CN204455308U - 一种铝电解槽阳极 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种铝电解槽阳极，包括：阳极炭块、阳极钢爪、子导杆、母导杆、固定装置以及防浸蚀装置，防浸蚀装置包括氧化物层以及固定层；阳极钢爪的爪部固定于阳极炭块的顶部，爪部的外侧包裹有氧化物层，氧化物层外部包裹有固定层，子导杆竖直设置于阳极钢爪的顶部，子导杆通过固定装置固定于沿水平方向设置的母导杆上。本实用新型实施例的铝电解槽阳极能够很好的保护阳极钢爪、延长阳极钢爪的使用寿命，降低消耗，节约成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解铝工业领域，具体而言，涉及一种铝电解槽阳极。
背景技术
碳阳极被称为铝电解槽的心脏，它在电解铝生产过程中承担着导电与电化学反应的双重任务，阳极质量的好坏直接影响到铝电解的正常生产以及它的成本和电解槽寿命。
但是，在实际生产过程中，一直存在着电解质冲刷阳极钢爪的情况，当阳极工作到后半期，阳极厚度降低，电解质漫过预培阳极不断冲刷阳极钢爪，导致阳极工作周期短，短时间内就需更换，同时大量被冲刷钢爪上的铁质进入到铝液中，会影响铝液的品质。
因此，为了延长电解槽阳极的使用寿命，本领域中普遍采用单一炭环包裹阳极钢爪，并用玻璃水粘接，该方法保证了炭环牢固粘结在钢爪上，达到保护钢爪不被电解质侵蚀，延长阳极使用周期效果。但是随着电解生产技术的不断创新、成熟、发展，阳极炭保护环的所存在的问题也逐步显露，在生产使用过程中，电解质从冲刷钢爪到冲刷保护环和碳粉，在保护了钢爪的同时，碳粉和保护环进入电解槽，而碳粉和碳环均属碳，进入电解槽后造成电解质含碳量增加，从而增加槽电阻，导致电解槽电压上升，增加了电耗，提高了成本，并且增加了职工打捞碳渣劳动强度。
另外，由于保护环采用的是碳素材料，碳排放会污染到环境，也会危害操作人员的健康。
有鉴于此，特提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种铝电解槽阳极，所述的铝电解槽阳极解决了上述存在的技术问题，具有能够很好的保护阳极钢爪、延长阳极钢爪的使用寿命，降低电耗等优点。
为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：
本实用新型实施例提供了一种铝电解槽阳极，包括：多个阳极炭块、多个阳极钢爪、多个子导杆、母导杆、固定装置以及防浸蚀装置，防浸蚀装置包括氧化物层以及固定层；
阳极钢爪的爪部固定于阳极炭块的顶部，爪部的外侧包裹有氧化物层，氧化物层外部包裹有固定层，子导杆竖直设置于阳极钢爪的顶部，子导杆通过固定装置固定于沿水平方向设置的母导杆上。
本实用新型实施例提供的铝电解槽阳极，通过设置防浸蚀装置能够很好的保护阳极钢爪，延长阳极的工作周期，由于防浸蚀装置采用的是氧化物层与固定层相结合的复合层结构以替换现有技术中采用单一炭保护环，可以防止碳粉进入电解槽导致电压上升的问题出现。
进一步的，氧化物层的材料为氧化铝、载氟氧化铝或两者的混合物。
进一步的，固定层的材料为瓦楞纸。
进一步的，氧化物层的高径比为1:1.5-1.7。
进一步的，阳极钢爪的爪部为四个、六个或八个中的其中一种；
则一半数目的爪部设置于阳极炭块上，另外一半数目的爪部相对的设置于另一块阳极炭块上。
优选地，固定装置为卡具。
优选地，卡具的具体结构为：包括左卡钩、右卡钩、横轴以及固定板；
左卡钩以及右卡钩分别相对的固定于母导杆上，固定板固定于子导杆的前侧，横轴固定于所述固定板的前侧，左卡钩以及右卡钩分别勾住横轴的两侧。
进一步的，左卡钩以及右卡钩与母导杆螺栓连接。
进一步的，横轴与固定板螺栓连接。
本实用新型实施例还提供了一种铝电解槽阳极的制备方法，包括如下步骤：
将混合料包裹阳极钢爪的爪部的四周，然后使用瓦楞纸包裹混合料进行固定，放入电解槽中进行烧结，即得；其中，混合料为氧化铝、载氟氧化铝或两者的混合物。
本实用新型实施例提供的铝电解槽阳极的制备方法，通过在阳极周围包裹氧化铝、载氟氧化铝或两者的混合物的混合料来保护阳极，延长阳极的使用寿命，防止以往使用炭保护环会将碳带入电解槽中造成电解质含碳量增加，从而增加槽电阻，导致电解槽电压上升，增加了电耗的问题出现，而且制备方法简单、减少碳素对人体的伤害，绿色环保，成本低。
进一步的，进行烧结的温度控制在500-600℃。
进一步的，进行烧结的时间控制在10-15d。
进一步的，在放入电解槽进行烧结前，还包括如下步骤：在上方再覆盖用于保温的混合料。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型的铝电解槽阳极工作周期长、电解制备出的铝液品质高；
(2)由于其中防浸蚀装置采用的是氧化物层与固定层相结合的复合层结构，因此不会存在碳流失进入电解槽导致电压上升的问题出现；
(3)本实用新型的铝电解槽阳极制备方法简单，降低了打捞碳渣劳动强度、减少碳素对人体的伤害，绿色环保，制作成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例的铝电解槽阳极的设备结构图；
图2为本实用新型实施例的铝电解槽阳极中的防浸蚀装置的设备结构图；
图3为本实用新型实施例的铝电解槽阳极中的固定装置的设备结构图；
附图标记：
1阳极炭块； 2阳极钢爪； 3子导杆；
4母导杆； 5氧化物层； 6固定层；
7右卡钩； 8横轴； 9固定板。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型实施例提供了一种铝电解槽阳极，如图1所示，包括：多个阳极炭块1、多个阳极钢爪2、多个子导杆3、母导杆4、固定装置以及防浸蚀装置，防浸蚀装置包括氧化物层5以及固定层6；
阳极钢爪2的爪部固定于阳极炭块1的顶部，爪部的外侧包裹有氧化物层5，氧化物层5外部包裹有固定层6，子导杆3竖直设置于阳极钢爪的顶部，子导杆3通过固定装置固定于沿水平方向设置的母导杆4上。
本实用新型实施例提供的铝电解槽阳极，通过设置防浸蚀装置能够很好的保护阳极钢爪，延长阳极的工作周期，由于防浸蚀装置采用的是氧化物层与固定层相结合的复合层结构以替换现有技术中采用单一炭保护环，可以防止碳粉进入电解槽导致电压上升的问题出现，这种复合层的结构可从附图2中清晰的看出。
在以往使用单一炭保护环的过程中，通过测定发现：一组阳极包保护环将使用碳粉6.4斤，炭保护环56.8斤，这些炭保护环将有80％进入电解质，一台槽20组阳极，进入电解质碳达到1011.2斤，对电解槽电解质造成了污染，同时在长期使用中如清理不干净，槽电压将逐步上升、槽温上升、电压波动时间增长、电耗增加。可见阳极炭保护环已不能满足电解生产技术和环保要求，通过使用本实用新型的氧化物层与固定层的复合层结构不仅环保、稳定生产，还可以降低使用成本。
本实用新型中，氧化物层的材料可以为氧化铝、载氟氧化铝或两者的混合物，由于氧化铝、载氟氧化铝本身是在铝电解生产过程中的常用原料，可以因地取材解决了材料的来源问题，另外由于在生产过程中防止引入其他杂质，这两种材料是作为保护阳钢爪的最佳选择，如果选用其他材料进行保护钢爪，会有杂质粉末落入电解槽中，干扰到电解铝的正常生产环境，而固定层主要是作为模具之用将氧化物层进行很好的固定于钢爪的周围，从经济上考虑最好选择瓦楞纸。
所述氧化物层的高径比最好为1:1.5-1.7，一般氧化物层的高度在8cm左右，半径在12-14cm左右，可以继续以所列的比例同等进行放大，当然这也受到阳极炭块大小的影响以及阳极钢爪的大小的影响，因为如果氧化层横向宽度过宽会超过阳极炭块的边缘，会不稳固，从原料成本上考虑也不经济，另外其宽度能够使其正好围住阳极钢爪的爪部即可。如果氧化物层过薄对阳极钢爪的保护效果会有所下降，降低阳极钢爪的使用寿命，因此氧化物层的高径比也是一个重要的考察指标。
阳极钢爪2的爪部可以为四个、六个或八个中的其中一种，一半数目的爪部设置于阳极炭块上，另外一半数目的爪部相对的设置于另一块阳极炭块上。阳极钢爪的爪部一般是对称的设置于两块炭块上，这样设置不仅稳定性好，而且更有利于电传输。
本实用新型的固定装置最好选择卡具，其具体结构如图3所示，将每一根子导杆牢固的固定在横向设置的母导杆上，最好使得子导杆与母导杆十字交叉处能够充分的接触，为了增强固定效果，卡具的具体结构最好为：包括左卡钩、右卡钩7、横轴8以及固定板9；左卡钩以及右卡钩7分别相对的固定于母导杆4上，固定板9固定于子导杆3的前侧，横轴8固定于固定板9的前侧，左卡钩以及右卡钩7分别勾住横轴8的两侧。左卡钩与右卡钩7对称设置可以提高稳定性与牢固性，前方的固定板紧挨子导杆用于将子导杆牢固的固定于母导杆上。
本实用新型实施例还提供了一种铝电解槽阳极的制备方法，包括如下步骤：
将混合料包裹阳极钢爪的爪部的四周，然后使用瓦楞纸包裹混合料进行固定，放入电解槽中进行烧结，即得；其中，混合料为氧化铝、载氟氧化铝或两者的混合物。
本实用新型实施例提供的铝电解槽阳极的制备方法，操作简单，只需将混合料层与固定层组成的复合层包裹后进行烧结即可得到坚固的环状结构，不仅能很好的保护阳极钢爪，而且复合层绿色环保，降低打捞碳渣劳动强度、有效减少碳素对人体的伤害，提高了电解槽稳定性。。
本实用新型中，为了提高复合层的烧结效率，进行烧结的温度最好控制在500-600℃，进行烧结的时间最好控制在10-15d。
进一步的，在放入电解槽进行烧结前，还包括如下步骤：在上方再覆盖用于保温的混合料，以使生产过程中能够充分的保温，使电解反应得以顺利的进行。
为了更直观的说明本实用新型实施例的铝电解槽阳极的优异性能，现将以本实用新型实施例的方法制备出的铝电解槽阳极与现有技术中的方法制备出的铝电解槽阳极进行对比，具体如下：
实施例1：
将混合料包裹阳极钢爪的爪部的四周，然后使用瓦楞纸包裹混合料进行固定，放入电解槽中进行烧结，烧结的温度控制在500-600℃，进行烧结的时间控制在10-15d，即得；其中，混合料为氧化铝、载氟氧化铝或两者的混合物，所采用的阳极钢爪为八爪阳极，混合料层的高度为8cm，半径在12-14cm之间。
比较例1
将碳粉与玻璃水的混合物固定于阳极钢爪的爪部的四周，放入电解槽中进行烧结，烧结的温度控制在500-600℃，进行烧结的时间控制在10-15d，即得，所采用的阳极钢爪为八爪阳极，碳粉与玻璃水形成的混合物层的高度为8cm，半径在12-14cm之间。
比较例2
阳极钢爪的爪部的四周未采用任何物质进行防护，所采用的阳极钢爪为八爪阳极。
比较例3
制备方法与实施例1相同，只是混合料层的高度为8cm，半径在8-10cm之间。
将实施例1与比较例1-3随着使用周期的延长其残极的厚度进行对比，具体见下表1：
表1 不同交换周期下的残极厚度
从表1中也能直观的看出，将阳极交换周期延长至29天后，对使用的阳极钢爪的残极厚度进行测量统计，并与交换周期为27天时的残极厚度进行了对比，可见将使用周期将原来的27天延长至29天后，采用本实用新型实施例1的剩余残极厚度约为15cm，只降低了3cm，但是比较例1的消耗厚度为4.0cm，比较例2的消耗厚度为4.2cm，相较本实用新型实施例的铝电解槽阳极消耗速率较快。本实用新型实施例的铝电解槽阳极的使用周期可以更长，可以更好的保护阳极钢爪，延长钢爪的使用寿命。
其中，比较例3的消耗厚度为3.3cm，可以看出其氧化物层的高径比对铝电解槽阳极的使用周期也是有一定影响的，因此最好控制在一定范围内。
本实用新型实施例的防浸蚀装置总成本为5.32元，其中，一、瓦楞纸成本费：0.29元/个(广西锦龙工贸有限责任公司提供的价格)，一组阳极8个钢爪，总成本2.32元/组；二、安装费：由电解车间进行安装，费用为3.0元/组；三、填充物料等：主要利用氧化铝、灰斗料或载氟氧化铝进行填充，该物料具有回收价值，在此不进行成本测算。较使用炭阳极保护环每组节省约85.68元。
尽管最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种铝电解槽阳极，其特征在于，包括：多个阳极炭块、多个阳极钢爪、多个子导杆、母导杆、固定装置以及防浸蚀装置，所述防浸蚀装置包括氧化物层以及固定层；
所述阳极钢爪的爪部固定于所述阳极炭块的顶部，所述爪部的外侧包裹有氧化物层，所述氧化物层外部包裹有固定层，所述子导杆竖直设置于所述阳极钢爪的顶部，所述子导杆通过固定装置固定于沿水平方向设置的母导杆上。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述氧化物层为氧化铝层。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述氧化物层为载氟氧化铝层。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述固定层为瓦楞纸。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述氧化物层的高径比为1:1.5-1.7。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述阳极钢爪的爪部为四个、六个或八个中的其中一种；
则一半数目的所述爪部设置于所述阳极炭块上，另外一半数目的所述爪部相对的设置于另一块阳极炭块上。
7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述固定装置为卡具。
8.根据权利要求7所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述卡具的具体结构为：包括左卡钩、右卡钩、横轴以及固定板；
左卡钩以及右卡钩分别相对的固定于所述母导杆上，所述固定板固定于所述子导杆的前侧，所述横轴固定于所述固定板的前侧，所述左卡钩以及右卡钩分别勾住所述横轴的两侧。
9.根据权利要求8所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述左卡钩以及右卡钩与所述母导杆螺栓连接。
10.根据权利要求8所述的一种铝电解槽阳极，其特征在于，所述横轴与所述固定板螺栓连接。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150708 Termination date: 20180206 |
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