CN2576727Y - 一种铝电解槽 - Google Patents

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Abstract

该电解槽的阴极5基体由铸铁或石墨制成，表面用大气常压等离子喷涂方法喷涂一定厚度的TiB2金属陶瓷复合材料涂层，阳极由Ni－Cu－Fe合金或石墨制成。电解槽包括由挡板隔开的两个工作室2和一个集铝室3，电解槽槽衬1和挡板4为Si3N4结合的SiC材料，挡板上开有可供熔体通过的孔洞。阳极分主阳极6和副阳极7，主副阳极用螺栓8彼此连接成束，穿过电解槽盖板10，阴极置于主阳极之间副阳极下方，副阳极的底掌有一朝向集铝室的10－30°的斜面。电解过程中使用纯氟化物或氟氯化物重电解质体系。本实用新型能够实现在700－800℃范围内电解，具有大幅度降低铝电解电能消耗、提高电流效率和电解铝产量的效果。

Description

一种铝电解槽
技术领域：
本实用新型属于电化学领域，特别涉及一种电解铝的铝电解槽。
背景技术：
熔盐电解法是工业生产铝的惟一方法，传统的铝电解由于熔融电解质的密度小于液体铝的密度，铝液在电解质的下方。该方法单室水平式电极，生产率低；消耗性阳极；电解温度在920-970℃范围内，电解温度高；能耗大，电流效率低。因此，研制一种能大幅度降低电能消耗、生产率高并且电流效率高的电解槽一直是铝业界追求的目标。
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种能大幅度降低铝电解电能消耗、提高电流效率和电解铝产量的电解槽。
一种铝电解槽，电解槽由槽衬1、工作室2、阴极5、主阳极6、螺栓8、导电板9、盖板10、电解质11、电解铝12构成，其特征在于电解槽设置了集铝室3、档板4、主阳极6之间设置了副阳极7，档板4上开有可供熔体通过的孔洞。
如上所述的铝电解槽，其特征在于阴极5与主阳极6是垂直排列，位于副阳极7的下方，副阳极7底面有一个10-30°的斜面，朝向集铝室3。
本实用新型使用纯氟化物或氟氯化物为电解质，该类电解质在熔融状态下的密度大于液体铝的密度，在电解过程中铝液上浮在电解质的表面，因此称为铝液上浮式铝电解。该方式铝电解的电解温度低，可实现在700-800℃范围内电解生产铝。由于低温电解，与传统铝电解相比，该方式电解电流效率高、能耗低。
本实用新型可大幅度降低铝电解电能消耗、提高电流效率和电解铝产量。
附图说明：图1为本实用新型俯视图，图2为图1中A-A剖面图，图3为图1中C-C剖面图，图4为档板4示意图，图5为图4中的B-B剖面图。
槽衬1，由Si3N4结合的SiC材料砌成；工作室2；集铝室3；档板4，也是由Si3N4结合的SiC材料砌成；阴极5，基体由铸铁或石墨制成，表面用大气常压等离子喷涂方法喷涂一定厚度的TiB2金属陶瓷复合材料涂层，置于主阳极之间的副阳极下方；主阳极6，由Ni-Cu-Fe合金或石墨制成；副阳极7，也是由Ni-Cu-Fe合金或石墨制成，底面是朝向集铝室的10-30°的斜面；螺栓8，将主阳极6和副阳极7彼此连接成束；导电板9，用来连接直流电源阳极；盖板10；电解质11；电解铝12。
具体实施方式：
实施例一，阴极5，基体由铸铁制成，表面用大气常压等离子喷涂方法喷涂一定厚度的TiB2金属陶瓷复合材料涂层，主阳极6，由Ni-Cu-Fe合金制成，副阳极7，也是由Ni-Cu-Fe合金制成，底面是朝向集铝室的10-30°的斜面。电解过程中使用纯氟化物或氟氯化物重电解质体系，电解温度在700-800℃范围内，原料使用通用的氧化铝。在电解中，在副阳极7的底面上逸出氧气泡，彼此聚集成更大的气泡，受底面倾斜面的影响，朝向集铝室方向运动。在副阳极的底面下面形成定向的双相流，使工作室2和集铝室3之间的电解液产生定向循环。由主阳极6的表面逸出的氧气泡在极间的空隙中浮起，形成垂直向上的双相流。这种垂直的双相流由于受副阳极7底面下面的液流作用改变方向朝集铝室3的方向流动，强化了水平双相流，迅速将产生的铝带入集铝室3，从而提高了电流效率。阴极与阳极的垂直排列，增大了电解面积，提高了单槽生产率。由于该电解槽实现了低温电解和提高了电流效率，从而大幅度降低了电能消耗。
实施例二，阴极5，基体由石墨制成，表面用大气常压等离子喷涂方法喷涂一定厚度的TiB2金属陶瓷复合材料涂层，主阳极6，由石墨制成，副阳极7，也是由石墨制成，底面是朝向集铝室的10-30°的斜面。工作过程同实施例一，只是在阳极上逸出的气体是二氧化碳。
实施例三，阴极5，基体由铸铁制成，表面用大气常压等离子喷涂方法喷涂一定厚度的TiB2金属陶瓷复合材料涂层，主阳极6，由石墨制成，副阳极7，也是由石墨制成，底面是朝向集铝室的10-30°的斜面。工作过程同实施例一，只是在阳极上逸出的气体是二氧化碳。
实施例四，电解槽阴极5，基体由石墨制成，表面用大气常压等离子喷涂方法喷涂一定厚度的TiB2金属陶瓷复合材料涂层，主阳极6，由Ni-Cu-Fe合金制成，副阳极7，也是由Ni-Cu-Fe合金制成，底面是朝向集铝室的10-30°的斜面。工作过程同实施例一。

Claims (4)

1.一种铝电解槽，电解槽由槽衬1、工作室2、阴极5、主阳极6、螺栓8、导电板9、盖板10、电解质11、电解铝12构成，其特征在于电解槽设置了集铝室3、档板4、主阳极6之间设置了副阳极7，档板4上开有可供熔体通过的孔洞。
2.如权利要求1所述的铝电解槽，其特征在于阴极5与主阳极6是垂直排列，位于副阳极7的下方，副阳极7底面有一个10-30°的斜面，朝向集铝室3。
3.如权利要求1或2所述的铝电解槽，其特征在于电解质11使用纯氟化物为电解质。
4.如权利要求3所述的铝电解槽，其特征在于电解质11使用氟氯化物为电解质。
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