CN201261809Y - 带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬 - Google Patents

带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬 Download PDF

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Abstract

在电解槽熔池阴极内衬上，安装构造上磁旋流调整装置，可以通过铝液磁旋流调整装置的阻隔作用，用切断或阻隔改变铝液磁旋流的流动方向，减轻铝液磁旋流冲击强度和波动影响范围的方式，消除和减少因电解槽结构设计所造成的电解槽熔池内产成铝液层的磁场及磁旋流冲击波动对电解质及电解极距高度设定所带来的负面影响，达到降低极距电压设定，实现降低电解铝工艺电耗的目的。

Description

带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬
技术领域：带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，是预焙铝电解槽结构的一部分。
技术背景：现通用的铝电解槽，由阴极内衬熔池结构和阳极结构两大部分组成。阴极内衬用阴极碳块、阴极钢棒用捣固糊砌筑在一起，与电解槽的侧部碳块构筑成铝电解槽的熔池部分，它的作用是提供一个传导强大电流使氧化铝生成电解铝液的阴极电解熔池，阴极熔池的上表面为水平面，是实现电解槽阴极导电、熔池功能的主要工作面，
现通用的铝电解槽熔池底面，既阴极内衬的上表面是水平面设计，在电解过程中，由于铝液的比重大于电解质向下沉淀，依附在电解熔池阴极内衬上表面和电解质下表面之间，形成一层铝液层，这层铝液层既是阴极的导电层，也是阴极内衬上表面的保护层，同时也是阴极的一个电阻、磁场及磁旋流层。
电解槽熔池内阴极内衬上的产成铝液，在磁场的作用下产生强大的铝液磁旋流，铝液磁旋流的波动和冲击导致由电解质构成的极距变化较大，使得电解槽的极距升高、电压降值设定较大，电解铝工艺电耗增大。
这种由电解槽熔池阴极内衬上表面水平结构设计，和铝电解槽熔池内的铝液因磁场所造成的铝液层磁旋流，以及由磁旋流冲击变化造成的电解极距设定较高产生的工艺电阻耗，既电解极距不可控的变化因素，所造成的电解质极距电压降电耗，是国内外电解铝行业都在想办法解决的课题和难题。
发明内容：为了消除和减轻电解槽熔池内的产成铝液层的磁旋流，减少因铝液层磁旋流冲击变化，使电解质极距增高的负面因素影响，降低电解铝的生产工艺电耗，我们根据多年从事电解铝生产的实践，和依据海岸防潮堤坝设计和农田萁垄设计的原理发明设计出了带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，其特点是在铝电解槽熔池内阴极内衬上，构造安装有铝液磁旋流调整装置，靠铝液磁旋流调整装置的阻隔作用，切断或改变铝液层磁场的磁力线，用以消除或减少电解槽熔池内的铝液因磁场产生的磁旋流波动对电解极距及电压设定较高的负面因素影响。
依据上述设计方案，带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，铝液磁旋流调整装置可用碳素石墨捣固糊料在阴极内衬上直接捣固制造而成。
依据上述设计方案，带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，铝液磁旋流调整装置可用抗铝液电解质侵蚀的碳素石墨材料预制加工成部件后安装在阴极内衬上。
依据上述设计方案，带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，铝液磁旋流调整装置可用抗铝液电解质侵蚀的耐火材料预制加工成部件后安装在阴极内衬上。
依据上述设计方案，带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，铝液磁旋流调整装置可制作成矩形块、园角矩形块、梯形块、圆柱形、园弧环形块和凹凸台形。
依据上述设计方案，带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，铝液磁旋流调整装置的上表面和下底面之间可设置有上下贯通的铝液通流孔，其通流孔的断面还可以是圆形、矩形，或园角矩形。
依据上述设计方案，带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，铝液磁旋流调整装置在电解槽阴极内衬上可沿中心线方向进行平行布置、垂直布置、交叉布置，可进行局部间隔布置或整体连接布置。
该发明的优点是：在电解槽熔池阴极内衬上，安装构造上磁旋流调整装置，可以通过铝液磁旋流调整装置的阻隔作用，用切断或阻隔改变铝液磁旋流的流动方向，减轻铝液磁旋流冲击强度和波动影响范围的方式，消除和减少因电解槽结构设计所造成的电解槽熔池内产成铝液层的磁场及磁旋流冲击波动对电解质及电解极距高度设定所带来的负面影响，达到降低极距电压设定，实现降低电解铝工艺电耗的目的。
附图说明：
图1：带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬，的主视断面图
图2：为图1的阴极内衬上表面俯视图
图3：一种用捣固糊在阴极内衬上直接构造的铝液磁旋流调整装置的断面图
图4：一种铝液磁旋流调整装置矩形结构主视图：
图5：图4侧视图；
图6一种铝液磁旋流调整装置为环形结构俯视平面图：
图7：图4侧视图
图8：一种铝液磁旋流调整装置矩形结构带有上下通孔结构的主视断面图，
图9：为图8的俯视平面图
其图中序号所示：1铝液磁旋流调整装置、2阴极碳块、3阴极钢棒、4捣固糊、5阴极内衬、6铝液、7电解质、8保温耐火层、9侧部碳块、10钢壳体。
具体实施方案：带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬(5)是在铝电解槽钢壳体(10)内，保温耐火层(8)以上，侧部碳块中间由阴极碳块(2)和阴极钢棒(3)用捣固糊(4)捣固砌筑而成后，如图1所示，在铝电解槽熔池阴极内衬(5)上，产成铝液(6)高度层内，根据电解槽熔池内铝液(6)容量、铝液(6)层面高度、电流强度、电流分布密度，铝液(6)的磁场变化、铝液(6)磁旋流运动方向或强度影响范围，设置构造安装上铝液磁旋流调整装置(1)靠铝液磁旋流调整装置的阻隔作用，切断或改变电解槽磁场影响而产生的铝液(6)磁旋流运动方向和波动影响的范围及强度，减少或消除铝液磁旋流波动对电解质(7)及电解极距电压设定因素的负面影响。
如图3所示，铝液磁旋流调整装置(1)可以用石墨碳素捣固材料直接捣固构造在阴极内衬(5)上。
铝液磁旋流调整装置(1)可用石墨碳素材料预制加工成块状部件，再用捣固糊或碳胶泥固定构造在阴极内衬(5)上，
铝液磁旋流调整装置(1)可用氮化硅结合碳化硅、炭化硅、高铝刚玉、锆英石等材料比重大于电解槽熔池内的产成铝液(2)的比重的耐高温抗铝液抗电解质侵蚀的耐火材料预制加工成块状部件，再安装构造在阴极内衬(5)上。
磁旋流调整装置1可构造成的矩形、带园角矩形、梯形、圆柱形、园环形状，铝掖铝液磁旋流调整装置(1)的下底面部可以可构造成平面，也可构造成凹凸台槽型。
如图8图9所示，铝液磁旋流调整装置(1)的上表面和下底面之间可设置有上下贯通的铝液通流孔，其通流孔的断面还可以是矩形，或是半园矩形。
如图2所示，铝液磁旋流调整装置(1)在电解槽阴极内衬(5)上可沿中心线方向进行平行布置、垂直布置、交叉布置，可进行局部间隔布置或整体连接布置。铝液磁旋流调整装置(1)在电解熔池阴极(5)上安装构造后，如图1图所示，电解熔池内阴极内衬上的产成铝液(6)能够在铝液磁旋流调整装置(1)周围流通，调整装置(1)上表面部的铝液2运动相对稳定的铝液层。

Claims (6)

1 带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬(5)由阴极碳块(2)和阴极钢棒(3)用捣固糊(4)砌筑而成，带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬其特征是：在阴极内衬(5)上安装构造有铝液磁旋流调整装置(1)
2 根据权利要求1所述的带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬其特征是：铝液磁旋流调整装置(1)可用碳素石墨捣固糊料在阴极内衬上直接捣固制造而成。
3 根据权利要求1所述的带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬其特征是：铝液磁旋流调整装置(1)可用抗铝液电解质侵蚀的耐火材料或碳素石墨材料预制加工成部件后安装在阴极内衬上。
4 根据权利要求1所述的带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬其特征是：铝液磁旋流调整装置(1)可制作成矩形块，或圆角矩形块、梯形块、圆柱型、圆弧形块、凹凸台形块。
5 根据权利要求1所述的带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬其特征是：铝液磁旋流调整装置(1)的上表面和下底面之间可设置有上下贯通的铝液流通孔，其流通孔的断面可以是圆形、矩形、或圆角矩形。
6 根据权利要求1所述的带有铝液磁旋流调整装置的阴极内衬其特征是：铝液磁旋流调整装置(1)在电解槽阴极内衬(5)上可沿中心线方向进行平行布置、垂直布置、交叉布置，可进行局部间隔布置或整体连接布置。
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