CN1670257A - 一种铝电解槽内衬结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝电解槽内衬结构，它包括阴极炭块、电解槽壳，其特征在于在电解槽阴极炭块的底面与电解槽壳的底部之间由上至下，分别砌筑有防渗砖层、保温砖层和耐火砖层，在防渗砖层、保温砖层和耐火砖层的侧面与电解槽壳相连部分设有侧部缓冲层，在阴极炭块与电解槽壳内壁之间砌筑缓冲层和侧部防渗砖层，电解槽壳的上部内周围砌筑氮化硅结合炭化硅侧块，在阴极炭块与氮化硅结合炭化硅侧块之间有炭糊层。本发明具有较高的槽膛深度，满足电解槽自动熄灭效应的要求，增大散热面积；设有多个缓冲层，吸收炭块产生的膨胀力；在电解槽生产过程，表现出良好的热平衡，延长电解槽的使用寿命，可使电解槽的使用寿命由1500天提高到2000天。

Description

一种铝电解槽内衬结构
所属技术领域
本发明涉及一种铝电解槽内衬结构。
背景技术
铝电解槽内衬是电解槽的重要组成部分，它直接关系到电解槽的热平衡和使用寿命。中国专利，专利号为ZL00223634.6公开了一种发明名称为铝电解槽内衬结构的专利，申请人为贵阳铝镁设计研究院，以下将其归为现有技术中。目前现有技术的电解槽内衬结构阴极炭块组下的防渗层多采用粉状干式防渗料，它具有良好的抗电解质渗透性，但它在施工中需要专用机器进行高频震打夯实；在阴极炭块的四周采用轻质或重质浇注料，其中含有一定的水分，水分蒸发后，存在微小的缝隙，造成液态电解质的渗入；电解槽正常生产后，侧部炭块向上拱起，造成侧部炭块上的压板变形。现有电解槽槽膛的人造伸腿高度在铝液与电解质液结合处，使侧部炭块直接受到电解质液和铝液界面波动的冲刷；同时，由于现有电解槽内衬的槽膛较浅，不适应于大型预焙阳极电解槽生产工艺完成自熄灭效应的要求，并且散热效果不佳。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题而提供一种铝电解槽内衬结构，它具有较高的槽膛深度，满足电解槽自动熄灭效应的要求，增大了散热面积，它设有多个缓冲层，吸收炭块产生的膨胀力，使用寿命长。
为了解决上述技术问题本发明是这样实现的：一种铝电解槽内衬结构，它包括阴极炭块、电解槽壳，其特征在于在电解槽阴极炭块的底面与电解槽壳的底部上面之间设有保温区，由上至下，分别砌筑有防渗砖层、保温砖层和耐火砖层，在防渗砖层、保温砖层和耐火砖层的侧面与电解槽壳相连部分设有侧部缓冲层，在阴极炭块与电解槽壳内壁之间砌筑缓冲层和侧部防渗砖层，电解槽壳的上部内周围砌筑氮化硅结合炭化硅侧块，在阴极炭块与氮化硅结合炭化硅侧块之间有炭糊层。
在所述的侧部防渗砖层和氮化硅结合炭化硅侧块之间砌筑有上部耐火砖层。
在所述的防渗砖层的上面和耐火砖层的下面设有氧化铝层。
在所述的氮化硅结合炭化硅侧块上方周围砌筑上部炭糊层，上部炭糊层上方设有方钢管，方钢管上表面到阴极炭块上表面的高度为550～700mm。
所述的铝电解槽内衬结构，将900℃电解质结晶固相等温曲线设在阴极炭块下，将850℃等温线保持在防渗砖层中间。
所述的防渗砖层和侧部防渗砖层是由多块防渗砖砌筑而成，在砖与砖之间涂抹防渗胶泥。
所述的阴极炭块上表面与炭糊层上表面之间的高差即人造伸腿的高度在250mm～350mm之间。
所述的氮化硅结合炭化硅侧块上表面到阴极炭块上表面之间的高度即槽膛深度为500～600mm。
所述的阴极炭块为半石墨质或全石墨化阴极炭块。
所述的氮化硅结合炭化硅侧块是由Si3N4-Sic块砌筑而成。
本发明一种铝电解槽内衬结构设计的关键是：侧部炉帮和伸腿的结构及尺寸和电解质结晶固相等温曲线的位置，为了防止电解质凝固破坏阴极炭块和保护槽下部的绝热层，将900℃电解质结晶固相等温曲线，设在阴极炭块下；采用防渗砖，并且在砖与砖之间涂抹防渗胶泥，可以有效地阻止液态电解质向阴极保温层内渗漏，从而达到延长槽寿命的目的，并将850℃等温线保持在防渗砖层2中间；为了缓解阴极炭块5渗钠以后产生的膨胀力对槽壳的压力，在阴极炭块5的四周砌筑缓冲层6；在缓冲层6与电解槽壳14之间是由防渗砖砌筑的侧部防渗砖层7；侧部防渗砖层7上部的侧部炭块采用氮化硅结合炭化硅侧块8，使槽内衬上部形成一个良好的散热窗口，以保证槽内形成规整的炉帮，防止铝液、电解质液直接冲刷氮化硅结合炭化硅侧块8；人造伸腿的高度在250mm～350mm之间；槽膛深度500～600mm能满足自动熄灭阳极效应所要求的高度，并且增大散热面积；在氮化硅结合炭化硅侧块8的上部有用炭糊扎固的上部炭糊层13，缓冲氮化硅结合炭化硅侧块8的上拱力；阴极炭块5采用半石墨质或全石墨化阴极炭块，它具有较低的电阻率和良好的导热性。本发明内衬结构适用于200～500kA铝电解槽。
采用本发明，电解槽内衬结构具有较高的槽膛深度，满足电解槽自动熄灭效应的要求，增大散热面积，易形成规整的炉帮；设有多个缓冲层，吸收炭块产生的膨胀力；在电解槽生产过程，表现出良好的热平衡，延长电解槽的使用寿命，可使电解槽的使用寿命由1500天提高到2000天。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1.氧化铝层，2.防渗砖层，3.保温砖层，4.耐火砖层，5.阴极炭块，6.缓冲层，7.侧部防渗砖层，8.氮化硅结合炭化硅侧块，9.炭糊层，10.底部氧化铝层，11.侧部缓冲层，12.上部耐火砖层，13.上部炭糊层，14.电解槽壳，15.方钢管。
具体实施方式
实施例一
一种铝电解槽内衬结构，它包括阴极炭块5、电解槽壳14，在电解槽阴极炭块5的底面与电解槽壳14的底部上表面之间设有保温区，由上至下，分别砌筑有氧化铝层1、防渗砖层2、保温砖层3、耐火砖层4和底部氧化铝层10，在防渗砖层2、保温砖层3和耐火砖层4的侧面与电解槽壳14相连部分设有侧部缓冲层11，在阴极炭块5与电解槽壳14内壁之间砌筑缓冲层6和侧部防渗砖层7，电解槽壳14的上部内周围砌筑氮化硅结合炭化硅侧块8，氮化硅结合炭化硅侧块是由Si3N4-Sic块砌筑而成，在阴极炭块5与氮化硅结合炭化硅侧块8之间有炭糊层9；侧部防渗砖层7和氮化硅结合炭化硅侧块8之间砌筑有上部耐火砖层12；在电解槽壳14的上部内周围氮化硅结合炭化硅侧块8的上方砌筑有上部炭糊层13，上部炭糊层13上方设方钢管15，方钢管15上表面到阴极炭块5上表面的高度为600mm。人造伸腿的高度为250m，人造伸腿的高度为阴极炭块5上表面与炭糊层9上表面之间的高差。槽膛深度为500mm，槽膛深度即氮化硅结合炭化硅侧块上表面到阴极炭块上表面之间的高度。将900℃电解质结晶固相等温曲线，设在阴极炭块下；并将850℃等温线保持在防渗砖层2中间；阴极炭块5为半石墨质或全石墨化阴极炭块。防渗砖层2和侧部防渗砖层7是由多块防渗砖砌筑而成，在砖与砖之间涂抹防渗胶泥。
实施例二
实施例一所述的人造伸腿的高度为300mm或350mm，其它同实施例一。
实施例三
实施例一所述的槽膛深度为550mm或600mm，其它同实施例一。
实施例四
方钢管15上表面到阴极炭块5上表面的高度为550或700mm，其它同
实施例一。

Claims (10)

1.一种铝电解槽内衬结构，它包括阴极炭块(5)、电解槽壳(14)，其特征在于在电解槽阴极炭块(5)的底面与电解槽壳(14)的底部上面之间设有保温区，由上至下，分别砌筑有防渗砖层(2)、保温砖层(3)和耐火砖层(4)，防渗砖层(2)、保温砖层(3)和耐火砖层(4)的侧面与电解槽壳(14)相连部分设有侧部缓冲层(11)，在阴极炭块(5)与电解槽壳(14)内壁之间砌筑缓冲层(6)和侧部防渗砖层(7)，电解槽壳(14)的上部内周围砌筑氮化硅结合炭化硅侧块(8)，在阴极炭块(5)与氮化硅结合炭化硅侧块(8)之间有炭糊层(9)。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于在侧部防渗砖层(7)和氮化硅结合炭化硅侧块(8)之间砌筑有上部耐火砖层(12)。
3.根据权利要求1所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于在防渗砖层(2)的上面和耐火砖层(4)的下面设有氧化铝层(1、10)。
4.根据权利要求1所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于在氮化硅结合炭化硅侧块(8)上方周围砌筑上部炭糊层(13)，上部炭糊层(13)上方设有方钢管(15)，方钢管(15)上表面到阴极炭块(5)上表面的高度为550～700mm。
5.根据权利要求1所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于将900℃电解质结晶固相等温曲线设在阴极炭块(5)下，将850℃等温线保持在防渗砖层(2)中间。
6.根据权利要求1所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于所述的防渗砖层(2)和侧部防渗砖层(7)是由多块防渗砖砌筑而成，在砖与砖之间涂抹防渗胶泥。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于所述的阴极炭块(5)上表面与炭糊层(9)上表面之间的高差即人造伸腿的高度在250mm～350mm之间。
8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于氮化硅结合炭化硅侧块上表面到阴极炭块上表面之间的高度即槽膛深度为500～600mm。
9.根据权利要求1所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于所述的阴极炭块(5)为半石墨质或全石墨化阴极炭块。
10.根据权利要求1所述的铝电解槽内衬结构，其特征在于所述的氮化硅结合炭化硅侧块(8)是由Si3N4-Sic块砌筑而成。
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