[发明专利]一种具有倒角开槽阴极的新型节能铝电解槽

说明书

技术领域

本发明属于电解铝技术领域，具体涉及一种具有倒角开槽阴极的新型节能铝电解槽。

背景技术

目前，国际大型预焙槽每吨铝的直流电耗已降到13000Kwh左右，但是距理论电耗相差甚远，能量利用率还不足50％。不断探索采用新技术实现节能降耗不仅有利于节约能源和减少污染，还能降低企业生产成本，提高企业的市场竞争力。因此，节能降耗仍然是现代铝业公司的主攻方向。

电流效率提高到96％以上和直流电耗降低到12800Kwh/t-A1以下已经成为国际铝业界的奋斗方向。吨铝直流电耗决定于两个因素，一是槽电压，二是电流效率，槽电压的降低和电流效率的提高，都能使吨铝电耗降低。故可以通过降低槽电压和提高电流效率来降低吨铝直流电耗。

在电解过程中，V_工作＝E+V_阳极+V_电解质+V_阴极+V_母线+V_接点，其中电解质压降存在较大的压缩空间，而它与极距的高低有着直接的联系。资料表明，当极距为4.5cm，电解质电压为1.6V时，极距每降低1mm可减少电解质电压降33.6mV，相当于直流电耗降低约100Kwh/t-A1。目前电解槽极距普遍保持在4.0～5.0cm，而有数据表明，如果铝液波动可以进一步减小，极距可以降低到3.0cm以下，同时也可减少铝的二次氧化，提高电流效率。因此，在不影响电解槽热平衡，保证槽电压不摆动的情况下，可以通过减小铝液的波动，来适当地缩小极距，降低电解质压降，从而降低能耗。

采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法生产金属铝的传统电解槽，普遍存在铝液、阴极碳块、阴极钢棒的电流分布不均，这不仅使阴极碳块存在局部高温区，致使电解槽出现早期破损或电解槽寿命过短，而且电流的分布不均，也会导致磁场的分布不均，从而引起铝液流动出现紊流、波动和槽况不稳定的不良后果。由于铝液、阴极碳块、阴极钢棒的电流分布不均而引起铝液波动过大是传统电解槽极距和槽电压很难继续降低的主要原因之一。

发明内容

针对目前采用的冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产金属铝电解槽普遍出现铝液水平电流较大、阴极碳块和阴极钢棒电流分布不均，以致产生的铝液波动过大、极距无法继续降低、槽电压远大于理论电压、阴极碳块局部过热、电解槽早期破损等问题。本发明克服了现有技术的不足，提供一种具有倒角开槽阴极的新型节能铝电解槽，包括阴极碳块、炭间糊、阴极钢棒和钢棒糊，其特征在于所述阴极碳块是经过倒角并开槽的新型碳块，其横截面上部呈梯形，纵截面中部上表面沿横向开一个贯通矩形槽。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有倒角开槽阴极的新型节能铝电解槽，包括阴极碳块、炭间糊、阴极钢棒和钢棒糊。

1)制作阴极碳块时，使阴极碳块横截面上部呈梯形，梯形高为20～180mm，上底宽200～350mm，下底宽与阴极碳块宽度相同；

2)在阴极碳块纵向中部上表面沿横向开一个贯通矩形槽，槽深度为20～180mm，宽度为150～250mm；

3)在阴极碳块底部开槽放入一根或两根阴极钢棒，阴极碳块和钢棒之间的缝隙用阴极钢棒糊捣固，其中阴极钢棒糊的骨料由煅后石油焦、人造石墨、电煅煤、冶金焦中的一种或多种混合制成，粘结剂由改质煤沥青和煤焦油组成；

4)保持阴极碳块与其相邻碳块之间留有20～40mm缝隙，并把间隙用炭间糊捣固；

5)将阴极碳块平铺电解槽底部后保持整个电解槽底部阴极存在多条梯形槽，该梯形槽是由两个相邻碳块以及连接它们的炭间糊构成的，所有阴极碳块矩形槽组成一个纵向长槽并与多条梯形槽正交。

作为改进，所述新型阴极碳块可以是半石墨质阴极碳块、半石墨化阴极碳块，也可以是全石墨化阴极碳块。

采用本发明提供的具有倒角开槽阴极的新型节能铝电解槽进行电解铝生产时，为使电解槽节能降耗发挥出最佳效果，配合相应的电解生产工艺条件为：槽电压为3.0～4.3V，电解温度为930～970℃，电解质分子比为1.9～2.7，电解质水平为12～26cm，铝水平为10～28cm(以阴极碳块梯形部分的上表面为基准)，极距为2.5～4.5cm，氧化铝浓度为1.0％～3.0％。

通过本发明产生的有益效果是：