[发明专利]一种新型铝电解槽阴极内衬结构

说明书

技术领域

一种新型铝电解槽阴极内衬结构主要应用于预焙铝电解槽的构造与电解铝的生产。

背景技术

现同通用的铝电解槽阴极导电内衬结构由铝电解槽阴极结构由电解槽钢壳体、保温层、耐火层、底部防渗漏料层、侧部碳块、捣固糊料、阴极钢棒、阴极碳块组合砌筑所构成，在铝电解槽钢壳体内，保温层、防渗漏料层上，环周侧部碳块的中部，铝液熔池的底部，在相邻两碳块之间采用缝间糊捣固连接填充，将多个阴极碳块捣固砌筑成的一个整体阴极内衬导电层。在电解生产过程中，电解铝液熔池内的铝液和的电解槽阴极内衬导电层构成一个阴极导电体。由氧化铝电解质经电解产成的电解铝液，在铝电解过程中不仅有着导电和保护阴极碳块的作用，还有着调节电解槽温度，维持电解槽热平衡，加热阴极碳块，提高其导电性能的作用，现同通用的铝电解槽阴极结构，主要存在以下几个缺点：

1、电解槽内的铝液置于阴极碳块上表面，电解槽阴极碳块上下部之间温度差较大，阴极内衬整体热平衡难以实现，造成阴极碳块的自身的电阻较高，槽底电压降升高；

2、电解槽熔池内作为阴极导电体的铝液只和阴极碳块内衬上表面接触，阴极碳块的导电面积较小，造成阴极碳块内衬整体结构导电效率低下，电解电流密度难以提高；

3、电解槽阴极碳块之间连接采用缝间糊捣固结合，由于材料的理化性能不同，两碳块连接处易产生铝液和电解质的渗漏；造成阴极钢棒的熔断以及漏槽事故的发生。阴极碳块之间采用缝间糊捣固连接，不仅捣固工艺复杂，而且槽阴极内衬使用寿命较短。

4、电解槽阴极碳块上表面设置为水平面，在生产过程中，电解槽阴极内衬上部的铝液，在磁场的作用下，会产生铝液磁旋流，造成铝液的波动，从而造成电解质极距的设定增高，电压设定加大，致使电解铝的工艺电耗增加。

发明内容

为了克服现通用铝电解槽阴极结构存在的上述缺点，在电解槽设计时，充分利用电解溶池内产成铝液自身的导电导热性能优于其他材料的特点，提高阴极碳块的导电率，减少铝液磁旋流波动对电解极距设定的负面影响，降低铝电解槽阴极内衬的电阻值和电压降以及电耗损失，延长铝电解槽的使用寿命，降低铝电解槽阴极结构的制作生产和维修成本，结合铝电解槽结构大型化，功能多样化的发展趋势，和现有的新材料技术，本发明设计出一种新型铝电解槽阴极内衬结构。

一种新型铝电解槽阴极内衬结构所采用的技术方案是：电解槽阴极内衬结构由电解槽钢壳体、保温层、耐火层、防渗漏料层、侧部碳块、阴极碳块和阴极碳块构造而成，在防渗漏层上设置有阴极碳块支撑凸台，阴极碳块的底部构置在阴极碳块支撑凸台上，相邻的阴极碳块侧部之间设置有铝液可上下流通的间隙，防渗漏层上部与阴极碳块底部之间设置有铝液流通槽。

依据上述设计方案：阴极碳块和阴极钢棒断面可以是矩形或是圆形，阴极钢棒安装在阴极碳块内部，以防止铝液和电解质的侵蚀。

依据上述设计方案：在电解槽内左右两侧部碳块墙体中间，阴极碳块可以是通长的一块，或从中间断开分为左右两块。

一种新型铝电解槽阴极内衬结构，在铝电解生产时，电解槽溶池内的铝液能将阴极碳块环周加热，使阴极碳块电阻率下降，阴极碳块与铝液接触的传导电流表面积加大，提高铝液导电的电流密度；利用电解槽熔池底部产生的的铝液磁旋流起到清理冲刷沉积物的作用，同时阴极碳块又可对年阴极碳块低部以上的铝液磁旋流起阻隔作用，减少铝液与电解质界面之间的水平波动，达到降低电解极距和低电压设定效果，实现减少电解铝生产电耗的目的。

附图说明

一种新型铝电解槽阴极内衬结构理解其特点则更加明了。

图1：一种新型铝电解槽阴极内衬结构第一个实施例附图纵剖面构造图；

图2：图2是图1的I——I的剖视图。

图3：一种新型铝电解槽阴极内衬结构第二个实施例附图纵剖面构造图；

图4：图4是图3的C——C的剖视图。

上述图中序号所示：

1电解槽钢壳体、2保温层、3耐火层、4底部防渗漏料层、5侧部碳块墙体、6阴极钢棒、7阴极碳块、8凸台、9铝液、10铝液流通槽、11电解质、12流通清理孔。

具体实施方式

一种新型铝电解槽阴极内衬结构是在现通用的铝电解槽阴极内衬结构和材料基础上改进设计而来，其施工砌筑工艺仍可按现现通用的铝电解槽内衬结构的要求和标准进行。

如图1和图2所示，在实施例一中，铝电解槽阴极内衬中的阴极碳块(7)为矩型，阴极钢棒(6)为圆型，阴极钢棒(6)最好带有一定的锥度，二者之间可采用碳胶泥进行挤压黏结，阴极钢棒(6)和阴极碳块(7)之间也可以采用螺纹连接，二者之间可以涂抹上导电胶，以减少界面结合电阻。