CN202139303U

CN202139303U - 一种铝电解槽阳极炭块

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Publication number: CN202139303U
Application number: CN201120251713U
Authority: CN
Inventors: 冯乃祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-16
Filing date: 2011-07-16
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-07-16

Abstract

一种铝电解槽阳极炭块，该阳极炭块上表面为一平面，在所述阳极炭块上表面的平面上设有凹下并与阳极导杆下的钢爪相连接的炭碗，所设炭碗沿阳极炭块的长度方向等距离地排列1排或2排，每排所设炭碗数量为2～4个，在阳极炭块上两个相邻的炭碗正中间的阳极炭块上表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间开有沟槽，本实用新型可以使阳极底表面在电解过程中生成的CO₂气体，在整个阳极工作周期或大部分时间都能很畅通地从开槽内排入到电解质熔体的上表面与开槽顶部形成的空间；且位于炭阳极的长度方向正中间的横向开槽顶部的上部有一个上下贯通的窄缝时，这个窄缝具有释放阳极上部钢爪的横梁在电解槽高温条件的热膨胀对端部阳极钢爪所连接的炭阳极产生的胀力，从而减少阳极端头破损的功能。

Description

一种铝电解槽阳极炭块

技术领域

本实用新型技术属于铝电解技术领域，特别涉及一种能使铝电解槽阳极气体快速地从阳极底掌逸出，减少阳极气体与电解质熔体中溶解金属铝的二次反应，提高铝电解槽电流效率的阳极。

背景技术

工业铝电解槽有两个重要的技术经济指标，一个是电耗，一个是电流效率，电耗与电流效率成反比关系，提高电流效率可使铝电解生产的电能消耗降低，二者之间的关系可用如下公式来表示：

在工业铝电解生产中，使电解槽的电流效率降低的主要原因是铝电解槽中溶解到电解质熔体中的金属铝与阳极上生成的CO2气体的二次反应引起的，其电流效率损失的化学反应式如下：

2Al(溶解的)+3CO₂＝Al₂O₃+3CO (2)

在上述电流效率损失的化学反应式中，其CO2气体是在炭阳极的底表面上生成的，阳极气体在阳极底表面生成后，穿过电解质熔体，从阳极周边的电解质熔体中逸出，遇到电解质中溶解的金属铝后，即发生如公式(2)使电流效率降低的化学反应。显然，阳极尺寸越大，阳极底掌中心气体在电解质熔体中行走的距离越长，在电解质熔体中停留时间越久，与电解质熔体中Al的二次反应的几率就越大，造成电流效率损失就越大。为了缩短阳极气体的排出时间，众多研究者发明并提出了在阳极底掌上，在沿炭阳极的纵向方向和横向方向“开槽”的专利技术。冯乃祥等提出了将阳极底掌面积减小的一个阳极导杆上悬挂多个小尺寸阳极的专利技术，以及李劼等提出的组合式炭阳极技术。应该说，这些专利技术都会在加快阳极气体的排放方面具有一定的效果。特别是冯乃祥等提出的一个阳极导杆下悬挂多个小阳极的专利技术，由于阳极底表面积的大大缩小，其快速排气效果非常显著，然而这些专利技术也存在一些缺点：

1、开槽的深度(高度)低，致使开槽阳极在其工作周期的前期，阳极底掌上所开的槽具有增加阳极底掌气体排出的效果，但在后期，当开槽浸没到电解质熔体之中后，就不再有这种效果了。如果开槽太深，则越接近钢爪，势必造成运行到后期的阳极或残极的脱落，或在钢爪下形成裂缝，使电解质对阳极钢爪形成熔蚀。

2、小阳极单体制造工艺技术较为复杂，需要对现行阳极的成型、焙烧和装出炉以及阳极组装工艺和设备进行重大改变。如改建或重建，造成生产率下降，投资增加。如果用现行的阳极，利用锯锯开的方法，使安装好的整块炭阳极分割成若干个小阳极，也容易对原阳极造成破坏；此外换块后，盖在阳极上的保温料进入到小阳极之间的缝隙中时，对阳极气体的逸出也可能形成一定的阻力，或使阳极气体排放不均。

3、现行电解槽阳极钢炭部分的电流密度太大，阳极炭碗周边处的阳极炭的密度低，是阳极钢炭处阳极电压降过高的主要原因之一。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种铝电解槽阳极炭块，该阳极炭块不仅能在阳极工作的前期，而且能在炭阳极工作的中期和后期都能有效地提高阳极气体的排放。

本实用新型的铝电解槽阳极炭块具有如下的结构特征：

1、本实用新型的铝电解槽的阳极炭块结构上表面为一个与阳极长、宽相一致的平面，或者为一个长宽比阳极基体炭块长和宽稍小一些的平面；

2、本实用新型的铝电解槽阳极炭块，在上述的阳极炭块上表面的长方形平面上设有凹下并与阳极导杆下的钢爪相连接的炭碗，此炭碗在炭块的长度方向(或称纵向方向上)排列一排或二排，每排有2～4个炭碗，当阳极炭块上表面的炭碗成一排排列时，则炭碗在阳极炭块长度方向(或纵向方向)中心线上成一排排列；当阳极炭碗在阳极的上表面成2排排列时，两排炭碗对称地排列在中心线的两侧。

3、本实用新型的阳极炭块上表面的炭碗的内径为Φ100～Φ250mm，深度为100～200mm。

4、在本实用新型的铝电解槽阳极炭块的两个相邻的炭碗正中间的炭阳极表面以下50～200mm的地方到阳极底掌之间开有宽度为10～30mm的沟槽，沟槽的长度与阳极炭块的宽度或长度相等。

5、在本实用新型的铝电解槽阳极炭块中，其阳极的上表面和底表面的周边可以是直角，也可以是园角，也可以是削去一个角的形状。

本实用新型的铝电解槽阳极炭块，与现行工业上所采用的和现有专利技术的阳极炭块结构相比具有如下优点：

1、可以使在电解槽阳极的整个工作周期内或大部分时间内都能使电解质熔体的上表面处在开槽的顶部之下，这样就可以在阳极开槽中的电解质熔体的上表面与开槽顶部之间，在整个阳极工作期间或大部分时间内始终能形成一个空间，从而可以使阳极底表面在电解过程中生成的CO₂气体，在整个阳极工作周期或大部分时间内都能很畅通地从开槽内排入到电解质熔体的上表面与开槽顶部形成的空间中，从而大大地降低了阳极气体的排出阻力，且阳极气体排出相对均恒，不会产生局部阻力大，局部阻力小，以及由于这种阳极气体的不均恒排出对电解质乃至阳极铝液面的不稳定产生影响。

2、在与阳极的纵向方向相垂直的，且位于炭阳极的长度方向正中间的横向开槽顶部的上部有一个上下贯通的窄缝时，这个窄缝具有释放阳极上部钢爪的横梁在电解槽高温条件的热膨胀对端部阳极钢爪所连接的炭阳极产生的胀力，从而减少阳极端头破损的功能。

3、这种炭阳极结构可避免独立小阳极在生产应用时所出现的单体小阳极脱落。

附图说明

图1为本实用新型铝电解槽阳极炭块实施例1的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的侧视图。

图4为本实用新型铝电解槽阳极炭块实施例2的主视图。

图5为图4的俯视图。

图6为图4的侧视图。

图7为本实用新型铝电解槽阳极炭块实施例3的主视图。。

图8为图7的俯视图。

图9为图7的侧视图。

图10为本实用新型铝电解槽阳极炭块实施例4的主视图。。

图11为图10的俯视图。

图12为图10的侧视图。

上述附图中，1为炭阳极基体，2为阳极上表面的炭碗，3为炭阳极从底表面向上开的沟槽，4为炭阳极中间的横向沟槽上的窄缝。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明。

实施例1

如图1、图2、图3所示，在此实施例1中，其阳极炭块的上表面设有2排炭碗，每排有4个，2排共计8个炭碗，炭碗的深度为100～200mm，内径为100～200mm，阳极基体宽度为600～800mm，长度为1500～2000mm。在阳极的纵向方向上前后两排的两个相邻的炭碗正中间的炭块上表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间有三个与阳极的纵向方向相垂直的开槽，开槽的宽度为10～30mm，开槽的长度与阳极的宽度相同。

在阳极炭块的横向方向的两排炭碗正中间的阳极炭块上表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间也有一个宽10～30mm的开槽，称为纵向开槽，开槽的长度与阳极的纵向长度一致。

实施例2

如图4、图5、图6所示。在此实施例2中，其阳极炭块的上表面设有2排炭碗，每排有4个，2排共计8个炭碗，炭碗的深度为100～200mm，内径为100～200mm，阳极基体宽度为600～800mm，长度为1500～2000mm。在阳极的纵向方向上前后两排的两个相邻的炭碗正中间的炭块上表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间有三个与阳极的纵向方向相垂直的开槽，开槽的宽度为10～30mm，开槽的长度与阳极基体的宽度相同。

在此实施例2与实施例1的不同点在于，在炭阳极的纵向方向没有开槽。

实施例3

如图7、图8、图9所示。在此实施例3中，其阳极炭块的上表面设有2排炭碗，每排有4个，2排共计8个炭碗，炭碗的深度为100～200mm，内径为100～200mm，阳极基体宽度为600～800mm，长度为1500～2000mm。在阳极的纵向方向上前后两排的两个相邻的炭碗正中间的炭块上表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间有三个与阳极的纵向方向相垂直的开槽，开槽的宽度为10～30mm，开槽的长度与阳极基体的宽度相同。

在阳极炭块的横向方向，两排的两个相邻的炭碗正中间的炭块上表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间有一个纵向方向的开槽，开槽的宽度为10～30mm，长度与阳极纵向长度一致。

此实施例3与实施例1不同点在于，在与炭阳极的纵向方向相垂直的三个开槽中的中间的开槽的顶部有一个窄缝，其窄缝的宽度为3～5mm，此窄缝连同下部的开槽在纵向方向将一个炭阳极分成左右两半。

实施例4

如图10、图11、图12所示。在此实施例4中，其阳极的上表面在阳极纵向长度方向的中心线上有1排4个等距离排列的炭碗。炭阳极的宽度为600～800mm，长度为1500～2000mm。炭碗的深度为100～200mm，内径为150～250mm。在阳极的纵向方向上两个相邻的炭碗正中间的炭块上表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间有三个与阳极的纵向长度方向相垂直的开槽，开槽的宽度为10～30mm，开槽的长度与炭阳极基体的宽度相同。

Claims

1.一种铝电解槽阳极炭块，其特征在于该阳极炭块上表面为一平面，在所述阳极炭块上表面的平面上设有凹下并与阳极导杆下的钢爪相连接的炭碗，所设炭碗沿阳极炭块的长度方向排列1排或2排，每排所设炭碗数量为2～4个，在阳极炭块上表面两个炭碗正中间的炭阳极表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间开有沟槽。

2.如权利要求1所述的铝电解槽阳极炭块，其特征在于所述炭碗为1～2排，当阳极炭块上表面的炭碗为1排时，则炭碗在阳极炭块长度方向中心线上呈一排排列；当阳极炭块上表面的炭碗为2排时，则两排炭碗对称地排列在中心线两侧。

3.如权利要求1所述的铝电解槽阳极炭块，其特征在于所述阳极炭块上表面的炭碗内径为Ф100～Ф250mm，深度为100～200mm。

4.如权利要求1所述的铝电解槽阳极炭块，其特征在于所述阳极炭块上两个炭碗正中间的炭阳极表面以下50～200mm的地方至阳极底掌之间所开的沟槽宽度为10～30mm，沟槽的长度与阳极炭块的宽度或长度相等。

5.如权利要求1所述的铝电解槽阳极炭块，其特征在于所述阳极炭块的上表面和底表面周边为直角或圆角或削去一个角的形状。