[发明专利]一种铝电解连续预焙阳极生产方法及结构

说明书

本发明公开了一种铝电解连续预焙阳极生产方法。包括栓柱螺母可调整中空灌注、铝水浇铸‑‑机械复合式钢爪、阳极炭块、阳极炭块的粘接方法和栓柱螺母可调整中空灌注、铝水浇铸‑‑机械复合式钢爪与阳极炭块配合使用的保温方式。本发明的阳极炭块被消耗，连接阳极新阳极炭块，再消耗，再连接新阳极炭块的循环中，实现本发明的连续预焙阳极生产方法生产，且降低了阳极组件的电阻率，中空灌注、铝水浇铸‑‑机械复合式钢爪及阳极炭块使用方便，新、旧两块阳极炭块粘接牢固可靠，新、旧阳极炭块之间电阻小，降低电解能耗，消除了残极，连接方便安全，保温效果好，热能损失小，能大幅降低电解槽的电耗，生产成本低的有益效果。

技术领域

本发明涉及一种铝电解连续预焙阳极生产方法及结构，属于铝电解连续预焙阳极技术领域。

背景技术

一、现有的预焙阳极电解铝生产中，阳极钢爪与阳极炭块全部采用磷生铁浇铸式连接，在预焙阳极炭块导电方向的上表面设有2～4个直径为160～180mm，深为80～110mm的圆槽，俗称炭碗，在阳极组装时，炭碗用来安放阳极爪头，用磷生铁将阳极爪头浇铸在炭碗中，钢爪头和铝导电杆通过铝钢爆炸焊连接，这样阳极导电杆和阳极炭块连为一体，组成阳极炭块组件。

在磷生铁浇铸式连接中，磷生铁浇铸时的温度将近1700℃，虽然磷生铁是钢铁中膨胀系数最小的。但还是远大于阳极炭块的膨胀系数。磷生铁的膨胀系数约为15～16×10^-5/度，阳极炭块的膨胀系数为3.7～4.0×10^-6 /度，两者相差三十余倍，所以电解槽上磷生铁的收缩与炭碗之间有一定的间隙，造成磷生铁与炭碗之间的电压降约为150mV。

现有的阳极钢爪都由钢水整体浇注而成，且为实心结构。由钢爪头（与爆炸片连接部分）、钢爪横梁和2-8个钢爪脚构成，钢爪脚均为实心圆柱体，电阻率较高，造成电流空耗过大。电解铝生产最大的成本为电费，目前该阳极钢爪主要原材料为A3钢，而现阳极钢爪采用的A3钢的电阻率在常温下为20×10^-8欧.米，而铝的电阻率为2.82×10^-8欧.米，铝的电阻率是A3钢的14.1%；若在生产过程中，温度升高至800℃时，A3钢的阳极钢爪的电阻率为118×10^-8Ω.欧.米，而铝的电阻率为12.39×10^-8欧.米，由此可见，在800℃时，铝的电阻率只有A3钢的10.5%。现有阳极组件由铝导杆、爆炸片、阳极钢爪、浇铸在炭碗中的磷生铁和阳极炭块五部分共同组成。在电解铝生产过程中其中铝导杆与电解槽横母线的压降为27mv、铝导杆压降为11mv、爆炸片压降为36mv、钢爪压降为13mv，磷生铁与炭碗间的压降为150mv、阳极炭块的压降为140mv，整个阳极组件总压降为377mv，现在每吨铝耗电量约为13000度。现有阳极组件电损高达1225度/吨.铝，阳极组件节电潜力巨大。

本发明申请人在申请了一系列的连续阳极专利基础上，对阳极钢爪和阳极炭块进行了改造，连续阳极炭块不需要阳极炭块消耗到很薄，所以不需要担心阳极钢爪会因高温烧蚀、变形、损坏。

本发明人之前发明的Т形、L形紧固螺栓钢爪和浇铸--机械式复合钢爪的平之框架联动、平直转轴联动钢爪的共同问题（T形所对专利号为291610104972.4、L形所对专利号为201610526791.0、框架、联动所对专利号为201710088066.4）。没有调整能力，不能适应各种变形、连接精度低、阳极导杆、钢爪、阳极炭块重量大、尺寸大等因素带来的阳极炭块水平与导杆垂直不能兼顾的致命问题。连续预焙阳极电解铝生产对阳极炭块的水平度和导杆的垂直度同时要求高是客观生产要求决定的。一般要求在新、旧阳极炭块对接时，锁定导杆后，新、旧阳极炭块的水平最大间隙小于2mm为宜。阳极炭块变形、带导杆的阳极钢爪组件尺寸大，使用过程中的铝导杆、钢爪变形等都是客观存在的问题。

Т形、L形紧固螺栓的作用是紧固阳极炭块和钢爪的导电面，同时负责阳极炭块与钢爪的钢性连接，从设计原理上和设计思想上就不具备兼顾调整阳极炭块水平度和导杆垂直度的调整功能。