CN202170368U - 一种多孔预焙阳极 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝电解行业使用的多孔预焙阳极，其表面设置有若干个排气孔，排气孔的排气口分别位于阳极侧面上部和阳极底面，位于阳极侧面排气孔的最低处与阳极底部平面之间的距离不小于20cm。本实用新型实施例通过改变现有技术中将排气口设置在阳极顶部的做法，而将排气口设置在阳极侧面，使气体通过底部导气孔-侧部导气孔进入炉帮可以减少气体排出过程中带走的热量，提高电解槽的稳定性，降低阳极效应系数，提高电流效率。

Description

一种多孔预焙阳极

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，尤其涉及一种在底面和侧面设有多个排气孔的多孔预焙阳极。

背景技术

铝工业生产主要采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法，在直流电通入电解槽后，浸泡在电解质中的阴极和多孔预焙阳极发生电化学反应：阴极上的电解产物是铝液，多孔预焙阳极上的电解产物是CO₂气体。

多孔预焙阳极的功能是：将直流电通过阳极导杆、爆炸块、阳极钢爪及阳极碳块传输给电解槽内的电解质液，接通电路。目前铝电解使用的阳极为仿长方体块，上表面嵌有钢爪导电装置，底掌为平面设计。随着电解过程的进行，气泡聚集在多孔预焙阳极的底部，阳极底部面积较大且平，气体上浮阻力大，很难顺利上浮逸出槽外，这样阳极底部就形成约2cm厚的气膜层。为了防止二次反应降低电流效率，则必须增大阴阳极之间的距离，从而升高槽电压，增加电能消耗，增加电解铝的制造成本。通常CO₂能产生250mV的电压降，而1mV的电压降会耗电3度，这样生产1吨铝锭会多消耗750度电。因此，有效及时地排出多孔预焙阳极上产生的CO₂气体，成为各电解铝厂家关注的焦点。

中国专利CN 201250286(铝电解用带排气孔阳极，200820149120.8，2008-09-10)在阳极块开有1～6个竖向或斜向的排气孔，能使气体离开阳极底部，降低电耗，并在孔上部设置塞子防止保温料下落堵塞排气孔，该方案设计不合理，不具有实际生产意义；中国专利CN201598340(铝电解用穿孔阳极，201020055459.9，2010-01-20)公开了一种穿孔阳极，该阳极的排气孔为盲孔，且均匀分布在钢爪头的两侧及爪头之间，可使阳极底部气体排出更流畅；如图1所示，该排气孔3的排气口5在阳极顶面1，裸露在电解质之外，不但易被顶面1上的保温覆盖料堵塞，而且由于气体直接从阳极内部排出，带走了电解质和阳极的大量热量，造成电解槽偏凉、阳极效应增多、电流效率降低的危害。中国专利CN 201778126(一种铝电解用蜂窝状预焙阳极，201020521252.6，2010-09-08)同样设置有多组对称分布的导气孔，导气孔可为垂直、水平或倾斜孔，但该种阳极同样存在以下问题：竖向和倾斜孔的排气口设置在阳极顶面，会带走热量；横向和倾斜孔不与底部连通，也就是需待阳极消耗至该孔所在位置，才可发挥通气功能，使用不方便。

发明内容

本发明实施例提供了一种多孔预焙阳极，不仅结构合理，还能提高电流效率，又不影响电解槽稳定性，达到节能降耗的目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种多孔预焙阳极，其表面设置有若干个排气孔，排气孔的排气口分别位于阳极侧面上部和阳极底面，位于阳极侧面的所述排气孔的最低处与阳极底部平面之间的距离不小于20cm。

优选地，该排气孔的孔径形状为折线形、斜线形或者弧线形。

优选地，该排气孔的直径为2-5cm。

优选地，阳极侧面的该排气孔的最高处与阳极顶部平面之间的距离不小于10cm。

优选地，位于阳极侧面的该排气孔的最低处与阳极底部平面之间的距离不小于22cm。

优选地，阳极侧面上的排气口位于阳极的一个侧面上。

优选地，位于相对侧面的排气孔之间采用通孔连接。

优选地，位于侧面的排气孔的孔径纵截面面积大于位于底面的所述排气孔的孔径纵截面面积。

优选地，位于侧面的排气孔的排气口面积大于内部孔径纵截面面积。

与现有的技术相比，本发明多孔预焙阳极具体有益效果如下：

1、改变现有技术中将排气口设置在阳极顶部的做法，而在侧部设置数量合理的排气孔，将气体分散排出，使阳极四周电解质沸腾力度明显降低，减少了阴极铝液和阳极气体发生二次反应的机会，减少槽电压的摆动和针振，有利于增加铝电解生产的稳定性，降低阳极过电压；槽电压的摆动平均降低2～5mV，提高铝电解电流效率约0.5％，阳极过电压降低200mV，并有利于改善其他技术、经济指标；

2、阳极气体经过阳极底部的盲孔进入阳极侧部的通孔排出到炉帮上，延长了气体在阳极的停留时间，可以减少阳极气体带走的热量，节约能源。

3、所有排气口均与底部排气口连接，可在阳极消耗的任何阶段将底部气泡排出，使用方便；而且阳极气体一直在阳极底掌均匀排出，不会形成气泡的聚集，可以降低阳极效应系数。

附图说明

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中阳极排气孔的示意图；

图2是本发明实施例一阳极排气孔的示意图；

图3是本发明实施例一阳极排气孔的另一示意图；

图4是本发明实施例二阳极排气孔的又一示意图；

图5是本发明实施例二阳极排气孔的示意图；

图6是本发明实施例二阳极排气孔的另一示意图；

图7是本发明实施例二阳极排气孔的又一示意图；

图8是本发明实施例二阳极排气孔的再一示意图；

图9是本发明实施例三阳极排气孔的示意图；

图10是本发明实施例三阳极排气孔的另一示意图；

图11是本发明实施例阳极排气孔的表面示意图；

图12是本发明实施例四阳极排气孔的示意图；

1、阳极顶面，2、阳极侧面，3、排气孔，4、阳极底面，5、排气口，6、孔径。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例通过改变现有技术中将排气口设置在阳极顶部的做法，而将排气口设置在阳极侧面，使气体通过底部导气孔-侧部导气孔进入炉帮，可以减少气体排出过程中带走的热量，提高电解槽的稳定性，降低阳极效应系数，提高电流效率。。炉帮为阳极侧部形成的电解质层，可起到保温和绝缘的作用。

以下为具体实施例。本发明实施例和附图以普通阳极形状作为示例进行说明，但本领域人员应该得知，开槽阳极、倒角阳极、船型阳极、惰性阳极及其他形状和材料的阳极都不影响本发明实施例的实现。

实施例一、

参见图2至图4，本发明多孔预焙阳极包含若干个排气孔3，排气孔3的排气口5分别位于阳极侧面2上部和阳极底面4，位于阳极侧面的所述排气孔的最低处与阳极底部平面之间的距离不小于20cm。目前电解槽中电解质水平一般为20-22cm，也就是说，在使用过程中，阳极侧面2上部的排气口5裸露在电解质之外，将阳极底面4的气体排出到炉帮上。

阳极底面4产生的气泡从位于阳极底面4的排气口5进入，通过排气孔3的孔径6从位于阳极侧面2的排气口5离开。相对开设在阳极顶部的排气孔，本发明实施例延长了气体在阳极的停留时间，利于减少阳极气体带走的热量。侧面上的所有排气口5均与底部排气口5连通，可在阳极消耗的任何阶段将底面4产生的气泡排出，使用方便。

排气孔的直径为2-5cm，底面4和侧面2上的排气孔3的总数量不小于10，可满足气泡逸出要求。参见图11，排气孔3应合理分布在侧面2上，位于阳极侧面2的排气孔3的最高处与阳极顶部1平面之间的距离不小于10cm，位于阳极侧面的所述排气孔的最低处与阳极底部平面之间的距离不小于20cm，则可忽略对阳极正常使用的影响。

如图2所示，位于相对侧面2的排气孔3之间采用通孔直接连接，使得气泡的逸出速度更快。也可如图3、图4所示，设置两个以上纵向叠加或者水平叠加的通孔，进一步加快逸出速度。

实施例二、

参见图5至图8，本发明多孔预焙阳极在阳极四个侧面2和阳极底面4设置若干个排气孔3的排气口5；排气口5之间的孔径6形状可为折线形、斜线形或者弧线形。斜线形或者弧线形相对折线形距离更短，有利气泡逸出。

参见图8，同一排气孔3的多个排气口5可同时设置在四个侧面和底面上，利于将气体分散排出，减轻电解质波动，并在多处产生小范围的氧化铝促溶作用。

实施例三、

在相对侧面2的排气孔3之间采用通孔连接时，因该通孔聚集了多个底面排气口5通入的气体，参见图9，本发明多孔预焙阳极位于侧面2的排气孔3的孔径6纵截面面积可大于位于底面4的排气孔3的孔径6纵截面面积，以方便气体排出。

也可如图10所示，位于侧面2的排气孔3的排气口5面积大于内部孔径6纵截面面积。即线段A1A2为弧形或者V形，线段B1B2的长度小于线段A1A2。如此，孔径6顶部线条的两端高于中间，则从底面4排气口5聚集的气泡可沿倾斜的、越来越高的顶部一路自然快速排出至侧面2上的排气口5。

并且，本发明多孔预焙阳极孔径6纵截面顶部长度大于孔径6纵截面底部的长度，参见图10，即线段A1A2的长度大于线段B1B2的长度。如此，孔径6顶部的空间大于底部，则可进一步促使底部气泡向顶部漫延扩散，加速逸出。

孔径6纵截面顶部长度大于孔径6纵截面的底部长度，即表示孔径6纵截面顶部的线条为非直线；也就是说，孔径6纵截面顶部2的线条A1A2包括但不限于弧形、V形、折线形、阶梯形、不规则形等，还包括两端为与孔径6纵截面底部平行或者不平行线段的情况。

并且，前述的多孔预焙阳极还应具有孔径6顶部任一点与顶部至少另一点到沟槽底部的距离不相等的特性。

上述均以一个排气孔3的孔径6的顶部线条为例进行说明，本领域人员应当得知，其余多个排气孔3的孔径6顶部都可采取同样的处理方式，同样有利于底部气泡逸出。另外，根据同样的原理，通往底面4排气口5的孔径6也可采取上大下小的形状，如倒梯形等。

另外，各孔径的宽度可不一致，根据实际情况和阳极在电解槽中的位置灵活设置，一般在1～6mm范围内变化。

排气孔3的位置、数量、宽度的处理同实施例一和实施例二，不再赘述。

实施例四、

参见图12，阳极侧面上的排气孔3的排气口5可只位于一个侧面2上，则可使得阳极底部气体集中在一个排气口5排出到炉帮中，最大程度减少热量的散失。

阳极底面的排气口5和孔径6的处理同实施例一至三，不再赘述。

以上对本发明实施例提供的一种多孔预焙阳极进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上可知，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种多孔预焙阳极，其表面设置有若干个排气孔，其特征在于，所述排气孔的排气口分别位于阳极侧面上部和阳极底面，位于阳极侧面的所述排气孔的最低处与阳极底部平面之间的距离不小于20cm。

2.根据权利要求1所述的多孔预焙阳极，其特征在于，所述排气孔的孔径形状为折线形、斜线形或者弧线形。

3.根据权利要求1或2任一项所述的多孔预焙阳极，其特征在于，所述排气孔的直径为2-5cm。

4.根据权利要求1所述的多孔预焙阳极，其特征在于，位于阳极侧面的所述排气孔的最高处与阳极顶部平面之间的距离不小于10cm。

5.根据权利要求1所述的多孔预焙阳极，其特征在于，位于阳极侧面的所述排气孔的最低处与阳极底部平面之间的距离不小于22cm。

6.根据权利要求1所述的多孔预焙阳极，其特征在于，阳极侧面上的所述排气口位于阳极的一个所述侧面上。

7.根据权利要求4至6任一项所述的多孔预焙阳极，其特征在于，位于相对侧面的所述排气孔之间采用通孔连接。

8.根据权利要求4至6任一项所述的多孔预焙阳极，其特征在于，位于侧面的所述排气孔的孔径纵截面面积大于位于底面的所述排气孔的孔径纵截面面积。

9.根据权利要求4至6任一项所述的多孔预焙阳极，其特征在于，位于侧面的所述排气孔的排气口面积大于内部孔径纵截面面积。

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