[实用新型]一种惰性电极的铝电解槽结构

说明书

本实用新型涉及一种铝电解技术，特别是一种铝电解槽结构。

现行铝电解槽的电极由碳素材料制成，阳极为块状，阴极由碳块砌成并与槽体联成一体。阴、阳极水平方向平行配置。由于炭阳极不断消耗，需不断调整极距和更换阳极，增加了额外的操作费用。且炭块消耗不匀，实际上难以保持极距一致。在炭阴极上，铝液对其湿润不良，故一般须保持在20～30厘米厚度。由于铝液波动和搅动，使极距不得不保持在4～5厘米，消耗在此间的电压降约占总槽电压的40％。

若采用惰性电极并相应地改善槽结构，有可能节电20％以上。美国专利3，930，967中公开了一种双极性惰性电极的电解槽结构，但此法在制造工艺上难以使阴、阳极两类不同性质的材料牢固地联接在一起。在使用时，阴极上析出的铝很容易腐蚀同一电极上的阳极材料。电极与槽体相连，全部没入电解液中，使得难以掌握其工作情况，且只有在停槽时才能更换电极，无法满足处理突发事故的要求。制造成本亦较高。

本实用新型的目的是提供一种惰性电极的铝电解槽结构，便于制造、安装和在生产中更换，并使槽体更为紧凑，有利于缩短极距、降低电压损失。

实现本实用新型的电解槽主要由槽体、电极构成，其结构要点是：（1）电极均制成平板状，阴极由TiB₂及其组合物构成，阳极由惰性或碳素材料构成。（2）电极竖直悬放在电解槽内，电极的上端设有可导电的联接杆从上面固定，使电极与槽体相分离。（3）电极表面相互平行，槽体内至少设有一组以阳－阴－阳方式排列的电极，用此方式在同一槽内也可安装多组电极，即阳－阴－阳－阴……阳。（4）单个阳极的面积小于阴极，但在一组电极中，阳极面积之和应大于阴极。阴极与阳极之间的距离为1.8～3.5厘米。（5）槽体由碳素材料或惰性材料制成的长方形或方形槽体，槽的内壁至电极表面的距离应大于极距。槽底部设有下凹的铝穴正对于阴极下端。

此种槽结构的优点是：（1）板状电极易于大规模制造，并可节省原料，以同样数量的原料可获得较多的工作表面。（2）阳极气体易于排出，有利于降低超电压和缩短极距，节省槽电压0.4～1.0V。（3）阳极不易受到阴极铝的腐蚀。（4）电极系统便于安装，可在不停槽的工作状态下调整和更换。（5）槽体与阴极分离，可延长其寿命。（6）槽体紧凑，占地少，制造和运行费用较低。（7）可避免“沉淀”造成的危害。

下面结合一实施例附图对本实用新型作进一步描述。图1为本实用新型电解槽结构示意图。

参照附图1所示：在电解槽〔8〕内，有两个阳极〔5〕和一个阴极〔3〕。电极为平板状其上端分别装有连接杆〔1〕，借此将电极分别平行、垂直悬放在槽内电解质溶液〔6〕中。槽底部正对于阴极〔3〕下端设有一个铝穴〔7〕，其内壁衬有绝缘耐蚀材料〔10〕。产物铝层〔4〕牢牢粘附在阴极〔3〕的表面上，新生铝会顺势淌入铝穴〔9〕中。槽内壁和上表面有电解质和氧化铝构成的结壳〔2〕和〔7〕。

在采用上述结构的100A电解槽中，当电解质组成为2.4NaF·AlF₃＋4％Al₂O₃＋6％MgF₂、温度为930℃、极距1.9～2.1厘米时，电流效率可达88～92％。