CN208980808U - 一种单端出电的铝电解槽阴极结构及铝电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及铝电解装置相关技术领域，具体是一种单端出电的铝电解槽阴极结构及具有该阴极结构的铝电解槽，旨在解决现有铝电解槽阴极的槽周围母线结构复杂、维护不便、能源消耗大的技术问题。阴极结构主要包括槽壳和置于槽壳内的槽内衬，所述槽内衬内部设置有阴极炭块，所述阴极炭块上方依次设置铝液层和液体电解质层，所述液体电解质层与阳极相连，所述阴极炭块上嵌装有至少一根导电棒，所述导电棒仅有一端外伸于所述阴极炭块且穿过槽内衬和槽壳后连接有阴极母线,所有导电棒皆外伸于所述阴极炭块的同一表面。

Description

一种单端出电的铝电解槽阴极结构及铝电解槽

技术领域

本实用新型涉及铝电解装置相关技术领域，具体是一种单端出电的铝电解槽阴极结构及铝电解槽。

背景技术

传统的大型预焙阳极铝电解槽的阴极周围设置槽周围母线，槽周围母线包括进电侧母线、出电侧母线、左侧端部母线、右侧端部母线和槽底母线，同时在阴极炭块中嵌入导电棒，导电棒的两端分别从相应的阴极炭块的端面伸出，导电棒的端部通过软母线分别连接到进电侧母线和出电侧母线，阴极炭块上的电流通过相对应的导电棒分别流入到进电侧母线和出电侧母线上，出电侧母线与下一台铝电解槽的阳极母线相通，其上的电流也随之流入到下一台电解槽的阳极母线上；进电侧母线与左侧端部母线、右侧端部母线和槽底母线连接，最终与下一台铝电解槽的阳极母线相通，其上的电流随之分别通过左侧端部母线、右侧端部母线、槽底母线流入到下一台铝电解槽的阳极母线上。上述技术使用材料量大，结构复杂，制作难度大，槽壳和阴极母线之间以及阴极母线之间空间小，维护不方便，绝缘材料要求高且维护频繁，而且各部分电流流经的距离不一致，尤其进电侧母线上的电流流经距离长，影响电解槽各部位上的电流均匀分布，升高了槽电压，增加了能源消耗。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有铝电解槽阴极的槽周围母线结构复杂、维护不便、能源消耗大的技术问题。为此，本实用新型提出一种单端出电的铝电解槽阴极结构，还提出一种应用该阴极结构的铝电解槽。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单端出电的铝电解槽阴极结构，包括槽壳和置于槽壳内的槽内衬，所述槽内衬内部设置有阴极炭块，所述阴极炭块上方依次设置铝液层和液体电解质层，所述液体电解质层与阳极相连，所述阴极炭块上嵌装有导电棒，所述导电棒仅有一端外伸于所述阴极炭块且穿过槽内衬和槽壳后连接有阴极母线，所有导电棒皆外伸于所述阴极炭块的同一表面。这里，仅有一端，即另一端不外伸于阴极炭块。这里的嵌装采用冶金领域容易想到的结构即可。电解槽运行时，阳极的电流依次通过液体电解质、铝液进入到阴极炭块，然后进入导电棒，最后进入到阴极母线。这里导电棒和阴极母线的连接采用本领域公知的软母线即可。

一种铝电解槽，采用上述阴极结构，且阳极结构采用申请号为201720996213.3的专利公开的结构，由于该阳极结构与本实用新型所述的阴极结构都是为了解决铝电解槽母线配置复杂的技术问题，两者组合形成的铝电解槽，母线布置结构更加简单，技术效果更加明显。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种单端出电的铝电解槽阴极结构及铝电解槽，其导电棒只有一端从阴极炭块的端面伸出，简化了阴极炭块的结构，安装方便，节省导电棒材料用量，有利于降低阴极炭块中的水平电流，提高电解槽稳定性，降低漏槽对阴极母线破坏的概率；阴极母线对应导电棒的伸出端设置，简化槽周围母线配置，减少槽周围母线数量，扩大电解槽周围的空间，安装和维护方便，降低电解槽周围磁场强度，有利于电解槽稳定运行；导电棒端头与阴极母线连接点大幅减少，减少电解槽安装工作量，提高安装速度；电流路径变短，降低阴极和阴极母线压降，降低能源消耗；通过减少导电棒外露数量和阴极母线数量，减少电解槽热损失，节约能源，改善操作环境。

附图说明

图1是本实用新型的铝电解槽的结构示意图；

图2是本实用新型的一种铝电解槽阴极结构的示意图；

图3是本实用新型单个燕尾槽单根导电棒的结构示意图；

图4是本实用新型两个燕尾槽两根导电棒的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图2，本实用新型的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，包括槽壳1和置于槽壳1内的槽内衬2，所述槽内衬2内部设置有阴极炭块3，所述阴极炭块3上方依次设置铝液层4和液体电解质层5，所述液体电解质层5与阳极相连，所述阴极炭块3上嵌装有导电棒7，所述导电棒7仅有一端外伸于所述阴极炭块3且穿过槽内衬2和槽壳1后连接有阴极母线8，所有导电棒7皆外伸于所述阴极炭块3的同一表面。这里，导电棒7嵌装在阴极炭块3内，采用冶金领域常用的嵌装手段即可。电解槽运行时，阳极的电流依次通过液体电解质、铝液进入到阴极炭块3，然后进入导电棒7，最后进入到阴极母线8。这里导电棒7和阴极母线8的连接采用本领域公知的软母线即可。本实用新型的创新之处在于：采用单端出电的阴极结构，单端出电是指导电棒7只有一端外伸槽壳1外且对应连接阴极母线8，相对现有复杂的槽周围母线结构的设置，单端出电的结构可简化槽周围母线的设置。

参照图1，作为“嵌装”的一种优选结构，所述阴极炭块3的表面设置有开口槽6，所谓开口槽6是指一端延伸至阴极炭块3表面边缘以形成开口、另一端延伸至于阴极炭块3表面中部的槽形结构，所述导电棒7嵌装在所述开口槽6中。进一步的，所述开口位于阴极炭块3的靠近出电侧的端面，所述阴极母线8位于槽壳1的出电侧。这样的嵌装结构加工简单，组装方便，且成本较低。参照图2-图4，本方案中，所述开口槽6设置有至少一个，每个所述开口槽6内嵌装有至少一个导电棒7。细节的，所述开口槽6为燕尾槽，燕尾槽与导电棒7之间形成一定的空间，用以容置炭糊或磷生铁或粘结剂，使得连接更为牢固。

参照图2，作为“嵌装”的另一种优选结构，所述阴极炭块3的表面设置有盲孔16，所述导电棒7嵌装在所述盲孔16中。进一步的，所述盲孔16开设在所述阴极炭块3的底部，所述阴极母线8位于槽壳1的出电侧或槽壳1的出电侧和底部。这种嵌装方式，有利于稳定铝液层，提高电流效率。本方案中阴极炭块3上可设置多个盲孔16，如图2所示结构设置有三个盲孔16，每个盲孔16内插装有一根导电棒7。

这里，根据单块阴极炭块3承载的电流大小、延长使用寿命、减少水平电流、降低阴极电压降、杜绝漏炉事故、制作安装方便的要求，在单块阴极炭块上设置开口槽6和导电棒7位置、数量、尺寸、结构和形状，确定单个开口槽6放置导电棒7的数量以及导电棒7在开口槽6中的排列方式和固定方式。根据降低阴极母线8压降、降低磁场强度、制作安装维护简便的要求，设置阴极母线8尺寸、形状、结构和数量，以及在电解槽出电侧或底部配置的位置和方式。

进一步的，所述导电棒7由金属和/或金属合金制成。

进一步的，所述导电棒7通过炭糊扎固或磷生铁浇注或粘结剂粘结的方式固定在阴极炭块3内。

参照图1，本实用新型还提供一种铝电解槽，阳极采用铝框阳极，所述铝框阳极包括铝框9、设置在铝框9中的炭素材料以及若干根导体12，仅在铝框阳极竖直方向的某一侧面连接阳极母线10，所述阳极母线10与至少一个铝框9之间还设置有阳极导杆11，一组阳极母线10同时与若干个铝框阳极的竖直方向的某一侧面连接，所述阴极结构采用上述阴极结构。在铝框9和导体12之间的空隙中填充炭素材料13，炭素材料13在高温焙烧下变成烧结体14，导体12在高温下熔化并且在接近液体电解质时从烧结体14中流出，从而在烧结体14中形成开槽15，在铝框9进电侧设置阳极母线10，在阳极母线10和铝框9之间设置若干根阳极导杆11，将导电棒7嵌入到阴极炭块3中，放置在铝电解槽的槽内衬2中，槽内衬2砌筑在槽壳1内，导电棒7一端嵌入在阴极炭块3中，另一端从对应的阴极炭块3端面伸出，伸出阴极炭块3端面的导电棒7端头通过软母线连接到阴极母线8上，阴极母线8通过立母线连通到下一台铝电解槽的阳极母线10上。这样电流通过上一台铝电解槽的阳极母线10、阳极导杆11、铝框9、导体12、烧结体14、液体电解质、液体铝、阴极炭块3、导电棒7、软母线、阴极母线8，直至流入到下一台铝电解槽的立母线和阳极母线10，重复类似上述的路径，电流从电源的正极流出，经过若干个铝电解槽后回到电源的负极。本实用新型的阳极结构采用申请号为201720996213.3的专利公开的结构，由于该阳极结构与本实用新型所述的阴极结构都是为了解决铝电解槽母线配置复杂的技术问题，两者组合形成的铝电解槽，母线布置结构更加简单，技术效果更加明显。

以上具体结构和尺寸数据是对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种单端出电的铝电解槽阴极结构，包括槽壳（1）和置于槽壳（1）内的槽内衬（2），所述槽内衬（2）内部设置有阴极炭块（3），所述阴极炭块（3）上方依次设置铝液层（4）和液体电解质层（5），所述液体电解质层（5）与阳极相连，其特征在于：所述阴极炭块（3）上嵌装有至少一根导电棒（7），所述导电棒（7）仅有一端外伸于所述阴极炭块（3）且穿过槽内衬（2）和槽壳（1）后连接有阴极母线（8），所有导电棒（7）皆外伸于所述阴极炭块（3）的同一表面。

2.根据权利要求1所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述阴极炭块（3）的表面设置有开口槽（6），所谓开口槽（6）是指一端延伸至阴极炭块（3）表面边缘以形成开口、另一端延伸至阴极炭块（3）表面中部的槽形结构，所述导电棒（7）嵌装在所述开口槽（6）中。

3.根据权利要求2所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述开口位于阴极炭块（3）的靠近出电侧的端面，所述阴极母线（8）位于槽壳（1）的出电侧。

4.根据权利要求3所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述开口槽（6）设置有至少一个，每个所述开口槽（6）内嵌装有至少一个导电棒（7）。

5.根据权利要求4所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述开口槽（6）为燕尾槽。

6.根据权利要求1所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述阴极炭块（3）的表面设置有盲孔（16），所述导电棒（7）嵌装在所述盲孔（16）中。

7.根据权利要求6所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述盲孔（16）开设在所述阴极炭块（3）的底部，所述阴极母线（8）位于槽壳（1）的出电侧或槽壳（1）的出电侧和底部。

8.根据权利要求1所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述导电棒（7）由金属和/或金属合金制成。

9.根据权利要求8所述的一种单端出电的铝电解槽阴极结构，其特征在于：所述导电棒（7）通过炭糊扎固或磷生铁浇注或粘结剂粘结的方式固定在阴极炭块（3）内。

10.一种铝电解槽，阳极采用铝框阳极，所述铝框阳极包括铝框（9）、设置在铝框（9）中的炭素材料以及若干根导体（12），仅在铝框阳极竖直方向的某一侧面连接阳极母线（10），所述阳极母线（10）与至少一个铝框（9）之间还设置有阳极导杆（11），一组阳极母线（10）同时与若干个铝框阳极的竖直方向的某一侧面连接，其特征在于：所述阴极结构采用如权利要求1至9任一项所述的阴极结构。