭块组安装在所述电解槽内使用；

供电系统，所述供电系统连接于所述导杆，以使电流通过所述阳极炭块组进入电解槽内进行铝电解。

10.一种阳极炭块组的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至8中任一项所述的阳极炭块组，所述制备方法包括：

提供炭块本体；

在所述炭块本体上开设多个所述凹槽；

在多个所述凹槽内灌装铝液；

将所述导电件设置在所述凹槽内，待所述铝液冷却凝固后，所述导电件连接于所述炭块本体；

设置导杆，将所述导杆连接于多个所述导电件。

Images