[发明专利]带有排气通道的异形结构铝电解槽阳极炭块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝电解技术领域，特别涉及一种带有排气通道的异形结构铝电解槽阳极炭块 

背景技术

对工业铝电解槽来说，有两个重要的技术经济指标，一个是电流效率，一个是直流电耗，两个指标虽然概念不同，但关系密切，铝电解的电流效率CE(％)与直流电耗W(kWh/t-Al)之间的关系可用如下公式来表示： 

式中V_平为铝电解的平均槽电压，由此公式可以看出，电解槽电流效率每提高1％，可使直流电耗降低150kWh/t铝左右，同时使铝产量增加1％；而槽电压降低0.1伏，能使直流电耗降低300kWh/t铝左右。 

众所周知，铝电解槽内电流效率的降低是由于溶解在电解质熔体内的金属铝与阳极产生并排放出的CO₂发生的所谓铝的二次反应引起的，这就意味着电解槽的阳极越大，阳极气体从阳极底掌下放出，然后逸出于电解质表面所引起的路程越长，与电解质熔体中金属铝发生的铝的二次反应就越多，造成电流效率损失也就越大。因此，让铝电解槽中阳极底掌表面生成的CO₂气体能够快速地从阳极底掌表面逸出，缩短CO₂在电解质中的停留时间则可以大大提高铝电解槽的电流效率。 

基于上述理论，美国人发明了一种在电解槽的纵向方向从阳极底掌表面向上开2个沟槽的电解槽阳极技术，其目的是为了让电解槽阳极底掌下生成的阳极气体能部分地从沟槽中逸出来，以达到减少阳极气体与铝的二次反应的目的，这种电解槽阳极底掌上的沟槽的深度为200～250mm。然而由于这种沟槽太浅，在大部分的阳极工作时间内，其沟槽全部浸没在电解质熔体中，致使阳极气体在电解质熔体中的行程并没有缩短，其所受的阻力也没有减小，因此，其提高电解槽电流效率或降低电耗的效果并不明显。 

其后，为了改进这种情况，人们又发明了其它结构型式的铝电解槽阳极技术，这其中包括李劼等人的1个阳极导杆、4个钢爪、4个小阳极的铝电解槽阳极技术，冯乃祥和彭建平发明的1个阳极导杆、8个钢爪、4个以上小阳极的专利技术；这些专利技术在工业上能够实施的话，固然对提高阳极气体的排放速度，提高电解槽的电流效率有好处，但是实际在运行过程中发现，这种单个小阳极技术，在电解槽上容易造成阳极的脱落，这种脱落是由于没有来 自于阳极钢爪之上的横梁在电解槽上表的高温情况下所产生的膨胀力对阳极炭碗横向作用力的支撑所致，因此开发一种有利于阳极快速排气的技术是目前急需解决的问题。 

发明内容

针对现有铝电解槽阳极在排气上存在的上述问题，本发明提供一种带有排气通道的异形结构铝电解槽阳极炭块及其制备方法，通过在炭阳极单个阳极炭块炭碗之间设置凹槽，凹槽通过通孔与阳极炭块底部的沟槽连通，使阳极炭块在工作时阳极产生的气体排放畅通均匀，减少气体从电解质中逸出对阴极铝液波动影响，既能避免阳极脱落，又能使气体从阳极底掌表面快速排出。 

本发明的带有排气通道的异形结构铝电解槽炭阳极的阳极炭块的顶面边部设有倒角，顶面上均匀分布有一排或两排炭碗，每排炭碗沿阳极炭块纵向排列，由3～5个炭碗组成；其中炭碗之间设有凹槽，阳极炭块底部设有沟槽；其中凹槽底部设有通孔与阳极炭块底部的沟槽连通。 

上述的阳极炭块中，当阳极炭块顶面上设有一排炭碗时，相邻两个炭碗之间设有横向凹槽；当阳极炭块顶面上设有两排炭碗时，在两排炭碗之间设有纵向凹槽，或者同一排的相邻两个炭碗之间设有横向凹槽并且在两排炭碗之间设有纵向凹槽，当同时设有横向凹槽和纵向凹槽时，横向凹槽与纵向凹槽连通。 

上述的沟槽位于与每个凹槽在阳极炭块底面相对应的位置；每个凹槽底部设有至少一个通孔与该凹槽相对应的沟槽连通。 

上述的横向凹槽的轴线与阳极炭块的纵向轴线垂直，横向凹槽的轴线位于相邻两个炭碗正中，横向凹槽的两端通到阳极炭块两个长边上的倒角上；上述的纵向凹槽的轴线与阳极炭块的轴线平行；纵向凹槽位于相邻两排炭碗正中，纵向凹槽的两端通到阳极炭块两个短边上的倒角上。 

上述的沟槽的顶部距阳极炭块顶部高度为20～50cm，沟槽的底部通到阳极炭块的底表面，其中与横向凹槽相对应的沟槽为横向沟槽，与纵向凹槽相对应的沟槽为纵向沟槽，横向沟槽的长度与阳极炭块宽度相等，纵向沟槽的长度与阳极炭块长度相等，各沟槽的宽度为1.0～3.5cm。 

上述的凹槽的横截面为倒置的等腰三角形或倒置的等腰梯形，凹槽高度为3～10cm；当凹槽的横截面为倒置的等腰三角形时，该凹槽顶面的宽度为3～10cm；当凹槽的横截面为倒置的等腰梯形时，该凹槽的顶面宽度为5～10cm，底面的宽度为3～8cm。