[发明专利]一种新型铝电解槽结构

说明书

技术领域：

一种新型铝电解槽结构是主要应用于电解铝工业生产的一种新型的预焙铝电解槽结构。

背景技术：

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，由阴极槽结构和阳极结构两大部分组成。

电解槽阴极槽结构主要是在电解槽钢壳体之中，内部保温层和防渗漏料层上，用捣固糊将阴极碳块和阴极钢棒砌筑成阴极内衬，再在阴极内衬周边砌筑上侧部碳块，构筑而成的电熔池部分，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，即阴极内衬上表面为水平面，是实现电解槽阴极导电、熔池功能的工作面。

阳极结构包括熔池上面的金属结构，它可分为门式支架横梁、阳极提升装置、阳极母线，阳极钢爪铝导杆组、中间打壳下料机构、集气烟罩和排烟管等部分组成。其中在经过阳极大母线、阳极钢爪铝导杆组等部件传导电流后阳极碳块的下表面，是参与铝电解工作的主要工作面。

阳极碳块下表面与阴极内衬上表面之间的是氧化铝经过热电化学反应生成电解铝的电解层。

在电解槽启动通入电流进入电解工况状态下后，由于阳极和阴极之间的低电压、大电流的作用，固体氧化铝在熔融冰晶石熔体中溶解，发生电化学反应，在热平衡状态下生成电解质，在阳极上得到气态物质，在阴极上得到液态铝。通常称熔融状态下的氧化铝(含冰晶石氟化盐等化合物)为电解质，称电解生成后的液态铝为产成铝液。

在电解过程中，由于铝液的比重大于电解质向下沉淀，依附在电解槽阴极内衬上表面和电解质(即液态氧化铝)下表面之间，形成一层铝液层，这层铝液层既是阴极的导电层也是阴极碳块内衬的保护层，同时也形成了阴极和电解质之间的一个电阻层和电磁旋流层。

这种在电解槽内的铝液层的界面高度，随着电解时间的增长不断增高，产成铝液层作为电阻层和电磁旋流层的负面影响也逐渐加大，为了消除铝液层作为电阻层和电磁旋流层的负面影响，使电解槽内的由氧化铝经过热电化学反应生成后的电解质层的厚度也随着加高，既电解的极距高度的加高，致使槽内的电压降升高，电解铝工艺电耗增大。

通常每增加一厘米厚度的电解质，既极距高度，电解槽的工艺电压降会增加350mV左右，致使每吨铝多耗电1000kwh左右。

在现有的电解槽工艺条件下，多采用定时吸铝的方式将电解过程中产成的铝液(作为成品)吸出，以降低铝液水平面的高度，降低因铝液界面的升高而导致电解产生的工艺电阻耗的增加。

同时，电解过程中产成的铝液，由于在电解槽内工况状态下，能产生二次氧化反应，致使电解铝的产量下降，损耗增加。

为消除因铝液层界面的升高而导致电解产生的工艺电阻耗的增加的影响，增加电解铝的产能，目前国内外电解铝行业提出了将电解槽熔池底面，既阴极碳块内衬上表面，由水平式设计改为带有一定坡度的倾斜式设计的方案，或在由水平式阴极碳块内衬上表面开设上铝液导流槽，意图将电解槽中的生成的铝液，向某一方向或某一点流动集聚的设计方案。但是，由于产成铝液的排

出结构设计、砌筑工艺方案等多方面技术问题难以解决，，一直停留在理论探讨和试验室试验阶段，从未加以实施。

发明内容：

一种新型的铝电解槽结构创新的设计的目的：为解决和减少现通用的铝电解槽结构在电解生产过程中，电解质下部阴极表面上部电解产成铝沉积层，既铝液层因此产生的磁场和磁选流，对增高极距电压，所带来的电阻耗电；使电解过程中的产成铝液能够既时排出，减少产成铝液在电解过程中的二次氧化烧损，为此，我设计人员根据多年从事电解铝和其它冶金矿热炉设计的经验，发明提出了一种新型的铝电解槽结构设计方案。

一种新型铝电解槽结构，由电解槽阴极结构和阳极结构两大部分组成，该结构的特点是：铝电解槽的阴极内衬上表面设有聚铝导流槽，在其阴极内衬的端部炭块的侧面，构造安装上带有可调节控制电解槽内铝液水平高低的截流装置，和带可控制调节盛铝池内产成铝液温度的加热装置的产成铝液储流槽.

依据上述总体设计方案；在电解槽阴极内衬端部，设置上有可控制调节铝液水平高低和控制调节温度的铝液储流槽，铝液储流槽的槽体可用碳素材料或炭化硅等抗铝液或电解质腐蚀的保温耐火材料制成，储流槽上设置有铝液导流孔、截流孔、流通孔、侧部检修观察孔和盛铝池，盛铝池上设置有可移动式保温盖板，导流孔、截流孔、流通孔的断面，可设计构制成圆形或矩形。