CN201793769U - 一种铝电解用导气型预焙阳极 - Google Patents

Abstract

一种铝电解用预焙阳极结构。其特征在于在所述阳极底部的长度方向至少设有1条底部导气沟，在所述阳极两侧各设有至少2条侧部导气沟至少1条侧部导气沟与所述底部导气沟连通，形成一个阳极气泡排放通道系统。本实用新型具有以下优点：1)在阳极炭块上增加多条阳极气体导气通道，且底部导气通道与侧部导气通道相联通，有利于阳极气泡的排出，降低阳极底掌气膜层厚度，进而降低气膜电压；2)阳极气泡及时排出，有利于抑制阳极效应的发生，为实现“零效应”或“超低效应”电解创造条件；3)可以在其电解的整个使用周期内都发挥功效。本实用新型制作简单，生产体工艺无需大幅度更改，只要更改阳极炭块的震动成型模具，从而投资成本低廉。

Description

一种铝电解用导气型预焙阳极

技术领域

本实用新型公开了一种铝电解的预焙阳极，特别是指一种铝电解用导气型预焙阳极，属于铝电解技术领域。

背景技术

在铝电解生产过程中，炭阳极的使用能效对电解生产的稳定性起着非常关键的作用，且直接影响着电解生产的主要技术指标如电解能耗、电流效率以及吨铝炭耗等，因而被称为铝电解槽的“心脏”。

电解过程中，在直流电流的作用下将发生如下电极反应：

2Al₂O₃+3C＝4Al+3CO₂                        (1)

Al₂O₃+3C＝2Al+3CO                          (2)

上述反应中的CO₂和CO均在阳极底掌部位产生，正常情况下，CO₂占70％左右，CO占30％左右。传统预焙炭阳极由于阳极底掌面积大且不平整，加之底部全部浸润在熔融电解质中处于全封闭状态，炭阳极在电解过程中产生的CO₂和CO气体难以及时排出，由此产生一定的气膜电压而使得铝电解生产的槽电压逐渐升高，造成电能消耗的增加；此外，当阳极底掌气泡积累到一定程度的时候就会冲破熔融电解质层而集中排出，导致槽电压摆动加剧，不利于电解槽生产运行的稳定性。

为了及时有效地排出炭阳极所产生的气体，人们围绕阳极设计方面开展了一些研究，形成了若干专利技术，其中，吴举等^[1]、杨晓东等^[2]、龚石开等^[3]、王佐任等^[4]、郎光辉等^[5]、王有来等^[6]、高刘^[7]以及任宗顺^[8]等分别开发了沿阳极底部纵向或横向开设深浅和宽度不一的水平或倾斜沟槽，以达到及时有效排出阳极气体的实用新型和发明专利。

上述专利尽管具备一定的效果，但仍有一些不足，表现在：1)由于开槽数量有限(最多两条)，位于槽边缘部位的气泡很容易排出，而距离开槽较远的阳极底掌面积仍易积累气泡，当积累的气泡集中排出时仍对电解槽造成冲击，引起电压摆动；2)开槽的深度影响阳极的效果，在阳极消耗前期，开槽可有效排出气体，但在后期，由于阳极的消耗，阳极底掌重新变为平底，此时将失去开槽的效果，而气体仍将容易聚集在底部，导致阳极气膜厚度的增加。尽管增加开槽深度可以缓解这个问题，但开槽的顶部不能太靠近钢爪(钢爪用于连接阳极导杆与阳极炭块)，否则将造成阳极早期脱落事故！这也就决定了开槽的深度不能太深。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足而提供一种结构合理、加工简单在整个阳极消耗周期内阳极气泡易于排出的铝电解用导气型预焙阳极。

本实用新型的技术方案为：一种铝电解用导气型预焙阳极，是在所述阳极底部的长度方向至少设有1条底部导气沟，在所述阳极两侧各设有至少2条侧部导气沟。

本实用新型中，至少1条侧部导气沟与所述底部导气沟连通。

本实用新型中，所述底部导气沟及侧部导气沟的宽度为5～30mm，所述底部导气沟的深度为100～300mm，所述侧部导气沟的深度为50～180mm。

本实用新型中，所述底部导气沟及侧部导气沟的横截面形状为矩形、梯形、三角形、多边形中的至少一种。

本实用新型由于采用上述结构，与现有技术相比具备如下优点：

1)在传统的整块阳极炭块上增加了多条阳极气体导气通道，且底部导气通道与侧部导气通道相联通，有利于阳极气泡的排出，从而降低阳极底掌气膜层厚度，进而降低气膜电压；

2)阳极气泡的及时排出，有利于抑制阳极效应的发生，为实现“零效应”或“超低效应”电解创造条件；

3)本实用新型阳极可以在其电解的整个使用周期内都发挥功效。由于侧部导气沟直接通至阳极顶部，故即使阳极不断被消耗，侧部导气沟仍一直存在并发挥导气左右，直至阳极更换。本阳极制作简单，阳极生产的整体工艺无需大幅度更改，只要更改阳极炭块的震动成型模具，从而投资成本低廉。

附图说明

附图1为本实用新型阳极实施例1的主视图；

附图2为本实用新型阳极实施例1的侧视图；

附图3为本实用新型阳极实施例1的俯视图；

附图4为本实用新型阳极实施例1的立体示意图；

附图5为本实用新型阳极横向导气沟局部放大图；

附图6为本实用新型阳极实施例2的主视图；

附图7为本实用新型阳极实施例2的侧视图；

附图8为本实用新型阳极实施例2的俯视图；

附图9为本实用新型阳极实施例3的主视图；

附图10为本实用新型阳极实施例3的侧视图；

附图11为本实用新型阳极实施例3的俯视图。

附图中：1-阳极、2-钢爪、3-爆炸焊块、4-铝导杆、5-磷生铁(浇铸)、6-底部导气沟、7-侧部导气沟，a为横向导气沟顶部开孔深度，c为横向导气沟底部开孔深度，b为纵向导气沟开槽的深度，d为纵向导气沟至阳极边部距离，e为纵向导气沟的开孔宽度，f为横向导气沟外部宽度，g为横向导气沟内宽度。

具体实施方式

实施例1：

参见附图1、2、3、4、5，本实施例中，阳极1的总长度1300～1600mm，宽600～700mm，高500～560mm，阳极底掌沿阳极长度方向开有两条底部导气沟6，在阳极侧部沿阳极高度方向开有三条侧部导气沟7，参见附图4、5，导气沟的形状由参数a、b、c、d、e、f和g的取值决定，其中，a为横向导气沟顶部开孔深度，c为横向导气沟底部开孔深度，a≤c，a取值为0～160mm(a＝0时，横向导气沟为三角形)，c取值为100～180mm；b为纵向导气沟开槽的深度，取160～400mm；d为纵向导气沟至阳极边部距离，取值为50～180mm；e为纵向导气沟的开孔宽度，取值为10～30mm；f为横向导气沟外部宽度、g为横向导气沟内宽度，g≤f，二者取值为10～50mm。本实施例中，a＝c，f＝g，侧部导气沟的形状为规则形状，且每侧的侧部导气沟与靠近该侧的底部导气沟相连通，使底部导气沟收集的阳极气体(CO₂/CO等)能通过侧部导气沟迅速排出，从而大幅度降低气膜层厚度，降低气膜电阻，提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并降低电解能耗。

实施例2：

按图6～图8所示的“四个炭碗+四钢爪”预焙阳极，制作本实用新型铝电解用阳极，只需稍微改变阳极炭块的模具，对阳极炭块的整体工艺不做任何改变。本实施例中，a＜c，f＝g，a取值为0～80mm(a＝0时，为三角形)，c取值为100～180mm，f、g取值为10～50mm。此时侧部导气沟的截面形状为一个梯形。与实施例1类似，侧部导气沟和底部导气沟，每侧的侧部导气沟与靠近该侧的底部导气沟相连通，使底部导气沟收集的阳极气体(CO₂/CO等)能通过侧部导气沟迅速排出，从而大幅度降低气膜层厚度，降低气膜电阻，提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并降低电解能耗。

实施例3：

按图9～图11所示的“四个炭碗+四钢爪”预焙阳极，制作本实用新型铝电解用阳极，只需稍微改变阳极炭块的模具，对阳极炭块的整体工艺不做任何改变。本实施例中，a＝c，f＞g，a取值为0～80mm(a＝0时，为三角形)，c取值为100～180mm，f取值为40～60mm，g取值为10～30mm。此时侧部导气沟的截面形状为一个矩形，但俯视为一个梯形，如图11所示。与实施例1类似，侧部导气沟和底部导气沟，每侧的侧部导气沟与靠近该侧的底部导气沟相连通，使底部导气沟收集的阳极气体(CO₂/CO等)能通过侧部导气沟迅速排出，从而大幅度降低气膜层厚度，降低气膜电阻，提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并降低电解能耗。

Claims (4)

1.一种铝电解用导气型预焙阳极，其特征在于：在所述阳极底部的长度方向至少设有1条导气沟，在所述阳极两侧各设有至少2条侧部导气沟。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解用导气型预焙阳极，其特征在于：至少1条侧部导气沟与所述底部导气沟连通。

3.根据权利要求2所述的铝电解用导气型预焙阳极，其特征在于：所述底部导气沟及侧部导气沟的宽度为5～30mm，所述底部导气沟的深度为100～300mm，所述侧部导气沟的深度为50～180mm。

4.根据权利要求1、2或3任意一项所述的铝电解用导气型预焙阳极，其特征在于：所述底部导气沟及侧部导气沟的横截面形状为矩形、梯形、三角形、多边形中的至少一种。

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