CN102154664A

CN102154664A - 一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构

Info

Publication number: CN102154664A
Application number: CN 201110063297
Authority: CN
Inventors: 冯乃祥; 狄跃忠; 彭建平; 王耀武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-08-17

Abstract

一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构，通过阳极爪和阳极导杆连接到同一个阳极母线上的多个炭阳极为一个炭阳极组，同一炭阳极组的相邻炭阳极之间的距离为20~50mm；两个炭阳极组之间的距离称为铝电解槽阳极的中缝，中缝的宽度为30~50mm。本发明的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构用在铝电解槽上进行电解铝，能够大幅提高炭阳极组阴极上的投影面积，提高铝电解过程中的电流效率，同时减少电解槽上部的热量损失，尤其对于各种新型阴极结构的铝电解槽，通过试验证明具有良好的效果。

Description

一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构

技术领域

本发明属于铝电解设备技术领域，特别涉及一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构。

背景技术

目前工业生产的金属铝大多采用熔盐电解法，在一个称作预焙阳极的铝电解槽中生产的。这种预焙阳极是由石油焦的炭质材料制成；铝电解槽每个阳极导杆下的炭阳极一般都是长方体，电解槽上有两个与电解槽的纵向方向相一致的铝母线，电解槽的炭阳极通过阳极导杆与电解槽上方的两个阳极母线连接，在电解槽上方的同一阳极母线上连接的各炭阳极为一个炭阳极组，炭阳极组中相邻的炭阳极之间有间隙，分别属于不同炭阳极组的相邻炭阳极之间也有间隙。根据目前大型预焙阳极工业铝电解槽的设计，同一炭阳极组中的相邻炭阳极之间的间隙较小，一般在20~50mm之间。两个阳极母线上的两排炭阳极组上的相邻炭阳极之间的间隙较大，一般在150~250mm之间，这个间隙通常称为铝电解槽的阳极中缝，其长度与电解槽纵向方向上的整体炭阳极组的长度相一致。在中间下料的大型预焙阳极铝电解槽中，中缝上方分布有4~8个打壳下料器，这些打壳下料器的打壳锤头就安装在打壳下料口上部。

在工业电解槽上，其阳极反应主要发生在阳极的底表面，而阴极反应主要发生在阳极投影下的铝液阴极表面上，有投影的铝液阴极表面为电解面积；阳极投影以外的铝液面为非电解面积，在非电解面积上电流密度小或没有电解电流，此处电场强度非常低甚至没有，导致这部分的阴极铝液面积上的铝溶解损失大于阳极投影面上铝的溶解损失。

现行的工业铝电解槽上两个阳极母线上的两排炭阳极组之间相邻炭阳极之间有150~250mm的间隙（中缝）；由于间隙较大的铝液不在阳极投影范围内，造成非常大的铝的溶解损失，从而使电解槽的电流效率降低，以300kA大型铝电解槽为例，电解槽的纵向方向上的槽膛的长度至少15米，按两个阳极母线下方的两排炭阳极组之间的阳极中缝200mm计算，其非电解阴极铝液的面积为3平方米，如此大的非电解面积的铝溶解而造成电流效率的损失可能高达2％以上；除此之外，如此大的电解质熔体的表面积所造成的电解槽的热损失也非常大，对目前较先进的新型阴极结构电解槽来说，需要借助保温和降低槽电压实现铝电解槽大幅度降低电能消耗，而目前铝电解槽的炭阳极之间的间隙将造成巨大热量损失，如何提高铝液的电解面积，进而提高电流效率、减少能耗是目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有铝电解槽炭阳极的中缝较大，散热损失和铝损失较大的问题，本发明提供一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构。

本发明的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构包括炭阳极、阳极爪、阳极导杆、阳极母线；每个阳极母线与两个以上的阳极导杆连接、每个阳极导杆与一个阳极爪连接，每个阳极爪与一个或两个以上的炭阳极固定连接，通过阳极爪和阳极导杆连接到同一个阳极母线上的多个炭阳极为一个炭阳极组，该铝电解槽阳极结构的上方设有一个以上的下料器，每个下料器底端有一个打壳锤头，其中同一炭阳极组的相邻炭阳极之间的距离为20~50mm；两个炭阳极组之间的距离称为铝电解槽阳极的中缝，中缝的宽度为30~50mm。

上述的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构中，与铝电解槽阳极结构上方的每个打壳锤头底端最近的2~4个相邻炭阳极上设有缺口，各相邻炭阳极上的缺口以及相邻炭阳极之间的缝隙构成下料口，每个下料口分别位于一个打壳锤头的正下方。

上述的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构中，打壳锤头的轴线通过下料口的中心。

上述的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构中，下料口的水平截面为边长100~300mm的矩形或两个对角线长度为200~400mm的菱形。

本发明的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构适用于新建的工业铝电解槽，也适用于已经建成或投产使用的工业铝电解槽；对于新建的工业铝电解槽，采用上述方式直接设计制成；对于已经建成及投产使用的铝电解槽，在不改变母线位置以及下料器位置的情况下，通过更换炭阳极能够实现上述方案，两个炭阳极组之间的中缝宽度为30~50mm，当两个炭阳极组之间的上方位置有下料装置时，其中一个炭阳极组或者两个炭阳极组的长度按上述方式调整，制作成角部缺口或边部缺口的炭阳极。

本发明的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构用在铝电解槽上进行电解铝，能够大幅提高炭阳极组阴极上的投影面积，提高铝电解过程中的电流效率，同时减少电解槽上部的热量损失，尤其对于各种新型阴极结构的铝电解槽，通过试验证明具有良好的效果。

附图说明

图1为本发明实施例1中的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构俯视结构示意图；

图2为图1的A-A面剖图；

图3为本发明实施例2中的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构俯视结构示意图；

图4为本发明实施例3中的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构俯视结构示意图；

图5为本发明实施例4中的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构俯视结构示意图；

图6为图5的A-A面剖图；

图7为本发明实施例5中的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构俯视结构示意图；

图中1、炭阳极，2、阳极导杆，3、阳极爪，4、打壳锤头，5、阳极母线，6、小炭阳极。

具体实施方式

本发明实施例中的铝电解槽的下料器数量为4~8个。

本发明实施例中与一个阳极爪连接的炭阳极为一个或多个；当一个阳极爪连接多个炭阳极时，该炭阳极称为小炭阳极。

实施例1

新建的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构如图1所示，A-A面结构如图2所示，包括炭阳极1、阳极爪3、阳极导杆2和阳极母线5；每个阳极母线5与多个阳极导杆2连接、每个阳极导杆2与一个阳极爪3连接，每个阳极爪3与炭阳极1固定连接，通过阳极爪3和阳极导杆2连接到同一个阳极母线5上的多个炭阳极为一个炭阳极组；同一炭阳极组的相邻炭阳极之间的距离为30mm；两个炭阳极组之间的中缝宽度为40mm；

该铝电解槽阳极结构的上方设有一个以上的下料器，每个下料器底端有一个打壳锤头4；

与每个打壳锤头底端最近的4个相邻炭阳极上均设有三角形缺口，各相邻炭阳极上的三角形缺口以及相邻炭阳极之间的缝隙构成下料口，每个下料口分别位于一个打壳锤头4的正下方；下料口的水平截面为矩形，各边长为200mm；各打壳锤头的轴线分别通过各下料口的中心；

采用上述装置在铝电解槽上按常规方式进行铝电解，炭阳极在阴极上投影面积明显增加，铝电解过程中的电流效率提高，电压降低，电解槽上部的热量损失明显减少。

实施例2

新建的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构同实施例1，不同点在于：与每个打壳锤头底端最近的2个相邻炭阳极上均设有矩形缺口，各相邻炭阳极上的矩形缺口以及相邻炭阳极之间的缝隙构成下料口，每个下料口分别位于一个打壳锤头4的正下方；下料口的水平截面为矩形，各边长为100mm；结构如图3所示；

实施例3

在原有的铝电解槽上进行改造，对炭阳极进行更换，由于下料器和阳极导杆的位置已经固定，因此下料器的锤头可能正好在两个炭阳极组的相邻两个炭阳极之间的上方，或者位于两个炭阳极组的相邻四个炭阳极的上方，改造后形成的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构如图4所示，包括炭阳极1、阳极爪3、阳极导杆2和阳极母线5，每个阳极母线5与多个阳极导杆2连接、每个阳极导杆2与一个阳极爪3连接，每个阳极爪3与一个炭阳极1固定连接，通过阳极爪3和阳极导杆2连接到同一个阳极母线5上的多个炭阳极为一个炭阳极组；同一炭阳极组的相邻的炭阳极之间的距离为30mm；两个炭阳极组之间的中缝宽度为50mm；

该铝电解槽阳极结构的上方设有一个以上的下料器，每个下料器底端有一个打壳锤头4；其中与每个打壳锤头底端最近的2个或4个相邻炭阳极上设有缺口，各相邻炭阳极上的缺口以及相邻炭阳极之间的缝隙构成下料口，每个下料口分别位于一个打壳锤头4的正下方；当打壳锤头正下方位于相邻两个炭阳极的中部时，在相邻两个炭阳极的中部各设置一个三角形缺口；当打壳锤头正下方位于相邻四个炭阳极之间时，在相邻四个炭阳极的角部各设置一个三角形缺口；当打壳锤头位于相邻两个炭阳极的角部时，在相邻两个炭阳极的角部设置一个矩形缺口；

下料口的水平截面为各边长300mm矩形；各打壳锤头的轴线分别通过各下料口的中心；

实施例4

新建的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构如图5所示，A-A面结构如图6所示，包括小炭阳极6、阳极爪3、阳极导杆2和阳极母线5；每个阳极母线5与多个阳极导杆2连接、每个阳极导杆2与一个阳极爪3连接，每个阳极爪3与四个小炭阳极6固定连接，通过阳极爪3和阳极导杆2连接到同一个阳极母线5上的所有小炭阳极组成一个炭阳极组；同一炭阳极组的相邻小炭阳极之间的距离为20mm；两排炭阳极组之间的中缝宽度为30mm；

与每个打壳锤头4底端最近四个小炭阳极角部设有三角形缺口，各小炭阳极上的缺口以及相邻小炭阳极之间的缝隙构成下料口，多个下料口分别位于一个打壳锤头的下方，每个下料口与一个打壳锤头底端相对；

每个下料口的水平截面为各边长为150mm的矩形；各打壳锤头的轴线通过下料口的中心；

实施例5

新建的窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构同实施例4，不同点在于：

（1）同一炭阳极组的相邻小炭阳极之间的距离为40mm；两排炭阳极组之间的中缝宽度为50mm；

（2）各下料器底端的两个小炭阳极组中，与打壳锤头4底端最近两个小炭阳极角部设有矩形缺口，各小炭阳极上的缺口以及相邻小炭阳极之间的缝隙构成下料口；结构如图7所示；

（3）每个下料口的水平截面为各边长150mm的矩形；

采用上述装置按在铝电解槽上常规方式进行铝电解，炭阳极在阴极上投影面积明显增加，铝电解过程中的电流效率提高，电压降低，电解槽上部的热量损失明显减少。

Claims

1.一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构，包括炭阳极、阳极爪、阳极导杆、阳极母线；每个阳极母线与两个以上的阳极导杆连接、每个阳极导杆与一个阳极爪连接，每个阳极爪与一个或两个以上的炭阳极固定连接，通过阳极爪和阳极导杆连接到同一个阳极母线上的多个炭阳极为一个炭阳极组，该铝电解槽阳极结构的上方设有一个以上的下料器，每个下料器底端有一个打壳锤头，其中同一炭阳极组的相邻炭阳极之间的距离为20~50mm；两个炭阳极组之间的距离称为铝电解槽阳极的中缝，其特征在于：中缝的宽度为30~50mm。

2.根据权利要求1所述的一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构，其特征在于与铝电解槽阳极结构上方的每个打壳锤头底端最近的2~4个相邻炭阳极上设有缺口，各相邻炭阳极上的缺口以及相邻炭阳极之间的缝隙构成下料口，每个下料口分别位于一个打壳锤头的正下方。

3.根据权利要求2所述的一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构，其特征在于打壳锤头的轴线通过下料口的中心。

4.根据权利要求2所述的一种窄中缝密集排布炭阳极的铝电解槽阳极结构，其特征在于下料口的水平截面为边长100~300mm的矩形或两个对角线长度为200~400mm的菱形。