[实用新型]一种适用于铝电解槽的阴极挡铝墙

说明书

技术领域

本实用新型涉及铝电解技术，具体说是涉及一种适用于铝电解槽的阴极挡铝墙。

背景技术

在国内电解铝行业目前的技术水平下，铝电解的电能利用率只有不到50％，也就是说真正用于电解反应和将常温原材料加热到电解温度所需的能量，只占到实际电耗的50％，其余的能量均通过散热损失掉了。而与此同时，由于电解槽的大型化，单位散热面积的发热量越来越大，如何将更多的热量散发出去，已经成为电解槽热平衡设计的重要课题。这就存在一个悖论，一方面电解槽的能量利用率很低，大多数能量都散发损失掉了，另一方面，又不能通过加强保温来减少能量的损失，反而还要加强散热以维持电解槽的热平衡。出现这一问题的根本原因在于，电解槽自身的电阻较大，电流通过时产生的压降较高，发热量远远大于实际加热物料所需能量。因而提高电解槽能量利用率的根本途径只能是降低槽电阻，即降低槽电压。电解槽的压降主要由母线压降、阳极压降、电解质压降、分解电压、阴极压降和效应分摊组成，在现有技术条件下，电解质压降是有可能进一步降低的。

电解质压降主要由极距控制，目前电解槽的极距一般控制在4-5cm。由于电解槽中强大电流产生的磁场作用，槽中的铝液是按一定规律流动的，因而铝液表面必然会产生波动，并随铝液流速增大而加剧。有文献表明，铝液的波动在2cm左右，如果铝液不波动，生产中极距就可以降低2cm，对应的槽电压将降低约700mv，节能效果将非常显著。

为了解决上述问题，有人发明了异形阴极技术(如图1所示，详见中国专利200710010523.4)，该专利技术采用在阴极表面形成若干凸起，阻挡铝液流动的方式降低铝液波动，进而降低极距和槽电压，起到节能降耗的作用。该方法经有关企业试验，结果表明槽电压由4.1v降至3.8-3.9v，槽况运行稳定，吨铝节电700-800度，节能效果相当可观。但是在实际应用过程中还存在大量的工程化难题。一个是这种异型的阴极只能在新电解槽或者在电解槽大修时才能采用。电解槽的使用寿命一般在5-7年，使得大量正在生产的电解槽需要在多年以后才能启用该项技术。另外，异形阴极凸台的寿命较难维持，经试验企业一年多的应用，已经有很多凸台被破坏掉了。当大量凸台破损后，不但不能起到降低铝液流速，减缓铝液波动的作用，反而加剧铝液的波动，使电解槽难以稳定运行，甚至影响整个电解槽的寿命。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适用于铝电解槽的阴极挡铝墙。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：

本实用新型的阴极挡铝墙是采用铝的氧化物加工烧结而成的长条形构件，且该长条形构件的横截面呈三角形结构或顶部呈弧形过渡的三角形结构。

为了不占压炭素阴极，不阻碍阴极电流正常导通，在所述长条形构件的底面上间隔设置有若干横向凹槽，所述横向凹槽的槽高小于长条形构件高度的2/3。

当然，本实用新型所述长条形构件的底面也可根据实际需要设计成平面结构。

本实用新型的中所述阴极挡铝墙的比重达到2.5以上。

本实用新型的中所述阴极挡铝墙采用平行于阴极炭块的方式安放在相应的阴极炭块的上方，形成阻碍铝液流动的障碍，减缓铝液流动。

根据不同槽型，本实用新型的中所述阴极挡铝墙的长度可在500mm-1500mm；挡铝墙断面的底宽100-180mm；高80-200mm；其材质可以是白刚玉、棕刚玉、高铝质或莫来石质；化学成分：氧化铝70％-99.9％；氧化硅小于30％；氧化铁小于2％；其他杂质总和小于1％。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的阴极挡铝墙可以在正常生产过程中进行更换使用，无需等到电解槽大修。也就是说，当挡铝墙破损时，可以从电解槽中捞出进行更换，不仅不会影响到整个电解槽的寿命，并可有效解决电解槽的节能降耗问题。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图。

图中序号：1′、钢制壳体，2′、石棉板，3′、保温材料，4′、上表面具有凸起的异型结构的槽底阴极碳块，5′、碳块，6′、炭素糊，7′、耐火混凝土，8′、阴极钢棒。

图2为本实用新型第一种实施方式的主视图。

图3是图2的横截面结构图。

图4为本实用新型第二种实施方式的主视图。

图5是图4的横截面结构图。

图6是加装有本实用新型的阴极挡铝墙的铝电解槽结构图。

图7是图6的俯视图。

图中6、图7中序号：1——电解槽内衬；2——阴极挡铝墙；3——阴极导电钢棒；4——阴极炭块；5——炭糊