一种用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组技术方案

本发明专利技术属于电解铝阳极技术领域，尤其是涉及一种用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组，一包括阳极炭块和导杆，所述导杆底端固定有底板，所述底板和阳极炭块通过连接装置连接，所述连接装置包括导电杆和套管，所述套管内设置有贯通上下端面的锥孔，所述导电杆包括一体连接的螺杆段和锥头，所述锥头的外径大于锥孔的内径；导杆两侧的阳极炭块上端对称的设置有两组连接孔，所述底板上设置有和连接孔相对应的通孔，所述套管套设在锥头上并整体设置在连接孔内，所述螺杆段伸出通孔后通过螺母锁紧，从而使得锥头上升涨开套管紧贴连接孔设置。本发明专利技术通过缩短电流进入阳极爪的路径，从而降低吨铝电耗，降低了铝液中的铁含量、提高原铝质量。提高原铝质量。提高原铝质量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组


[0001]本专利技术属于电解铝阳极
，尤其是涉及一种用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组。

技术介绍

[0002]电解铝行业是高耗能企业，近年来随着电解铝的不断扩建和新建系列的不断投产，电力供应日益紧张。按国家双控政策的要求，2025年铝液综合交流电耗需达到13300KWh/吨.铝，为降低吨铝电耗，各电解铝企业通过节能技术应用、节能技术改造和节能项目投入，取得了显著的效果。
[0003]按吨铝电能效率的计算公式:W＝2980
×
V平/η；
[0004]式中:W为铝液直流电耗(kWh/tAl)；V平为电解槽平均电压(V)；η为电流效率(％)。
[0005]当电流效率为92％，槽平均电压为4.0V时，系统每降低10mV压降，吨铝降低直流电耗31.4KWh。
[0006]槽平均电压是由槽工作电压、效应分摊电压和系列线路电压(黑电压)组成；槽工作电压由分解压降、阳极压降、电解质压降、阴极压降、母线压降等构成。而阳极系统压降主要由导杆组压降、卡具压降、钢爪压降、铁碳压降、阳极自身压降等几部分组成。
[0007]现有的预焙阳极电解铝生产中，阳极钢爪与阳极炭块全部采用磷生铁浇铸式连接，在预焙阳极炭块导电方向的上表面设有2～4个直径为160～180mm，深为80～110mm的圆槽，俗称炭碗，在阳极组装时，炭碗用来安放阳极钢爪头，用磷生铁将阳极钢爪头浇铸在炭碗中，钢爪头和铝导电杆通过铝钢爆炸焊连接，这样阳极导电杆和阳极炭块连为一体，组成阳极炭块组件。
[0008]阳极钢爪现状：阳极钢爪是电解铝阳极中导杆与炭块间的重要连接结构，是一种要求兼具良好导电性能与力学性能的结构功能一体化材料：一方面，阳极钢爪需承受铝电解生产过程中通入电解槽的强大电流，通过每个钢爪的平均电流达15KA左右(双阳极)，单阳极为7.9KA,因此要求阳极钢爪具有较好的导电性；另外，阳极钢爪起联接铝导杆与阳极炭块的作用，由于每块新阳极重达700～1000kg，因此要求阳极钢爪具有一定的强度和尺寸稳定性。
[0009]阳极钢爪是电解铝阳极中导杆与炭块间的重要连接结构，是一种要求兼具良好导电性能与力学性能的结构功能一体化材料，在电解铝生产中，实测钢爪及附件其平均压降约为：单阳极为163mv，双阳极为230.8mv。
[0010]其原因为：
[0011]1)现阳极钢爪材料电阻率高达0.25～0.41μΩ
·
m，
[0012]2)磷生铁成分不稳定，电阻较大
[0013]3)钢爪脚未进行清理，其表面氧化铁较多；炭碗未清理干净，铁—炭接触面氧化较多等问题，导致磷生铁浇铸电阻较大；
[0014]4)铝电解阳极在350—900℃的高温下，阳极钢爪易受到电解质、极上料、空气和电
解烟气的侵蚀，很容易受到腐蚀，钢爪腐蚀不仅会缩短其使用寿命，且被腐蚀后形成的腐蚀物会进入电解质中，影响原铝的质量、电流的分布。
[0015]钢爪修复：从生产方式来讲，钢爪铸造工艺不合理，易导致钢爪内部出现缩孔、缩松、夹杂等缺陷，减少了钢爪的有效导电面积，使钢爪的电阻增大。另外，现有的阳极钢爪强度低，在电解铝生产过程中阳极钢爪变形损坏率高达20％～35％，对其进行修复大大增加了人工成本和工作强度。
[0016]阳极炭块导杆组的组装：经铸造加工好的钢爪、导杆、阳极炭块需在阳极组装工序进行组装，阳极与钢爪导杆组采用高温熔融磷生铁进行浇铸为一体的阳极导杆组，供铝电解槽使用后剩余的残极返回组装进行残极压脱、铁环压脱等多道工序。

技术实现思路

[0017]针对
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供了一种用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组，以实现降低阳极系统压降；缩短电流进入阳极爪的路径、降低电阻；均匀分布阳极炭块电流密度，从而降低吨铝电耗；取消阳极组装工序(磷生铁熔化工序、浇铸工序工序、铁环压脱工序)；取消钢爪修复工序，提高劳动生产率；提高铝液质量，降低铝液铁含量，提升铝液品级率；降低阳极单耗，延长阳极更换周期；其固定稳定牢固，而且拆装便捷，容易操作。
[0018]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0019]一种用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组，包括阳极炭块和导杆，所述导杆底端固定有底板，所述底板和阳极炭块通过连接装置连接，所述连接装置包括导电杆和套管，所述套管内设置有贯通上下端面的锥孔，所述导电杆包括一体连接的螺杆段和锥头，所述锥头的外径大于锥孔的内径；导杆两侧的阳极炭块上端对称的设置有两组连接孔，所述底板上设置有和连接孔相对应的通孔，所述套管套设在锥头上并整体设置在连接孔内，所述螺杆段伸出通孔后通过螺母锁紧，从而使得锥头上升涨开套管紧贴连接孔设置。
[0020]可选的，所述导杆包括上导杆和下导杆，所述上导杆为铝制导杆，所述下导杆为铜制导杆，上导杆和下导杆之间通过铜铝过渡件连接，所述底板为铜制底板。
[0021]可选的，所述导杆包括上导杆和下导杆，所述上导杆为铝制导杆，所述下导杆为钢制导杆，上导杆和下导杆之间通过铝钢过渡件连接，所述底板为钢制底板。
[0022]可选的，所述下导杆两侧设置有和底板连接的筋板，当下导杆为铜制导杆时，所述筋板为铜制筋板；当下导杆为钢制导杆时，所述筋板为钢制筋板。
[0023]可选的，所述连接孔内壁均布有若干个倾斜的限位槽，导杆两侧的两组连接孔的限位槽的倾斜方向相反，所述套管的外壁均布有若干组沿套管外壁倾斜分布的爪钉，所述爪钉和限位槽配合连接。
[0024]可选的，所述连接装置的材料和下导杆的材料一致。
[0025]可选的，所述连接孔设置为上大下小的锥形状，所述连接孔的小端直径大于或等于套管的外径。
[0026]可选的，所述锥头的外壁均布有若干个爪钉。
[0027]可选的，锥头上升涨开套管后，在锥头底端的连接孔内形成一个间隙空腔；所述阳极炭块侧边设置有和连接孔连通的浇铸孔，每一组连接孔的底端相互连通，所述导电杆上
设置有上下贯通的溢流孔；铜液依次经浇铸孔、间隙空腔、连接孔、溢流孔浇铸冷却形成浇铸层。
[0028]可选的，所述底板的底端设置有若干个铜制的导电爪。
[0029]本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0030]一、本专利技术中，采用电阻率较低的黄铜作为导电杆、导电杆与阳极炭块紧密，减少了接触电阻，降低阳极系统压降，按100mv计，吨铝降低电耗300KWh/吨铝。
[0031]二、本专利技术中，取消原钢爪的设置，缩短电流进入阳极爪的路径，均匀分布阳极炭块电流密度，从而降低吨铝电耗，提高电流效率。
[0032]三、本专利技术中，取消阳极组装车间的磷生铁熔化工序、浇铸工序、铁环压脱工序及钢爪修复工序等的固定资产投资及生产运行费用，提高了劳动生产率，工序取消后的电耗降低13KWh/吨铝。
[0033]四、本专利技术中，取消了阳极钢爪，降低氧化铁进入电解槽即降低了铝液中的铁含量、提高原铝质量。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组，包括阳极炭块和导杆，所述导杆底端固定有底板，所述底板和阳极炭块通过连接装置连接，其特征在于:所述连接装置包括导电杆和套管，所述套管内设置有贯通上下端面的锥孔，所述导电杆包括一体连接的螺杆段和锥头，所述锥头的外径大于锥孔的内径；导杆两侧的阳极炭块上端对称的设置有两组连接孔，所述底板上设置有和连接孔相对应的通孔，所述套管套设在锥头上并整体设置在连接孔内，所述螺杆段伸出通孔后通过螺母锁紧，从而使得锥头上升涨开套管紧贴连接孔设置。2.根据权利要求1所述的用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组，其特征在于：所述导杆包括上导杆和下导杆，所述上导杆为铝制导杆，所述下导杆为铜制导杆，上导杆和下导杆之间通过铜铝过渡件连接，所述底板为铜制底板。3.根据权利要求1所述的用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组，其特征在于：所述导杆包括上导杆和下导杆，所述上导杆为铝制导杆，所述下导杆为钢制导杆，上导杆和下导杆之间通过铝钢过渡件连接，所述底板为钢制底板。4.根据权利要求2或3所述的用于铝电解降低阳极系统压降的导杆组，其特征在于：所述下导杆两侧设置有和底板连接的筋板，当下导杆为铜制导杆时，所述筋板为铜制筋板；当下导杆为钢制导杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢达川，曹显平，苏勇，李学文，王克银，李梅菊，肖啸，
申请(专利权)人：曲靖云铝淯鑫铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：