[实用新型]设置有加热装置的铝电解槽

说明书

技术领域：设置有加热装置的铝电解槽提供了一种新型的铝电解槽下部阴极熔池内衬槽体结构，主要应用于铝电解槽的制造安装与生产。

技术背景：先通用的铝电解槽阴极槽体结构主要由电解槽钢壳体，阴极导电内衬层即阴极碳块和阴极钢棒、阴极内衬熔池侧部炉墙和阴极导电层底部保温防渗漏层等部件构造砌筑而成。

现通用的铝电解生产工艺是在电解槽中，采用低压直流的大电流，用阳极导电，将电解质用其电阻加热至950℃左右的热溶解温度后，致使氧化铝在电解质中进行电解生成铝液，利用铝液的密度大于熔融电解质密度的特点，使铝液沉聚在阴极内衬上表面的热电化学反应过程。

现有的电解工艺由于氧化铝要在铝电解槽熔池内的热熔融状态的电解质中才能进行化学分解，其用于电解的电能的一部分电能首先要转换成电阻热能，将由冰晶石氟化盐等物质组成的电解质进行加熔解并达到一定的分解平衡温度后，才能保证氧化铝在电解质中进行化学分解。

现有的铝电解工艺和铝电解槽结构在铝电解的热能量平衡上主要存在以下缺点：

这种在现有的电解铝工艺和现通用的铝电解槽，采用的是利用低电压大电流先对电解质进行电阻加热，当电解质满足氧化铝分解温度，达到一定的热平衡条件是，才能对氧化铝实施电解的生产方式，需要耗费大量的经过其它能源转换成来的电能，平均吨铝电耗在13500kwh，折合标煤约5吨左右，现通用的铝电解槽和铝电解工艺对电解质采用电阻加热熔解的方式，其综合耗能较高。

为了解决电解铝耗电较多的问题，国内外电解铝行业都在寻求新的技术工艺与能源消耗方式，如用火法冶炼，试图解决此问题，但一直没有成功，其主要原因是氧化铝只有在热熔融态下电解质中，才能进行电解化学反应，电解质的热平衡和电解质的电化学分解这两个必备的约束条件，即电解质的热熔融的温度与氧化铝电分解的有机统一，由于电解质的化学侵蚀性较强，其工艺装备很难达到并满足其工况条件，所以一直没有实现。

现有的电解铝槽由于采用大电流进行电解，其强大的电流，会产生强大的磁场，其磁场的能量不仅会加大电能的消耗，而且会使电解槽内的液态铝液和电解质极距产生冲击波动，为了稳定电解质极距区域的电解条件，不得已就得加高极距的设定，加大电解槽的电压设定，又增加了电能损耗。

发明内容：为了解决电解铝耗电较多的问题，减少能源在转换成过程中的损失，利用其它能源进行电解铝的生产，降低电解铝的电能消耗成本，本发明依据铝电解生产工艺需要进行加热和电化学分解的工艺特点，提出一种新的电解铝生产技术工艺方案，即用其它加热能源对铝电解槽内的物质，包括电解质、阴极碳块、保温材料实施热能量供给或热能补充，保证电解槽热平衡工艺状况的实现；用大电流作为能源，提供氧化铝在电解质中进行化学分解反应的能量的生产工艺方案。并依据上述技术工艺方案，发明创新了一种设置有加热装置的铝电解槽，以保证其工艺技术方案的实现。

设置有加热装置的铝电解槽，其技术方案是：在铝电解槽上设置构造安装上铝电解槽加热装置，利用燃烧物质产生的热能或传导物质释放出的热能，通过其加热装置即加热管道或加热炉窑，对铝电解槽内的耗热物质材料部件即铝液、电解质以及阴极导电体——阴极碳块、保温构筑材料部件进行直接加热或补充热量，用减少或降低铝电解槽生产的的热平衡电阻耗的方法，达到实现减少铝电解生产耗电的目的。

设置有加热装置的铝电解槽，其加热装置主要由设置在铝电解槽阴极导电内衬层或保温层内的加热管道或加热炉窑所构成，加热装置设置有调节控制系统，以便根据铝电解槽的电解工况设定条件的变化调节控制加热量。

设置有加热装置的铝电解槽，其加热装置主要由设置在铝电解槽阴极导电内衬层或保温层内的加热管道可与设置在铝电解槽内的内置式加热燃烧器或设置在铝电解槽外的外置式加热燃烧器连接，加热燃烧器是铝电解槽加热装置的部件，其燃烧物质产生的热能通过加热管道对铝电解槽内的材料部件进行加热。

设置有加热装置的铝电解槽，其加热装置的加热管道，采用金属管道制造时，构造安装在阴极导电体内或阴极保温层内，其金属管道的断面为圆管式、方管式或箱腔式结构；铝电解槽加热装置的为加热炉窑时，采用耐火材料作为构件，构筑在阴极内衬底部的保温层内，其结构为通长火道式箱腔炉膛式结构。

设置有加热装置的铝电解槽，其加热装置的加热管道，构造在电解槽阴极导电体或保温层内时，可沿电解槽中心线方向平行布置或垂直布置或交叉布置。

设置有加热装置的铝电解槽，其加热装置的加热管道或加热炉窑，其轴线方向可沿铝电解槽串联大母线的走向布置，同时串联构造在若干台铝电解槽的底部，当启动燃烧加热时，可对多台铝电解槽实施加热。