[发明专利]铝电解槽壁内衬炭块

说明书

本发明涉及铝电解槽壁的构造，具体是对铝电解槽壁内衬炭块的改进。

以往，工业铝大都采用霍尔-埃鲁特法生产，它是对冰晶石（Na₃AlF₆）熔盐为主的溶剂通以直流电，还原其中熔解的氧化铝制得液态金属铝。其电解槽壁内衬是用一层或双层380（长）×115（宽）×550（高）尺寸的炭块砌筑的。使用这种炭块蚀损速度快，易漏槽，寿命较短，有的槽仅使用两年左右就要停产大修，严重影响了铝厂的经济效益。这已成为铝电解行业长期以来急待解决的技术难题。

本发明的任务是解决上述存在的问题，通过采用一种新炭块，使电解槽壁不漏、耐蚀、寿命长，满足人们长期的渴望。

本发明是以下述技术措施实施的：电解槽壁内衬炭块有左右两个砌筑面，在其中一个或二个砌筑面上设有一个或一个以上通长的纵向凹槽。这里所说的纵向凹槽也可以理解为砌筑面的顶边和底边上任意两点连线所确定的方向。在使用时，按常规方法将砌筑面对合后，再从上往下向凹槽中填紧填充材料（称为“避流栓”），如炭素材料或者其它耐高温耐腐蚀不污染铝液的材料等。凹槽也可以是半圆柱面形;最好为上大下小的半圆锥面形，以便操作，或放入予制好的“楔子”（避流栓）。为了避免砌筑面处严重蚀损、减少泄漏的机会，可以减少砌筑面，即将炭块长度尺寸加大，使炭块长度尺寸为700-1800mm，最好为760-1200mm。这样也方便工人抬、吊、砌筑，减少砌筑工时。

为了进一步解决蚀漏，延长使用寿命，还可进一步改善炭块的微观结构和材质。方法是将焙烧后的炭块用沥青和/或糠醛树脂浸渍渗透。这样可使炭衬的气孔大大减少，密度提高，更耐蚀;或将炭块的组份改进为：具有铝电解槽废阴极炭块和/或无烟煤30-70%，冶金焦和/或沥青焦30-70%（重量比），粒度均不大于20mm，外加粘结剂Al（H₂PO₄）₃（即磷酸二氢铝）10-25%，或煤沥青和/或煤焦油10-25%。为增加耐冲击性和绝缘性，还可外加碳化硅或硅1.0-33%，粒度不大于3mm。还可外加炭纤维0.02-1%和/或炭黑2-10%。外加石墨10-20%。上述组份的内衬炭块为焙烧型或自焙型均可。

焙烧炭块的性能指标为：

比电阻  耐压强度  体积密度  真密度

（Ωmm²/m） （MPa） （g/cm³） （g/cm³）

80-210  30-45  1.56-1.88  1.90-2.41

本发明解决了铝电解槽壁的蚀漏问题，延长了其使用寿命，可大大节约材料及维修工时，提高经济效益。

以下是本发明的一个实施例（但不作为对本发明的限制）

图1是本发明的结构状态示意图。

图2是60KA铝电解槽采用大型槽壁内衬炭块总体结构示意图。

参见图1，长度（a）为1200mm，高（h）为槽内衬高（此处为550mm），宽（b）为130mm，R＝25mm。

炭块材料配比如下：

原料  粒度  重量比（%）

废旧炭块  10-0.5  59.0

沥青焦  0.5-0  41

SiC  0.15-0  10.0（外加）

煤沥青  18.0（外加）

炭纤维  5-3  0.05（外加）

工业炉焙烧时间300小时，最高焙烧温度1000℃。测得性能指标如下：

比电阻  耐压强度  体积密度  真密度

（Ωmm²/m） （MPa） （g/cm³） （g/cm³）

93  33.0  1.61  2.01

与普通内衬炭块砌槽用量情况比较如下表所示：

铝电  普通内衬炭块  大型内衬炭块

解槽 规格 块数 缝数 规格 块数 缝数 (大型块砌缝)/(普通块砌缝) ×100%

30KA  115×380  30  30  130×1200  10  10  33.3

×550  ×550

60KA  115×380  40  40  130×1200  16  16  40.0

×550  ×550

图2中，槽壳1与耐火层3的中间是填料层2，内衬炭块4与角部块5的砌筑面凹槽对合成的空间内填入“避流栓”6，封闭铝电解液外流。该电解槽耐蚀损，耐冲蚀，不漏铝电解液，铝槽寿命延长30%以上。从而避免了生产厂家因小修及大修频繁造成很大的经济损失。