[发明专利]一种能降低铝电解槽阴极铝液内水平电流的阴极炭块结构

说明书

技术领域

本发明属于铝电解技术领域，特别涉及一种能降低铝电解槽阴极铝液内水平电流的阴极炭块结构。

背景技术

现行工业铝电解槽内阴极铝液中的水平电流，特别是沿电解槽阴极炭块纵向方向的水平电流与电解槽内垂直磁场的作用是导致电解槽内阴极铝液面不稳定的重要原因之一。由于电解槽阴极铝液面的不稳定，不仅增加电解槽内铝的溶解损失，使电流效率降低，而且使电解槽阴极和阴极之间的有效极距降低。

为了减少电解槽内阴极铝液中的水平电流，人们不仅在提高电解槽母线的设计水平，尽可能降低电解槽内的垂直磁场方面作了很多工作，而且在改变电解槽阴极钢棒和阴极钢棒与阴极炭块的连接结构也都作了很多工作。其中比较有代表性的是中国专利“一种大幅度降低铝电解槽铝液中水平电流的结构”（杨晓东等，申请号为201020566373）提出的一种铝电解槽阴极钢棒结构，该结构具有能改进和降低电解槽内铝液水平电流，提高电解槽稳定性的效果；然而该技术操作复杂，阴极钢棒内分割缝内所使用的分隔材料和靠近阴极炭块边部的阴极钢棒的下部分所使用的绝缘材料的抗电解槽的磨蚀性是一个未经实践检验的问题，一旦电解质或铝液渗入或漏入这些部位可能会对阴极钢棒的破坏和电解槽的寿命产生影响。

发明内容

针对现有阴极炭块结构存在的上述问题，本发明提供一种能降低铝电解槽阴极铝液内水平电流的阴极炭块结构，通过阴极炭块的上表面结构的改变，使电解过程中由电解质出来的电解电流能够垂直经由铝液进入阴极炭块，达到消除或减少铝液内水平电流的效果。

本发明的能降低铝电解槽阴极铝液内水平电流的阴极炭块结构包括阴极炭块和阴极钢棒，其中阴极炭块顶面的纵向截面呈倒梯形结构或倒三角形结构，阴极炭块顶面上设有凸台或不设有凸台；当阴极炭块顶面的纵向截面呈倒梯形结构时，阴极炭块顶面分为三段，其中中间段与阴极炭块底面平行，中间段两边为对称的倾斜段，倾斜段两端的垂直高度差为阴极炭块轴向长度的1%~6%；当阴极炭块顶面的纵向截面呈倒三角形结构时，阴极炭块顶面分为两个对称的倾斜段，倾斜段两端的垂直高度差为阴极炭块轴向长度的1%~6%。

上述结构中，当阴极炭块顶面上设有凸台时，每个倾斜段上各设有一个长凸台，或每个倾斜段上各设有2~5个短凸台，或每个倾斜段上各设有2~5个直径在20~30cm圆柱形凸台，或每个倾斜段上各设有2~5个边长在20~30cm方柱形凸台；同一个倾斜段上有2个以上的凸台时，各凸台沿倾斜段的轴线均匀分布。

上述结构中，当每个倾斜段上设有一个长凸台时，长凸台的纵向长度方向与倾斜段的纵向长度方向平行，长凸台端部与阴极炭块端部的距离为5~30cm，同一阴极炭块上两个长凸台的间距为3~20cm，长凸台的两侧与阴极炭块两侧的距离为10~20cm。

上述结构中，当每个倾斜上设有短凸台时，短凸台在长度方向上的轴线与阴极炭块在长度方向的轴线垂直，阴极炭块中部的相邻两个短凸台的间距为5~20cm，短凸台的两端与阴极炭块的侧边的间距为10~20cm，短凸台的宽度为20~30cm。

上述结构中，所述的中间段的长度≤20cm。

上述结构中，当阴极炭块顶面设有凸台时，凸台的高度为9~15cm。

上述结构中，所述的阴极炭块底部开设有2个贯通的钢棒槽或4个排成两排的钢棒槽，每个钢棒槽内设有阴极钢棒；阴极钢棒和钢棒槽之间的空隙用捣固糊捣固。

上述结构中，所述的阴极炭块顶面的纵向截面呈倒梯形结构或倒三角形结构；且当阴极炭块顶面的纵向截面呈倒梯形结构时，其中间段的长度≤20cm；当中间段的长度为0时，阴极炭块顶面的纵向截面即成为三角形结构。

上述结构中，当阴极炭块顶面设有凸台时，凸台与阴极炭块为一体结构或镶嵌在阴极炭块的顶面上；当凸台镶嵌在阴极炭块顶面时，阴极炭块表面设有镶嵌槽，凸台通过捣固糊固定在镶嵌槽内。

本发明的能降低铝电解槽阴极铝液内水平电流的阴极炭块结构采用的阴极炭块上表面的两端向中心逐渐倾斜的坑形面，取代传统的水平面，使电解过程中电解槽内经由电解质出来的垂直方向的电解电流再垂直地通过铝液进入阴极炭块，从而达到消除或大大减少电解槽阴极铝液内水平电流的目的。本发明不仅适用于阴极炭块表面没有凸台的电解槽，也适用于阴极炭块表面有凸台的异形阴极结构电解槽的阴极炭块，还适用于阴极炭块表面有TiB2/C复合材料涂层的阴极结构电解槽。

附图说明

图1 为本发明实施例1的能降低铝电解槽阴极铝液内水平电流的阴极炭块结构正视剖面结构示意图；