[发明专利]一种50%高石墨质阴极碳块与阴极钢棒组装的方法

说明书

本发明提供了一种50％高石墨质阴极碳块与阴极钢棒组装的方法，包括以下步骤：将阴极钢棒置于50％高石墨质阴极碳块的钢棒槽中，得到预装结构；所述预装结构的50％高石墨质阴极碳块与阴极钢棒之间存在间隙；将所述预装结构进行预热，得到预热组；向所述预热组中的间隙内浇铸磷生铁，得到阴极碳块组。本发明以具有高熔点的磷生铁对50％高石墨质阴极碳块与阴极钢棒进行连接，制备及使用时不会产生气体，能够有效避免因连接体结构疏松和孔隙度增大导致的连接体与碳块之间的接触压降增加；使用过程中随着温度的升高，所浇铸的磷生铁重新加热体积膨胀，降低了磷铸铁与阴极碳块接触压降；电解过程中不会形成冷涡，影响电解效果。

技术领域

本发明涉及电解铝用碳块技术领域，特别涉及一种50％高石墨质阴极碳块与阴极钢棒组装的方法。

背景技术

铝电解槽是将氧化铝通过霍尔法还原成金属铝的主要设备。电解槽的炉膛中主要包含各种内衬或阴极材料，其中，阴极碳块是炉膛底部的电导体，其通过与之装配在一起的阴极钢棒将电流输送到电解槽中。根据国内外阴极生产的现状，阴极碳块可分为无定形、半石墨质、高石墨质、全石墨质和石墨化阴极碳块。

全石墨质阴极碳块又叫石墨质阴极碳块或100％石墨质阴极碳块，其与石墨化阴极碳块由于费用高(约12820.51元/吨)、抗冲刷能力差以及降低电解槽寿命等缺点，在国内外应用较少。半石墨质阴极碳块根据石墨添加量分为 30％和50％两种，其中，50％高石墨质阴极碳块价格约为6602.17元/吨，与石墨质阴极碳块相比成本低，并且具有比电阻低、抗电解质侵蚀性好的优点，因此，目前电解铝行业主要将50％高石墨质阴极碳块应用于660kA自焙铝电解槽，来降低阴极电压降、提高电流效率，延长槽寿命。

阴极碳块与阴极钢棒之间的连接直接决定着铝电解槽的阴极电压。传统的电解槽阴极碳块组装方式是将阴极钢棒放置于阴极碳块的沟槽中，然后将炭骨料和沥青调制的热捣糊填充到钢棒与阴极碳块两侧的间隙中，形成电导体。但是传统方法需要对钢棒、碳块和糊料进行加热才能填充捣实，热捣糊中的沥青挥发分大量排出，有害气体的排放加剧了电解车间的空气污染。冷捣糊无需在加热条件下即可将钢棒与碳块连接，解决了能够避免组装时的空气污染。

但是，电解槽焙烧时，钢棒两端的温度达200℃以上，而电解槽正常生产时，钢棒中部的最高温度可达900～950℃。在上述高温条件下，无论是热捣糊还是冷捣糊，都会分解产生气体，导致糊料骨料间产生大量孔洞，引起局部结构疏松，孔隙度增大，糊料与碳块之间的接触压力减小，糊料与碳块之间的接触压降增加；同时，电解过程中气体的大量排出，导致电解铝槽中形成冷涡，影响电解效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种50％高石墨质阴极碳块与阴极钢棒组装的方法，无需捣糊固定组装，得到的阴极组耐高温，在使用时结构不会破坏。

本发明提供了一种50％高石墨质阴极碳块与阴极钢棒组装的方法，包括以下步骤：

(1)将阴极钢棒置于50％高石墨质阴极碳块的钢棒槽中，得到预装结构；所述预装结构的50％高石墨质阴极碳块与阴极钢棒之间存在间隙；

(2)将所述步骤(1)得到的预装结构进行预热，得到预热组；

(3)向所述步骤(2)得到的预热组中的间隙内浇铸磷生铁，得到阴极碳块组。

优选的，所述步骤(2)中50％高石墨质阴极碳块预热的温度为400～500℃。

优选的，所述步骤(2)中50％高石墨质阴极碳块预热的时间为10～15min。

优选的，所述步骤(2)中阴极钢棒预热的温度为600～700℃。

优选的，所述步骤(2)中阴极钢棒预热的时间为5～10min。

优选的，所述步骤(3)中浇铸的温度为1350～1450℃。