[实用新型]一种铝电解槽阴极结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铝电解槽阴极结构，属于铝电解槽技术领域。

背景技术

目前用于铝工业生产的Hall-Heroult电解槽使用炭素阳极和炭块阴极，通过电解熔融的氧化铝生产铝，电解质主要由冰晶石和氧化铝熔体构成，另外还有溶解在其中的氟化铝和其它氟化盐。电解析出的铝蓄积在槽底炭块阴极上部，形成铝液层，并作为阴极的一部分。由于电解槽内的铝液受到车间内电磁场的影响而运动，需要保持一定高度的铝液，减少与电解质接触界面的波动。目前工业电解槽保持的铝液水平通常为10～30cm之间，在此情况下，仍需要保持4.5cm左右的极距，极距的高低主要受到电解槽稳定性的影响，在现有电解槽的阴极结构和磁场条件下，进一步优化磁场分布提高电解槽的稳定性，进而降低极距已经成为一件非常困难的事情。

现有的Hall-Heroult铝电解槽，根据尺寸和电解工艺的不同都存在一个普遍的问题就是电能效率较低，一般在45～50％之间，其余的电能都转化为热能散失掉了。现有铝电解槽的极距一般都在4.5cm左右，造成电能效率低的主要原因就在于现有普通预焙槽由于磁场造成的铝液波动，因此为了保证电解槽的稳定生产往往需要保持较大的极距。

电能效率低造成了工业电解槽上巨大电能无谓的消耗，铝电解槽节能降耗的手段有两种，一种是提高电流效率，另一种就是降低极距，降低槽电压。而现有的电解槽，电流效率大都在90～96％之间，提高电流效率的空间有限。目前铝电解槽极距一般在4.5～5cm左右，极距带来的压降约为总能耗的40％，极距的降低给节能降耗提供了很大的空间，但是由于传统电解槽本身结构的限制，降低极距，由于受磁场带来的铝液电解质界面波动影响，电解槽就会变得不稳定，丢失电流效率，很难达到节能的目的。

实用新型内容

本实用新型就是为了解决上述技术问题，而提供一种铝电解槽阴极结构，目的是减小电解槽内铝液的流动和降低铝液的波动，降低极间压降，提高铝电解槽的电能效率，降低磁场对铝电解生产稳定性的影响，达到节能的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：一种铝电解槽阴极结构，它包括槽壳和内衬，内衬主要由阴极炭块、侧部内衬、底部内衬以及捣固糊构成，同一电解槽内的阴极炭块由高、低两种阴极炭块排列而成，使阴极上表面凹凸不平，阴极钢棒水平安装在阴极炭块的底部，阴极钢棒从电解槽的侧部穿出。

所述的阴极炭块上表面开有凹槽。

所述的凹槽数量为1～20个。

所述的凹槽横向截面形状为方形、梯形、三角形或圆形等。

所述的阴极炭块为方形，每组阴极炭块中安装1～4根阴极钢棒。

所述的阴极钢棒的横向截面形状可以为圆形、椭圆形或矩形。

所述的阴极炭块通过炭间糊连成一体，阴极炭块之间的高度差在20～400mm之间。

所述的阴极炭块的高度可以为300～700mm之间，宽度可以与阳极炭块保持一致。

所述的阴极炭块的高度可以为300～700mm之间，阴极炭块的宽度在250～800mm之间的阴极炭块。

所述的阴极炭块中高阴极炭块与低阴极炭块是呈高、低、高、低交替排列。

所述的阴极炭块中高阴极炭块与低阴极炭块是呈低、低、高、低、低、高交替排列。

所述的阴极炭块中高阴极炭块与低阴极炭块是高、低块之间的任何排列。

所述的阴极炭块下面的底部内衬为耐火保温材料。

所述的阴极炭块的端部与侧部内衬之间由浇注料和周围糊捣固连接。

所述的阴极炭块的上表面是平面。

本实用新型的特点和效果如下：

本实用新型铝电解槽：由于其阴极结构的特点，阴极炭块高度不同，从而导致阴极上表面凹凸不平，巨大的铝液池被分割成数个小的区域，有效地束缚了铝液由于受到电磁力的作用而产生的流动和波动，提高了电解槽的稳定性，因此铝液高度可以保持很低，高出凸起的阴极炭块几厘米即可，极距也可以显著降低，可以使极距从传统电解槽的4.5～5cm左右降到2.5～4cm或更低。

由于保持了较低的铝液水平，在电解槽出铝时，容易造成出铝口位置的铝量不足，使电解质进入出铝装置，为了解决此问题，可以适当增大出铝端的加工面，同时在阴极炭块上表面开沟槽，为铝液提供汇集通道。

本实用新型由于采用上述阴极结构，降低了极距，提高了电能利用率，大大降低了磁场对铝电解生产稳定性的影响。

附图说明

图1是本实用新型铝电解槽阴极结构高、低阴极炭块交错排列的结构示意图。