一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构制造技术

一种有铝液分支导流槽的铝电解槽阴极内衬结构的设计方案，在电解槽内阴极碳块上表面铝液主导流槽两侧，设置有铝液分支导流槽，电解槽内产成的铝液能够顺利及时的通过铝液分支导流槽和主导流槽流入设置在电解槽一端的盛铝槽内。这样就可以用降低电解槽内产成铝液高度层的手段，减少铝液层磁场和磁旋流的对电解质产生的影响，来实现降低电解槽内的极距，减少电阻值及电压降值对电耗的损失，从而达到降低电解铝生产工艺电耗的目的。

【技术实现步骤摘要】

:一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构是一中新型的铝电解 槽阴极内衬结构设计方案.背禁^t:铝电解槽是用于电解铝生产的装备，它的主要功能是在低压大电流的作用下，使氧化铝产生热电化学反应，生成电解铝液。 现通用的铝电解槽，由阴极内衬结构和阳极结构两大部分组成。 铝电解阴极内衬结构，它的作用是提供一个传导强大电流使氧化铝生成 电解铝的阴极熔池。其中由阴极碳块及阴极钢棒和捣固糊砌筑而成的阴极熔 池的上表面为水平面，是实现电解槽阴极导电、熔池功能的主要工作面。在电解槽启动通入电流进入工况状态下后，由于阳极和阴极之间的低电 压、大电流的作用，固体氧化铝溶解，在熔融冰晶石熔体中，导入直流电及 热平衡状态下生成电解质，随即在阳极碳块和阴极碳块之间发生电化学反 应，在阳极上得到气态物质，阴极上得到液态铝。在电解过程中，由于铝液的比重大于电解质向下沉淀，依附在阴极上表 面和电解质(即液态氧化铝)下表面之间，形成一层铝液层，铝液界面在电 解槽内的高度，随着铝液界面水平的增高，在电解磁场的作用下，这种铝液 层在强大磁场的作用下，产生磁旋流，迫使阳极和阴极极之间的极距抬高， 造成电解质厚度加大，因而使电解槽的电压降升高，使电解铝工艺电耗增大。通常每增高一厘米电解质的厚度，其电阻压降约在120mV左右，致使每 吨铝多耗电400kwh左右，这种由于产成铝在电解槽内铝液界面升高，而产 生的电解质厚度增高的电解工艺电阻耗，是国内外电解铝行业都在想办法予 以降低的电解铝生产电耗。目前国内外电解铝行业参照其它一些冶金炉的设计思路，提出一种在电 解槽上设置上一个产成铝铝液盛铝槽，然后再在电解槽熔池底面，也就是阴 极碳块上表面中心线位置上设置上一条由电解槽一端向带有产成铝盛铝槽 一端沿长度方向倾斜的铝液导流槽，致使电解过程中产生的铝液能够顺着这 条导流槽而流入产成铝盛铝槽。使电解槽中的铝液高度保持较低水平。以达 到降低极距,节约电耗的目的.这种在阴极内衬水平上表面设置有一定坡度并沿长度方向倾斜的铝液 导流漕的设计的方案，意图是将电解生成的铝液先汇聚到导流漕中，再将铝 液导流入盛铝槽的设计方案虽然可行，但由于阴极材料、结构设计、砌筑工 艺和使用效果等多方面的影响， 一直停留在试验探讨阶段，未加以实施，其 中主要原因是，阴极内衬上表面的铝液，特别是离导流槽较远的电解槽側部 阴极碳块上的铝液，不能全部流入导流糟，并沿导流槽进入盛铝槽。
技术实现思路
为克服现有设计方案只在阴极上表面沿长度方向设置有一条 铝液导流槽，而产成铝液不能全部汇集，并沿其导流槽流入盛铝槽所造成的 缺失，本专利技术特提出了一种阴极碳块上表面有铝液分支导流槽的阴极内衬结 构设计方案。一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构主要用阴极钢棒、阴极碳块、倒 部碳块、捣固糊料、防渗漏料及可湿润阴极硼化钛等材料砌筑而成，该结构 的特征是在铝电解槽阴极内衬上表面，在沿阴极内衬一端向出铝端口倾斜 的纵向铝液主导流槽侧面，设置有若干条与有倾斜坡度的铝液分支导流槽， 使电解过程中阴极表面上的相当一部分产成铝液能够先流入铝液分支导流槽 后再流入铝液导主流槽，然后再流入铝液产成铝盛铝槽。根据上述设计方案， 一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构铝液分支导 流槽可设置在相邻两碳块捣固糊料的上端，其水平中心线与缝间糊的水平中 心线相互重叠，其各铝液分支导流槽底部的坡度应与主铝液导流槽的倾斜坡 度相互对应，由阴极碳块上表面高处点向所对应的主铝液导流槽一侧倾斜， 以使每个阴极碳块上表面的铝液先流入铝液分支导流槽，再流入主铝液导流很。根据上述设计方案， 一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构整个阴极内 衬上表面可成水平设计布置，在电解过程当中阴极内衬上表面与阳极碳块下 表面整体相互平行。依据上述设计方案， 一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构铝液导流槽的断面可设计成u形、矩形或v形。依据上述设计方案， 一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构的阴极内衬 上表面可涂有硼化钛，可湿润阴极涂层。依据上述设计方案， 一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构每个阴极碳 块的水平投影应与所对应的上部阳极碳块的水平投影面相对应，其分支导流 槽和阳极碳块之间的缝隙所对应。采用上述有铝液分支导流槽的铝电解槽阴极内衬结构的设计方案，可以 使电解槽内的产成铝液能够顺利的通过铝液分支导流槽和主导流槽流入设 置在电解槽一端的盛铝槽。以便用降低电解槽内产成铝液高度层的手段，减 少铝液层磁场和磁旋流的对电解质产生的影响，通过降低电解槽内电解质层 高度，达到降低电解铝槽内工艺生产中的电阻值、电压降值的无功电耗。即 采用低极距电解槽生产电解铝。说明书附图图l: 一种有铝液分支导流槽的阴极内衬上表面图； 图2: —种有铝液分支导流槽的阴极内衬局部断面图； 图3: —种有铝液分支导流槽的阴极内衬阴极碳块中缝与分支导流槽断 面图。其中， 一种图中所示1、电解槽钢壳体；2、阴极钢棒；3、侧部碳块捣 固料；4、阴极碳块；5、盛铝槽；6、分支导流槽；7、主导流槽；8、可湿 润阴极涂料；9、主导流槽底部；10、缝间捣固糊；11、防渗漏料层；12、 分支导流槽底部。具体实施方案 一种阴极碳块上表面带有铝液分支导流槽(6)的阴极内 衬结构是在原铝电解槽有导流槽(7)的铝电解槽阴极内衬结构基础上实现 的，其施工砌筑工艺方法与普通电解槽阴极内衬基本相同，用阴极钢棒(2)、 阴极碳块(4)、側部碳块(3)、捣固糊料(10)、防渗漏料(11),可湿润阴 极硼化钛涂料(8)等材料砌筑而成。在铝电解槽槽体防渗漏层(11)上一端按图纸设计要求先砌筑好产成铝 铝液盛铝槽(5)，然后在槽体防渗漏层(11)上表面，将加工好的阴极碳块 (4)，先由带有盛铝槽(5) —端向另一端砌筑以保证主导流槽(7)出口与 盛铝槽(5) 口的对接。铝液分支导流槽(6)可设置在相邻两碳块(4)缝间捣固糊料(10)的 上面，其各铝液分支导流(6)槽底部的坡度应与主铝液导流槽(7)的倾斜 坡度相互对应，各相邻分支导流槽(6)之间的高差相等，由阴极碳块(4) 上表面高处点向所对应的主铝液导流槽(7) —侧倾斜，以致使每个阴极碳块(4)上表面的铝液能先流入铝液分支导流槽(6),再流入主铝液导流槽 (7)。为保证砌筑质量，应用样杆和样板随时检査分流槽(6)的坡度斜率 和断面形状。铝液导流槽(6) (7)的断面可设计成U形、矩形或V形。为 了主导流槽(7)和分支导流槽(6)之间捣固糊(10)结合紧密，以及为了 减少阴极碳块(4)中部开主导流槽后，电解过程中热应力对阴极碳块(4) 断面变化的影响，建议设计中应采用阴极碳块(4)和阴极钢棒(2)中部断 开设计。带有分支导流槽(6)的铝电解槽阴极内衬整体上表面可成水平设计布 置，致使在电解过程当中，阴极内衬上表面与阳极碳块下表面整体相互平行。 在设计应考虑到每个阴极碳块(4)的水平投影应与所对应的上部阳极碳块的 水平投影面相对应，其分支导流槽和阳极碳块之间的缝隙水平投影相对应。 带有铝液分支导流槽的阴极内衬上表面可涂有硼化钛可湿润阴极涂层。 带有铝液分支导流槽(6)的阴极内衬在使用投入生产后在换极时，不 仅可以对分支导流槽(6)进行清理，还可以通过分支导流槽对主导流槽(7) 进行清理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构主要用阴极钢棒、阴极碳块、侧部碳块、捣固糊料、防渗漏料及可湿润阴极硼化钛等材料砌筑而成，该结构的特征是：在铝电解槽阴极内衬上表面，在沿阴极内衬一端向出铝端口倾斜的纵向铝液主导流槽侧面，设置有若干条与有倾斜坡度的铝液分支导流槽，使电解过程中阴极表面上的相当一部分产成铝液能够先流入铝液分支导流槽后再流入铝液导主流槽，然后再流入铝液产成铝盛铝槽。

【技术特征摘要】
1、一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构主要用阴极钢棒、阴极碳块、侧部碳块、捣固糊料、防渗漏料及可湿润阴极硼化钛等材料砌筑而成，该结构的特征是在铝电解槽阴极内衬上表面，在沿阴极内衬一端向出铝端口倾斜的纵向铝液主导流槽侧面，设置有若干条与有倾斜坡度的铝液分支导流槽，使电解过程中阴极表面上的相当一部分产成铝液能够先流入铝液分支导流槽后再流入铝液导主流槽，然后再流入铝液产成铝盛铝槽。2、 根据权利要求1所述一种有铝液分支导流槽的阴极内衬结构，其 结构特征是铝液分支导流槽可设置在相邻两碳块捣画糊料的上端，其水 平中心线与缝间糊的水平中心线相互重叠,其各铝液分支导流槽底部的坡 度应与主铝液导流槽的倾斜坡度相互对应，由阴极碳块上表面高处点向所 对应的主铝液导流槽一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，高德金，
申请(专利权)人：高伟，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]