[发明专利]表面为平面或V形面且有交错炭碗的阴极碳块及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝用炭素技术领域，特别涉及一种表面为平面或V形面且有交错炭碗的阴极碳块制备方法。

背景技术

铝是用冰晶石-氧化铝熔盐电解的方法生产的，铝电解消耗大量的电能，并在铝电解生产的成本中占有很大的比例，因此节电始终是铝电解工作者关注的重要研究课题。铝电解生产的电能消耗是由电解槽电压和电流效率两个重要技术参数所决定的。降低槽电压和提高电解槽的电流效率均可使铝电解生产的电耗降低。为了提高铝电解槽电流效率和降低槽电压，人们从母线的配置、电解槽工艺与技术特征等各方面做了大量的研究工作，发明了很多专利技术。近几年，冯乃祥等人为了提高电解槽阴极铝液面的稳定性发明了新型阴极结构的铝电解槽技术，在工业铝电解槽上得到了广泛应用，降低了铝电解的吨铝能耗。在此基础上冯乃祥等人又发明了其阴极表面具有柱型凸起的铝电解槽阴极碳块。然而这种阴极碳块的基体材料是用全石墨质和全石墨化的炭电极材料制作的，抗磨蚀能力差，且制作流程长，其上表面的凹槽都是用一个已经成型并焙烧过的一个规整长方体的碳块加工出来的，且凹槽内壁为螺纹形沟槽，使加工更为困难，这需要用特种加工设备进行加工，致使加工费用高，且浪费很多原材料，导致带有柱型凸起结构的阴极碳块成本高。若使用无烟煤基的碳块基体可以降低原材料的成本，但无烟煤基阴极碳块硬度大，加工更困难，致使具有圆柱型凸起的阴极结构铝电解槽技术的推广受到限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种表面为平面或V形面且有交错炭碗的阴极碳块及其制备方法。本发明表面为平面或V形面且有交错炭碗的阴极碳块及其制备方法按照以下步骤进行：

（1）配料：使用并按照与传统的阴极碳块相同的原料配方进行配料；

（2）混捏成型：将称好后的配料在200-300℃的混捏温度下混捏成糊后，用振动成型机将糊料振实成为密度为1.55-1.65g/cm³的实体；振实完毕后，提起重锤和箱模将振动成型好的生坯块体推出，此生坯块体便为其上表面具有交错炭碗，炭碗内壁有竖向斜槽的阴极炭块的生坯；

（3）焙烧：将振动成型制成的阴极碳块生坯冷却后放入环式阴极炭块焙烧炉中在1100-1250℃下焙烧；

（4）碳块加工：从焙烧炉中出来的阴极碳块出炉冷却后，清理表面和炭碗内粘附的炭粉和炭粒，按应用尺寸要求将表面和钢棒槽进行机械加工后便获得了可用于电解槽内砌筑的上表面具有交错炭碗的铝电解槽阴极碳块；

所述阴极炭块上表面为平面或V形面，上表面有7-21个内壁有竖向斜槽的炭碗，按两排分列在碳块上表面纵向方向中心线两侧，成交错排列，炭碗的深度为50-70mm，直径190-250mm；当应用的碳块宽度较宽时，阴极碳块上表面的炭碗可以在碳块上表面的纵向方向上成3排排列，每排4-7个炭碗，中间一排炭碗在阴极碳块上表面的中心线上，另外两排分列在中心线炭碗的两侧，三排炭碗在碳块上表面的纵向方向上互呈交错排列。

所述振动成型机上部重锤安装有与阴极表面炭碗大小和位置相对应的其外侧有竖向倾斜凸棱的凸柱。

本发明使用并按照与传统的阴极炭块的制作方法相同的原料和配方进行配料。

混捏成型过程中将称好的配料在200-300℃的混捏温度下混捏成糊；然后将糊料倒入振动成型机的箱模内；将倒入箱模内的糊料用耙勾耙平，然后放下重锤，振动成型机上部重锤安装有与阴极表面炭碗大小和位置相对应的凸柱；开启振动成型机，在振动成型机平台的大功率高频率的振动和上部重锤的压力下，使振动成型机平台上的箱模内的糊料振实成为密度为1.55-1.65g/cm³的实体，振实完毕后，提起重锤和箱模将振动成型好的生坯块体推出，此生坯块体便为其上表面具有交错炭碗的阴极炭块的生坯。

采用本发明的方法制备的上表面为平面或V形面且有交错炭碗，炭碗内壁有竖向斜槽的阴极碳块，其阴极碳块上表面的杯形炭碗是在阴极碳块成型过程中直接制取的，不需要再在热处理后的阴极碳块表面进行机械加工，这不仅使阴极表面炭碗的加工费用大大降低，而且节省了用机械加工方法制作阴极碳块的原料，制作流程简单，从而使阴极碳块的成本降低。

附图说明

图1为本发明的实施例1的表面为平面或V形面且有交错炭碗的阴极碳块的结构示意图。

图2为图1的A-A剖面图，

图3为图1的B-B剖面图，

图4为本发明的实施例2的表面为平面或V形面且有交错炭碗的阴极碳块的结构示意图，

图5为图4的A-A剖面图，