[发明专利]抑制铝电解槽电压摆的方法及带有隔墙的铝电解槽阴极

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，特别是涉及一种抑制铝电解槽电压摆的方法及带有纵向隔墙的铝电解槽阴极。

背景技术

目前通用的铝电解槽阴极内衬是一个长方体的箱形容器，由各种耐火材料砌筑而成。阴极内衬的盆状空腔称为槽膛，槽膛内部装有900～1000℃左右的熔融冰晶石电解液和铝液。熔融冰晶石电解液有强腐蚀性，可以溶解氧化铝，现在能耐熔融冰晶石电解液侵蚀的工程材料只有碳素，所以，电解槽内衬与熔融冰晶石电解液接触的都是炭块，槽膛底部是多块长条矩形阴极炭块并排砌筑而成的，如图1所示。

槽膛内的下层是铝液，铝液上面是熔融冰晶石电解液，阳极浸泡在电解液中，电化学反应在电解液中进行，槽膛下层的铝液是电化学反应的实际阴极。电解槽处于强磁场环境，铝液是导电流体，必然受磁场感应产生电磁力，该电磁力使铝液流动、波动和隆起，铝液表面的这种波动和隆起是电解槽电压波动（俗称电压摆）的主要原因。槽电压的波动使电解过程不稳定，并限制槽电压进一步降低，也限制了我们降低能耗的努力。抑制铝液界面的波动是降低极距、降低电压的关键。铝液因为被限制在长方形槽膛内，流动只能是在槽膛内的环形流动。经测定，铝液流动有如图2所示的形式，总是一个大漩涡，和角部的几个小漩涡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有铝液界面波动而导致的电压摆，提供一种抑制铝电解槽电压摆的方法及带有隔墙的铝电解槽阴极，以达到降低极距、降低电压、降低能耗的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

抑制铝电解槽电压摆的方法：在铝电解槽阴极槽膛中设一个纵向隔墙。隔墙可以阻断铝液的流动，避免形成漩涡，抑制铝液的界面波动，从而抑制了铝电解槽的电压摆。

上述方法中，纵向隔墙的一端与烟道端侧部炭块相连，另一端距出铝端侧部炭块1～1.5m，以留出出铝通道。

现在的电解槽都是预焙阳极电解槽，有两排预焙阳极，两排阳极之间的中缝一般为200mm，前述纵向隔墙沿两排阳极中缝设置。

前述纵向隔墙的高度低于铝液界面1～5cm，优选低于铝液界面2cm。因为氧化铝在电解质中的扩散依靠电解质液的循环流动，所以设置隔墙只希望隔断铝液，不希望隔断电解质液。另外，所有的耐火材料，都不耐熔融电解质的长期侵蚀。所以，隔墙的高度以稍低于铝液高度为宜。

前述纵向隔墙用比重大于2.5、耐高温的材料制成，如、碳化硅、烧结刚玉（氧化铝）或硼化钛。因为1000℃铝液的比重约为2.3，比重小于2.3的材料要漂浮起来，如果直接将纵向隔墙置于槽膛中，则做隔墙的这些长方块的比重越重越好，至少应达到2.5。

本发明还提供了一种带有纵向隔墙的铝电解槽阴极，包括阴极槽膛，在槽膛中设有纵向隔墙，纵向隔墙的一端与烟道端侧部炭块相连，另一端距出铝端侧部炭块1～1.5m。

上述铝电解槽阴极的纵向隔墙沿预焙阳极的中缝设置，高度低于铝液界面1～5cm。

与现有技术相比，本发明在铝电解槽的槽膛中设置一纵向个隔墙，阻断了铝液的循环流动，抑制铝液的界面波动，从而有效抑制了铝电解槽的电压摆，稳定电解过程，达到降低极距、降低电压、降低能耗的目的，并且本发明方法和装置简单，易于操作和实现，可在现有普通的铝电解槽中广泛应用。

附图说明

图1是现有普通的铝电解槽槽膛；

图2是槽膛中铝液的流动形态；

图3是阴极设有隔墙的铝电解槽槽膛；

图4是设有隔墙的铝电解槽的结构示意图；

图5是图3的A－A剖视图；

图6是镶嵌有隔墙的阴极炭块。

具体实施方式

实施例1：隔墙和阴极炭块都将浸泡在约1000℃的铝液中，还时常会接触电解质液，所以，隔墙必须能耐高温，材料不会溶解进铝液，选择炭块做隔墙，具体如下：

如图4和5的铝电解槽所示，有两排预焙阳极5，两排阳极5之间的中缝一般为200mm。将纵向隔墙2和阴极炭块6做成整体组成槽膛1（因为炭块的比重小于2.3，所以必须要将纵向隔墙2和阴极炭块做成整体以防治漂浮起来），纵向隔墙2沿阳极中缝设置，纵向隔墙2的一端与烟道端侧部炭块相连，另一端距离出铝口侧部炭块1米以预留出铝通道。设置纵向隔墙2的目的是希望隔断铝液，不希望隔断电解质液，因为氧化铝在电解质中的扩散依靠电解质液的循环流动，所以，隔墙的高度以稍低于铝液高度为宜。现在的电解槽铝液高度通常在20cm，隔墙高度可取18cm，低于铝液界面2cm。