[发明专利]一种铝电解槽炉膛整体成型方法及炉膛结构

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，具体涉及一种铝电解槽炉膛整体成型方法及炉膛结构。

背景技术

传统的铝电解槽阴极采用预制阴极的方式在槽底部铺设电解槽底部阴极，采用侧部炭砖铺设侧部炉膛，实现电解槽筑炉。但此种方式存在以下不足：1）阴极炭块间的糊料与阴极本身、侧部炭块与扎固糊料等在焙烧后，存在收缩率不一致的问题，容易开裂，导致漏炉风险大；2）阴极组装的钢棒和阴极在组装时，难以紧密结合，导致预制阴极与钢棒之间接触不好，而且由于阴极运输等问题，阴极钢棒通常设为两块，导致槽底阴极压降高，水平电流大；3）预制阴极和阴极组装费用高。因此，现有的铝电解槽炉膛结构还是不够理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝电解槽炉膛整体成型方法及炉膛结构，以解决传统的非整体成型的炉膛结构存在的不足。

本发明是这样实现的：

它是这样的一种铝电解槽炉膛整体成型方法，将高导电冷捣糊筑炉材料和非导电冷捣糊筑炉材料分别铺设在电解槽底部和电解槽侧部，利用捣固工具轧固成型，形成底部导电和侧部不导电的电解槽炉膛，并通过控制系统控温，对电解槽炉膛进行焙烧，获得期望的导电率与强度，实现电解槽炉膛的整体成型。

电解槽底部的高导电冷捣糊筑炉材料添加质量百分比为35~50%的石墨质；高导电冷捣糊筑炉材料焙烧后的电阻率不大于35μΩ·m，抗压强度不小于20MPa；电解槽侧部非导电冷捣糊筑炉材料添加不导电材料；非导电冷捣糊筑炉材料焙烧后的电阻率不小于85μΩ·m，抗压强度不小于18MPa。

筑炉的工艺是采用在40℃以下温度施工的冷捣糊实现炉膛底部和侧部的整体成型。

筑炉前，按工艺要求在摇篮架中砌好耐火保温层，并将阴极钢棒安装在指定位置，然后加入高导电冷捣糊筑炉材料和非导电冷捣糊筑炉材料，采用筑炉工具捣固夯实，形成底部和侧部，之后再加入高导电冷捣糊筑炉材料和非导电冷捣糊筑炉材料，进行第二次捣固筑炉，依次不断重复，直至满足工艺生产对底部和侧部的尺寸要求。其中，筑炉工具是适应电解槽的形状和结构的多自由度捣固机器或者捣固锤头，具有大面积震动夯实或者对局部进行锤击筑炉材料以完成筑炉要求的功能。

非导电冷捣糊筑炉材料在电解槽中的扎固厚度和宽度通过计算电解槽中电流分布确定，可以降低铝液中水平电流。

电解槽炉膛采用燃气或焦粉焙烧，采用控制系统控制燃气机或电流，实现焙烧过程的温控，使阴极电阻率小于35μΩ·m，其中，在完成炉膛保温焙烧后，控制系统控制炉膛降温，当温度达到900℃左右时，撤除焙烧系统，完成电解槽焙烧启动。

基于上述方法，本发明的一种采用冷捣糊整体成型的电解槽炉膛结构，它包括由高导电冷捣糊筑炉材料捣固形成的电解槽底部和由非导电冷捣糊筑炉材料捣固形成的电解槽侧部；电解槽底部和电解槽侧部都是通过筑炉工具捣固夯实而成的整体成型结构；所述电解槽底部的下方设有耐火保温层，阴极钢棒设置在高导电冷捣糊筑炉材料捣固形成的电解槽底部中。

本发明采用高导电性能的冷捣糊料作为槽底材料，非导电性能的冷捣糊料作为侧部材料，通过筑炉工具逐层进行电解槽筑炉，由于材料收缩率小，阴极和侧部焙烧后无裂痕，减小漏槽风险；同时通过基于冷捣糊掺加高导电性能的材料形成槽底部材料和掺加不易导电的材料形成槽侧部材料，可提高槽底电流的密度，降低槽底压降和槽侧部导电性，加上阴极钢棒可以按需求改变，有利于减小电解水平电流，实现能耗降低和提高效率。本发明由于去除预制阴极和阴极组装工艺流程，还大大降低了投资和生产运行费用，提高劳动生产率。

附图说明

图1是新筑炉膛整体成型方法结构示意图；

图2是旧炉膛修补整体成型方法结构示意图；

附图标记说明：1-高导电冷捣糊筑炉材料，2-非导电冷捣糊筑炉材料，3-耐火保温层，4-阴极钢棒，5-阳极炭块，6-侧部旧炭块，7-底部旧炭块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，它包括由高导电冷捣糊筑炉材料1捣固形成的电解槽底部和由非导电冷捣糊筑炉材料2捣固形成的电解槽侧部；电解槽底部和电解槽侧部都是通过筑炉工具捣固夯实而成的整体成型结构，位于阳极炭块5的下方；电解槽底部的下方设有耐火保温层3，阴极钢棒4设置在高导电冷捣糊筑炉材料1捣固形成的电解槽底部中。