CN101440505A - 阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，包括电解槽阴极炭块、阴极捣固糊或磷铁、导电钢棒和防渗层；所述导电钢棒位于阴极炭块及防渗层之间，阴极炭块底部设有与导电钢棒形状吻合的钢棒槽，在钢棒槽内扎固阴极捣固糊或浇注磷铁，所述导电钢棒上设置有缝隙，所述缝隙将导电钢棒局部分开为上、下不连通的两个部分。本发明通过缝隙的大小、方向、长短及钢棒截面的变化可调节导电钢棒内上下两部分的电流分布，进而调节阴极炭块及电解槽铝液内的电流分布。本发明能够改善阴极电流分布和铝液内电流，提高电解槽稳定性，进而改善电能效率、提高电解槽阴极寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解槽阴极结构，特别是大型铝电解槽的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构。属于铝电解槽阴极钢棒的技术领域。
背景技术
在铝电解槽中，在阴极炭块内通过扎固阴极捣固糊或浇注磷铁连接阴极炭块与阴极钢棒，通过阴极钢棒将电解槽的电流导出。现有技术中通过在阴极炭块内改变阴极钢棒的截面及尺寸以改善铝液内及阴极炭块内的电流分配。如贵阳铝镁设计院专利号为200620200276.5、专利名称为改善铝电解槽阴极电流密度的钢棒结构的专利，及专利号为200520200169.8、发明名称为铝电解槽阴极钢棒变截面尺寸结构的专利，其实施方式为钢棒的中间为大截面段，钢棒的两端为小截面段，在大截面段与小截面段之间设有斜坡式的变截面段。
由于上述措施都把阴极钢棒的改变局限在阴极炭块范围之内，钢棒在高温下对阴极炭块凹形槽两壁的张力增大，受阴极炭块高度及宽度的限制，因此阴极钢棒的截面改变范围不大，很难最大限度地改善铝液内及阴极炭块内的电流分配。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，它能够改善阴极电流分布和铝液内电流，提高电解槽稳定性，进而改善电能效率、提高电解槽阴极寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，包括电解槽阴极炭块、阴极捣固糊或磷铁、导电钢棒和防渗层；所述导电钢棒位于阴极炭块及防渗层之间，阴极炭块底部设有与导电钢棒形状吻合的钢棒槽，在钢棒槽内扎固阴极捣固糊或浇注磷铁，所述导电钢棒上设置有缝隙，所述缝隙将导电钢棒局部分开为上、下不连通的两个部分。
所述导电钢棒的外侧为出电方向侧，所述导电钢棒的出电方向侧设置有缝隙，所述缝隙将导电钢棒局部分开为上、下不连通的两个部分。
所述导电钢棒在阴极长度方向上为一根整体式钢棒导出电流。或者，所述导电钢棒在阴极长度方向上以阴极中心分为两根导电钢棒导出电流，两根钢棒头之间有间距。
所述导电钢棒上的缝隙从导电钢棒中间向出电端开缝，缝隙最长到导电钢棒的出电端头。
所述缝隙为水平直线或斜线。缝隙的大小、方向在实施过程中根据铝电解槽内衬结构配置及电流分部情况进行选择。
所述阴极炭块为单块阴极炭块，所述单块阴极炭块横断面上布置有单根阴极钢棒。或者，所述阴极炭块为单块阴极炭块，所述单块阴极炭块横断面上布置有多根阴极钢棒。
所述导电钢棒的截面形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或上述形状的组合。导电钢棒其截面大小在钢棒长度方向上可以保持一致，也可以按比例逐步变化，如增大或减小，还可以阶梯形突变其截面大小。
所述防渗层为防渗浇注材料，其作用是保护导电钢棒免于电解质的腐蚀。防渗层的厚度不小于在阴极炭块下面导电钢棒的突出部分的高度。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明通过缝隙的大小、方向、长短及钢棒截面的变化可调节导电钢棒内上下两部分的电流分布，进而调节阴极炭块及电解槽铝液内的电流分布，最终提高电解槽稳定性，改善电能效率和提高电解槽阴极寿命。
由于采用上述技术方案，可改善铝液内电流的水平分量，同时降低电解槽阴极的电压降。适用于高电流密度下的铝电解槽生产。
附图说明
图1是阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构示意图；
图2是单根导电钢棒的阴极结构示意图。
图3是多根导电钢棒的阴极结构示意图。
图4是整段式导电钢棒的阴极结构示意图。
图5是两段式导电钢棒的阴极结构示意图。
图6-a是导电钢棒缝隙为斜线的实施示意图。
图6-b是导电钢棒缝隙为水平直线的实施示意图。
图6-c是在导电钢棒中间切割一个缝隙的实施示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明一种阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，包括电解槽阴极炭块1、阴极捣固糊或磷铁2、导电钢棒3和防渗层4；所述导电钢棒位于阴极炭块及防渗层之间，阴极炭块底部设有与导电钢棒形状吻合的钢棒槽，在钢棒槽内扎固阴极捣固糊或浇注林铁，导电钢棒的外侧为出电方向侧，所述导电钢棒的出电方向侧设置有缝隙5，所述缝隙将导电钢棒局部分开为上、下不连通的两个部分。
如图4所示，所述导电钢棒在阴极长度方向上为一根整体式钢棒导出电流。或者，如图5所示，所述导电钢棒在阴极长度方向上以阴极中心分为两根导电钢棒导出电流，两根钢棒头之间有间距。
所述导电钢棒上的缝隙从导电钢棒中间向出电端开缝，缝隙最长到导电钢棒的出电端头。
如图6-a和图6-b所示，所述缝隙为水平直线或斜线。也可以如图6-c所示，在导电钢棒中间切割一个缝隙，导电钢棒出电端仍保持一个整体方式。缝隙的大小、方向在实施过程中根据铝电解槽内衬结构配置及电流分部情况进行选择。
如图2所示，所述阴极炭块为单块阴极炭块，所述单块阴极炭块横断面上布置有单根阴极钢棒。或者，如图3所示，所述阴极炭块为单块阴极炭块，所述单块阴极炭块横断面上布置有多根阴极钢棒。
所述导电钢棒的截面形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或上述形状的组合。导电钢棒其截面大小在钢棒长度方向上可以保持一致，也可以按比例逐步变化，如增大或减小，还可以阶梯形突变其截面大小。
所述防渗层为防渗浇注材料，其作用是保护导电钢棒免于电解质的腐蚀。防渗层的厚度不小于在阴极炭块下面导电钢棒的突出部分的高度。
本发明通过缝隙的大小、方向、长短及钢棒截面的变化可调节导电钢棒内上下两部分的电流分布，进而调节阴极炭块及电解槽铝液内的电流分布，最终提高电解槽稳定性，改善电能效率和提高电解槽阴极寿命。由于采用上述技术方案，可改善铝液内电流的水平分量，同时降低电解槽阴极的电压降。适用于高电流密度下的铝电解槽生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1、一种阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，包括电解槽阴极炭块、阴极捣固糊或磷铁、导电钢棒和防渗层；其特征在于：所述导电钢棒位于阴极炭块及防渗层之间，阴极炭块底部设有与导电钢棒形状吻合的钢棒槽，在钢棒槽内扎固阴极捣固糊或浇注磷铁；所述导电钢棒上设置有缝隙，所述缝隙将导电钢棒局部分开为上、下不连通的两个部分。
2、如权利要求1所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述导电钢棒的外侧为出电方向侧，所述导电钢棒的出电方向侧设置有缝隙，所述缝隙将导电钢棒局部分开为上、下不连通的两个部分。
3、如权利要求2所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述导电钢棒在阴极长度方向上为一根整体式钢棒。
4、如权利要求2所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述导电钢棒在阴极长度方向上以阴极中心分为两根导电钢棒，两根钢棒头之间有间距。
5、如权利要求3或4所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述导电钢棒上的缝隙从导电钢棒中间向出电端开缝，缝隙最长到导电钢棒的出电端头。
6、如权利要求5所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述缝隙为水平直线或斜线。
7、如权利要求6所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述阴极炭块为单块阴极炭块，所述单块阴极炭块横断面上布置有单根阴极钢棒。
8、如权利要求6所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述阴极炭块为单块阴极炭块，所述单块阴极炭块横断面上布置有多根阴极钢棒。
9、如权利要求7所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述导电钢棒的截面形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或上述形状的组合。
10、如权利要求8所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述导电钢棒的截面形状为矩形、圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形或上述形状的组合。
11、如权利要求10所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述导电钢棒的截面大小在钢棒长度方向上保持一致或按比例逐步变化或呈阶梯形突变。
12、如权利要求1所述的阴极炭块及防渗层导电钢棒的阴极结构，其特征在于：所述防渗层为防渗浇注材料，防渗层的厚度不小于在阴极炭块下面导电钢棒的突出部分的高度。
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