[发明专利]一种铝电解槽阴极结构

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，特别涉及一种铝电解槽阴极结构。

背景技术

目前铝电解工业依旧采用自冰晶石-氧化铝熔盐电解铝方法(霍尔-埃鲁法)。阳极由铝导杆、钢爪和碳块组成阳极炭块组，阴极由铝液、阴极钢棒和碳块组成。这导致铝电解工业存在一些不足，首先，电解槽槽寿命短，阴极在铝电解过程中虽然不消耗，但在高温、强磁场、大电流、强腐蚀环境下受化学腐蚀和热应力的作用，电解槽内衬会遭到严重破坏而迫使停槽大修。

目前国内工业铝电解槽中的阴极炭块使用周期好的在4-5年，有的阴极炭块却使用不足一年就已破损，电解槽槽寿命短。停槽大修会消耗大量的人力、物力，产量下降，经济损失较大，而且废旧阴极内衬回收利用技术还不成熟，存在环境污染问题。其次，炉底压降高，炉底压降一部分是阴极材料上产生的压降，一部分是生产过程中沉积在阴极表面上的沉淀结壳产生的压降，阴极钢棒作为连接母线和炭块的导体，碳钢接触压降高，钢棒压降高，增加了铝电解的电耗。最后，目前铝电解槽的能量利用率仅为47％，有一半能量都浪费掉了，其中电解槽阴极区散热损失占总损失的22％，国内大中型铝电解机理阴极区散热损失一般在0.85V-1.05V左右，平均值在0.9V左右，电解槽热损失大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铝电解槽阴极结构，弥补现有技术的不足，具有延长电解槽寿命，降低阴极压降，减少热损失等优点。

本发明采用以下技术方案：

一种铝电解槽阴极结构，包括阴极区、电解槽内衬侧部及保温炉底；所述阴极区由槽内铝液层、阴极铝棒、阴极炭块组成，所述槽内铝液层、阴极铝棒、阴极炭块自上而下排列。

进一步，所述阴极铝棒作为导电连接体连接母线与铝液层阴极，阴极铝棒与母线采用压接方法连接。

进一步，所述阴极铝棒内嵌有冷却循环管道，所述冷却循环管道通过快速接头与外部槽控制在线监测系统连接。

进一步，所述槽控制在线监测系统包括温度感受器和冷却水供应系统，槽控制在线监测系统实时监测阴极铝棒工作情况。

进一步，所述电解槽内衬侧部由底糊和高强防渗浇注料构成。

本发明还对电解槽炉底进行了改进，采用保温炉底结构，所述保温炉底由超强保温防渗料、蛭石保温砖、硅酸盖板组成。

本发明的有益效果是：槽内铝液层在电解过程中平铺在阴极铝棒上，代替了传统的由阴极钢棒和炭块组装为一体的阴极炭块组。由于阴极铝棒内嵌有冷却循环管道，与槽控制在线监测系统配合使用，且通过槽控制在线监测系统实时监测阴极铝棒工作情况，实时调节冷却循环水压力和流量，将阴极铝棒上表面温度控制在600℃以下，可确保阴极铝棒永不会被熔化。本发明解决了传统电解槽阴极炭块以及内衬破坏，阴极钢棒熔化，无导电连接头被迫停槽大修的问题，本发明的阴极结构大大延长了电解槽寿命。

本发明颠覆了传统的铝电解槽阴极，使用导电性能优于钢棒的阴极铝棒且改变了传统阴极炭块尺寸和位置，将阴极压降由原来的铝液压降、铝液-炉底接触压降、阴极炭块压降，阴极炭块-阴极钢棒接触压降、阴极钢棒压降优化为铝液压降、阴极炭块压降，阴极炭块-阴极铝棒接触压降、阴极铝棒压降，降低铝电解槽的炉底压降280mv以上。

附图说明

图1为本发明的一种铝电解槽阴极结构纵剖面示意图

图中：1阴极炭块；2快速接头；3阴极铝棒；4冷却循环管道；5铝液层；6电解质；7阳极炭块；8母线；9底糊；10高强防渗浇注料；11超强保温防渗料；12蛭石保温砖；13硅酸盖板

具体实施方式

如图1所示，铝电解槽阴极结构，包括阴极区、电解槽内衬侧部及保温炉底，阴极区由槽内铝液层5、阴极铝棒3、阴极炭块1组成，所述槽内铝液层5、阴极铝棒3、阴极炭块1自上而下排列。

阴极铝棒3作为导电连接体连接母线8与铝液层阴极，阴极铝棒3与母线8采用压接方法连接。

阴极铝棒3内嵌有冷却循环管道4，所述冷却循环管道4通过快速接头2与外部槽控制在线监测系统连接。

槽控制在线监测系统包括温度感受器和冷却水供应系统，槽控制在线监测实时监测阴极铝棒3工作情况。

电解槽内衬侧部由底糊9和高强防渗浇注料10构成。

电解槽炉底采用保温炉底结构，所述保温炉底由超强保温防渗料11、蛭石保温砖12、硅酸盖板13组成。

本发明在工作时，槽内铝液层5在电解过程中平铺在阴极铝棒3上，代替了传统的由阴极钢棒和炭块组装为一体的阴极炭块组。使用阴极铝棒具有降低压降，减少能耗的优点。