[发明专利]铝电解槽阴极导电结构

说明书

技术领域：铝电解槽阴极导电结构，主要应用与铝电解槽阴极熔池导电内衬结构的砌筑。

技术背景；现通用的铝电解槽阴极熔池导电结构，由多个阴极碳块钢棒组，用碳素缝间糊砌筑在铝电解槽槽壳体内的保温防渗漏层上。主要功能是将阴极铝液的电流传导给阴极大母线。

现通用的铝电解槽阴极导电结构，主要有以下缺点；一是由阴极碳块钢棒组构造成的阴极导电结构的导电工作面仅为阴极碳块的上表面，阴极导电密度较高，二是极导电内衬的导电工作面为平面，阴极铝液易产生磁旋流波动，从而使得电解极距的设定加高，造成电解质极距电压降增高；三是阴极碳块的整体温度过低，致使导阴极导电效率降低。

为了克服现通用的铝电解槽的上述缺陷，本发明设计人在2008年设计提出了《一种新型铝电解槽阴极内衬结构》技术方案，发明专利申请号为200810167575.7。专利申请公开号CN101725858A.该技术方案的特征是在铝电解槽防渗漏层上设置有阴极碳块支撑凸台，阴极碳块的底部构置在阴极碳块支撑凸台上，相邻的阴极碳块侧部之间设置有铝液可上下流通的间隙，防渗漏层上部与阴极碳块底部之间设置有铝液流通槽。致使铝电解槽在生产时，铝液能将阴极导电体-阴极碳块环周加热，即阴极碳块环周有铝液的阴极导电内衬结构。用该专利申请的技术方案构造的铝电解槽阴极内衬，由于能克服现通用铝电解槽阴极导电内衬的上述缺点，已在设计和生产中得到广泛认同。

发明内容：本发明铝电解槽阴极导电结构，是结合上述《一种新型铝电解槽阴极内衬结构》(公开号CN101725858A)创新实践，为了克服现通用的铝电解槽的上述缺点，提出的一种创新改进实施的技术方案。

本发明铝电解槽阴极导电结构技术方案的创新思路是：铝电解槽阴极导电结构，是砌筑在铝电解槽电解熔池内底部的阴极导电组合部件，在结构设计中，应充分发挥铝电解槽熔池内铝液的导电性能，优于阴极碳块和阴极钢棒的特点，结合铝电解槽的热场和磁场的优化设计，以改进铝液和阴极碳块的导电传导方式为核心，以降低铝电解槽阴极导电结构-即槽底电压降为目标，设计一种新型的铝电解槽阴极导电结构。

铝电解槽阴极导电结构技术方案是：阴极碳块的端部碳碗内安装构造有阴极钢棒，阴极碳块底面部为凹凸型结构或倾斜构造，阴极碳块的底部与阴极保温防渗漏层上表面之间为铝液贯通层，相邻两阴极碳块的侧部缝隙之间有铝液流通，即阴极碳块在电解熔池内的部分外表面部分环周有铝液包围。

依据上述技术方案，铝电解槽阴极导电结构，其阴极碳块的底部构造有碳块支撑凸台，靠近出电端阴极碳块底部的碳块支撑凸台砌筑在铝电解槽的侧部炉墙内，

依据上述技术方案，铝电解槽阴极导电结构的阴极碳块的的上部为水平，阴极碳块底部有从碳块出电端部支撑凸台位置的内端，向电解槽中心方向构造出的倾斜坡度，或向上凹起的倒凹槽。

依据上述技术方案，铝电解槽阴极导电结构的阴极碳块的出电端的端部构造有金属导电体-阴极钢棒，阴极钢棒插入到阴极碳块端部的预留孔碳碗中，采用浇铸磷生铁的方式与阴极碳块实施导电固定连接。阴极金属导电体的作用是：在高温工况状态下将阴极碳块的电流传导给阴极铝母线。

依据上述技术方案，铝电解槽阴极导电结构的阴极碳块上设置构造有铝液导电贯通孔或铝液导电流通槽，其铝液导电贯通孔可在阴极碳块上水平构造或垂直、交叉构造。为了充分发挥铝液的导电性能由于阴极碳块的特点，在阴极碳块内部设置有铝液贯通孔或沟槽，其孔中的铝液不仅可减少铝液铝液层水平电流的产生，调整电流密度，还可提高阴极碳块的导电率。

依据上述技术方案，铝电解槽阴极导电结构，在阴极碳块的底部与阴极保温防渗漏层之间构造为铝液流通层，阴极碳块的环周有铝液。

据上述技术方案，铝电解槽阴极导电结构，保温防渗漏层的上部为碳素底衬。为了防止电解槽熔池中的铝液和电解质侵蚀熔解保温防渗漏层，其保温防渗漏层与铝液接触的上表面层，采用碳素材料砌筑而成。

依据上述技术方案，铝电解槽阴极导电结构，电解槽熔池出铝端处设置有出铝池。

本发明铝电解槽阴极导电结构，在电解熔池中，铝液的作用是：传导阴极电流，保护阴极碳块不被电解质液对其表面造成侵蚀，维持热平衡，提高阴极碳块的导电效率；由于电解槽溶池内的铝液能将阴极碳块环周加热，可使阴极碳块电阻率下降；由于阴极碳块与铝液接触的传导电流表面积加大，可使阴极碳块表面的电流密度降低；由于电解槽熔池底部的铝液产生的磁旋流可起到清理冲刷沉积物的作用，因此可减少槽底沉淀。