[实用新型]一种降低铝电解槽铝液中水平电流的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及霍尔-埃鲁电解法生产原铝，实施该工业生产方法的设备铝电解槽，具体地说，本实用新型涉及一种降低铝电解槽铝液中水平电流的结构。

背景技术

金属铝在工业上采用熔盐电解法进行生产，即电解溶解在熔融的冰晶石为主要成分的电解质中的氧化铝，目前主要采用的方法为霍尔-埃鲁(Hall-Heroult)电解法。

生产电解铝的直接设备为电解槽，电解槽主要有两大部分组成，一部分为阳极，由碳素材料制成为块状；另一部分为阴极，由炭块与内衬材料砌筑而成。

铝电解槽被串联在整个电解系列中，电流从阳极进入电解槽，通过熔融的电解质，穿过液态铝液，进入阴极炭块，电流通过装配在阴极炭块中的阴极钢棒收集，通过阴极母线导入下一台电解槽。

现有的铝电解槽阴极结构为，在阴极炭块的底部装有阴极钢棒，阴极钢棒与炭块之间采用扎糊或浇磷铁的方式连接，每个阴极炭块装有一根或两根阴极钢棒，阴极钢棒与阴极炭块同向水平放置，钢棒的一端伸出电解槽的侧壁与阴极母线相连接。这种结构的电解槽，阴极导电结构存在一个非常大的缺点：由于阴极钢棒与阴极炭块同向水平放置，导致铝液中产生非常大的水平电流，该水平电流与铝液中垂直磁场作用产生非常有害的电磁力，使电解槽在生产中产生严重的不稳定性，降低电流效率。同时铝液中水平电流还可导致阴极炭块表面上电流密度沿阴极炭块的长度方向分布不均匀，使得阴极炭块的端部处电流密度最大，最大的电流密度是最小电流密度的3～4倍。从而显著加快此处阴极炭块的腐蚀，降低电解槽的寿命。阴极电流密度分布问题和水平电流的存在，限定了现代大型电解槽的设计向宽的方向发展，导致长宽比严重失调。

为了减少水平电流带来的不利影响，在电解槽的设计中往往需要严格控制铝液中的垂直磁场分布，这不仅增加了阴极母线设计的难度，而且导致阴极配置复杂，母线用量大，投资增加。

随着电解槽容量的增大，电解槽宽度的增加，现有的阴极导电结构产生的水平电流就更大，阴极炭块表面上电流密度分布就更不均匀，铝电解槽生产的稳定性更加恶化，电流效率很难达到理想的要求，这就制约了大容量铝电解槽的开发，制约了铝工业生产技术的提高。

实用新型内容

本实用新型就是为了解决上述技术问题，而提出一种降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，其目的是显著降低铝液中的水平电流，使阴极电流密度更加均匀，从而提高铝电解槽生产的稳定性，延长了阴极寿命，利于电解槽操作和电流效率的提高。

为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：一种降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，在阴极炭块下部设置至少一根阴极钢棒，阴极炭块下部铺设至少一块导电板或导电棒，导电板或导电棒与阴极炭块中的阴极钢棒部分连接，电流通过导电板或导电棒和阴极钢棒，从电解槽的侧面引出。

所述的导电板或导电棒通过焊接或连接体与阴极钢棒位于阴极炭块中间部分连接。

所述的每组阴极炭块下部设置1-50块导电板或导电棒。

所述导电板或导电棒与阴极钢棒对应位置被挖空，避免阴极钢棒的端部与导电板或导电棒相连。

所述每一个阴极钢棒对应一块导电板或导电棒。

所述的导电板或导电棒伸出阴极炭块后逐渐变窄、变厚，最后阴极炭块与阴极钢棒一起伸出电解槽的侧部。

所述的每组阴极炭块中采用糊料或铸铁扎固1-50根阴极钢棒。

所述的阴极钢棒是变截面的，是阶越式或渐变式。

所述的阴极钢棒的截面形状是圆形、半圆形、椭圆形、方形或三角形。

所述的导电板或导电棒的厚度是1-200mm。

所述的导电板或导电棒为导电钢棒、导电钢板、导电铜棒、导电铜板、导电合金板或导电合金棒。

所述的导电板或导电棒沿阴极炭块纵向设置。

所述的导电板或导电棒是沿阴极炭块纵向不是连续设置的，在阴极炭块的中央部位是断开的。

所述的导电板或导电棒沿阴极炭块纵向是连续设置的，是一整块导电板或导电棒。

所述的导电板或导电棒设置在阴极钢棒的下端。

本实用新型的优点和效果如下：本实用新型具有很强的实用性，在不改变阴极出电方式(侧面出电)的条件下，显著降低了铝液中的水平电流，阴极电流分布更加均匀，提高了电解槽的稳定性，延长了槽寿命，电解槽更容易操作和管理。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的阴极结构示意图。

图2是图1的两块导电板或导电棒的俯视图。

图3是图2中的导电板或导电棒的结构示意图。

图4是图1的四块导电板或导电棒的俯视图。