[发明专利]一种铝电解槽立柱母线的配置方法及配置结构

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铝电解槽，特别涉及一种铝电解槽立柱母线的配置方法及配置结构。

技术背景：

目前通用的铝电解槽均为长方体，其内部装有900~1000？左右的熔融冰晶石电解液和铝液。在铝电解槽的上方，按长轴方向设有多根立柱母线，电流由此进入槽上的阳极梁。悬挂在阳极梁上的碳素阳极浸入到电解液中，与电解液发生化学反应生成铝液，铝液定期地被专有设备吸出槽外。在铝电解槽的下部，设置有内置钢棒的碳素阴极，在碳素阴极的两侧连接有阴极母线，远离下游槽的一侧称之为进电侧，靠近下游槽的一侧称之为出电侧。电流通过进出电侧的阴极母线汇集到下一台铝电解槽的立柱母线上。

同时，随着现代予焙阳极铝电解槽技术的不断进步，铝电解槽的生产电流强度不断增加，按照法拉第定律的描述，在其他条件相等时，磁场将随电流的增加而增加，磁场的增加使电解槽内的磁环境的稳定性也越来越重要，因电解槽阴阳极电流分布不均匀，就会使槽内磁场分布曲线产生漂移，改变槽内磁特性及熔体的流动状况，致使电解槽内熔体的界面发生波动，严重地干扰电解槽的正常生产。目前为确保电解槽内的磁环境的稳定性，在电解槽的设计上，等电流多点立柱母线的进电模式可以使得槽内熔体流速相对均匀，同时出于考虑母线铸造、施工等便利的原因，大多采用立柱母线同等截面的配置。按照这样的配置，由于电解槽进电侧和出电侧在电流路径上的差异(进电侧电流流入下游槽的路径长)，按照欧姆定律，势必要在进电侧至下游槽立柱母线的路线上设置较大的母线截面以平衡全槽的电流分配。防止因电解槽阴阳极电流分布不均匀。以240KA铝电解槽为例：采用等电流大面四点进电立柱等截面的配置，进电侧至下游槽立柱母线的阴极母线截面就必须增大，导致其重量约14.4t，出电侧至下游槽立柱母线的阴极母线重约4.4t，这对于工程建设的经济性而言是不太合适的。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种制作简单，设计合理、建设经费低的铝电解槽生产中立柱母线截面不相等的配置方法及配置结构，可以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：铝电解槽立柱母线的配置方法是将现有进电侧至下游槽立柱母线路径上的阴极母线的截面面积降低，并根据铝电解槽进出电侧连接碳素阴极与立柱母线的阴极母线距离来制定立柱母线截面的大小，制定标准为阴极母线距离越长立柱母线截面越大。

铝电解槽立柱母线的配置结构包括铝电解槽，在铝电解槽上方设置有阳极立柱母线，在铝电解槽的槽底设有碳素阴极，在碳素阴极两端连接有阴极母线，阴极母线的另一端与下一个铝电解槽上方的立柱母线连接，位于铝电解槽上方的阳极立柱母线的截面面积由铝电解槽的长轴两侧向中间依次减小，其减少的截面面积为5～15％。

连接碳素阴极与立柱母线的阴极母线的长度由铝电解槽的两端向中心逐步缩短。

阴极母线的截面面积随着其距下游槽立柱路径的长短而变化。

与现有技术比较，本发明通过针对现有立柱母线等截面，阴极母线进电侧路径长出电侧路径短，进电侧阴极母线粗、出电侧阴极母线细的现象对现有电解槽的布置方法及结构进行改进，将其改为立柱母线截面不相等，降低进电侧阴极母线截面的配置方式，由于在立柱母线采用了截面变化方式，使得全槽电流分配的平衡较为容易，在保障生产安全电流密度运行的同时，又节省母线的用量，节约了基建投资；以现有的240KA铝电解槽为例：采用等电流大面四点进电立柱等截面的配置，进电侧阴极母线重约14.4t，出电侧阴极母线重约4.4t，采用本发明后，进电侧阴极母线可减少用量约1.6t。对于一个年产15万吨原铝的厂而言，其系列安装槽数236台，采用本发明则可节约377.6t铝，若按照每吨铸造铝25000元计算，基础建设投资将减少944万元左右，这对于工程建设的经济性是非常有利的。因此本发明具有很好的实用价值和经济价值。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为现有铝电解槽阴极母线的布置结构示意图。

具体实施方式：

实施例：  如图1所示，在铝电解槽1上方设置有阳极立柱母线2，在铝电解槽1的槽底设有碳素阴极3，在碳素阴极3两端连接有阴极母线4，阴极母线4的另一端与下一个铝电解槽上方的立柱母线连接，阴极母线4的布置方式与现有阴极母线的布置结构相同，如图2所示，然后通过进出电侧阴极母线的长度来计算或测量各阴极母线的电流强度差，然后通过改变所连接阳极立柱母线2的截面面积来调整进入下一铝电解槽电流的强度，根据欧姆定律，截面积大、电阻小，因此调整后的铝电解槽1上的立柱母线2的截面面积由两侧向中间依次减小。

以五点进电的300KA的铝电解槽为例，其正常生产时电流由阳极的立柱母线2导入到碳素阴极3经过阴极母线后，汇集到下游槽的5根立柱母线2上，在铝电解槽1端部的两根立柱母线的截面为350×400mm，靠近铝电解槽中部的两根立柱母线截面尺寸为350×360mm，铝电解槽正中间的立柱母线截面尺寸为350×330mm。从而形成立柱母线逐渐变化的结构，实现了全槽电流分布的均匀性。