[发明专利]用于在Hall-Héroult类型电解槽中生产铝的电解过程中使用的阳极以及制造该阳极的方法

说明书

一种用于在Hall‑Héroult类型的电解槽中生产铝的电解过程中使用的阳极，所述阳极包括与电流引导部连接的煅烧碳质材料本体或块(120；20)，其中所述电流引导部与阳极杆(103；3)连接并且还是阳极悬架(101；1)的部分。电流引导部包括具有竖直定向的插接板(105、105”’，5、5’)的至少一个金属悬挂板(104；4、4’)，所述竖直定向的插接板通过它们的下部部分而至少部分地嵌入在碳质材料块(120；20)的顶部中的对应的凹部(113、113””；13、13’；100、100’)中并且进一步由机械固定装置(108；8；14、16)所连接。所述凹部比插接板宽并且仅填充有导电颗粒材料。本发明还描述了一种用于在阳极顶部中加工底切凹部(10)以将阳极块(20)机械地固定到电流引导部上的突出部(8)的方法。

技术领域

本发明涉及阳极以及制造该阳极的方法。特别地，本发明涉及用于在Hall-Héroult类型的电解槽中电解生产铝的预焙阳极。

背景技术

通常，预焙阳极被固定到形成阳极悬架的一部分的销钉。碳基阳极块具有预形成的孔，所述预形成的孔允许销钉进入到所述孔中。通过将熔化的铸铁倾倒入每个单独的销钉和阳极中对应的孔之间的环形空间中，执行销钉和阳极之间的固定。阳极悬架还包括具有销钉的阳极轭爪，所述阳极轭爪进一步被阳极杆悬挂，所述阳极杆在其上部被附接到阳极梁。在阳极杆和轭爪之间常常存在有双金属的连接件。

使用熔化的铸铁对熔模(例如能够熔化铸铁的烘箱)和对应的分配系统和倾倒系统有一些影响。对于阳极，销钉在一些技术中被预热。

由于预焙阳极所包括的碳材料的消耗，通常在电解槽中约30天后预焙阳极磨损。然后必须替换所述预焙阳极。磨损的阳极(端部)被转移到这样的设备，在所述设备处通过将阳极的剩余材料与铸铁残余物一起移除来清洁阳极悬架的销钉。通常，通过使用机械翻新工具来执行。

装配新的阳极以及移除磨损阳极的端部的操作是耗时并且昂贵的。

US4574019涉及通过使用粘合体将两个阳极块附接到阳极悬挂装置的过程，所述阳极悬挂装置包括两个铲片或者两个销钉。该粘合体应当具有强的机械性能并且至少在900℃至1000℃之间具有良好的导电性能。粘合体可以是固体的混合物、粘合剂和硬化剂。所述固体可以由金属粉末(比如铁、铜或铝)来体现。金属的颗粒尺寸应当最大为5mm。这种类型的接触体在EP0027534中被进一步描述。

发明内容

根据本申请人所拥有的EP2242976A1，所施加的导电颗粒仅在电流引导部和阳极中的煅烧的碳质材料之间作为填充材料存在。仅使用导电颗粒而不使用硬化基体有助于导电颗粒的再利用。所述专利文献也已经阐述了，对于根据该解决方案的插接(rodded)的阳极，电阻降低。

通过本发明，由于轭爪的新颖设计，阳极压降被进一步降低。

首先，在一个实施例中，轭爪包括至少两个三角形的悬挂板，其中所述悬挂板的上部部分、中间部分被附接在阳极杆的下部部分处。所述悬挂板的下部部分以及插接板在碳质阳极块的上部部分中形成的凹部中被附接，并且所述悬挂板的下部部分以及插接板能够在一个实施例中根据如EP2242976A1中所示的相同的原理而被插接。可以说，通过其中导电插接材料仅包括导电颗粒的组合，电流引导部和煅烧碳质材料的本体被各种机械固定装置所连接。

轭爪的板可以是覆层材料或复合材料，优选地与夹层结构的材料类似，所述覆层材料或复合材料还能够降低压降并且还维持不同的热性能。重要的优点是，这可以导致更少的热量损失和更低的压降。可能以这样的方式设计轭爪，所述方式使得当替换通常使用的轭爪时，使得轭爪相对于电解槽中的热平衡是“中性”的。