CN201864785U - 一种大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝电解槽，特别是涉及一种大幅度降低铝电解槽铝液中水平电流的结构。在阴极炭块下部扎固或浇铸至少一根阴极钢棒，阴极钢棒沿长度方向在靠近阴极炭块端部的一段被分隔缝分割成上下两部分，阴极钢棒在阴极炭块中间部分没有被分割的一段全部采用导电体与阴极炭块连接，靠近阴极炭块端部的阴极钢棒上半部分采用导电体与阴极炭块连接，下半部分采用绝缘体与阴极炭块绝缘，分隔缝内采用分隔缝绝缘材料填充，使上下两部分阴极钢棒绝缘，阴极钢棒整体从电解槽的侧部穿出。本实用新型大幅度降低了铝液中的水平电流，阴极电流分布更加均匀，提高了电解槽的稳定性，延长了槽寿命，有效地减少了吨铝能耗，具有显著的节能效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及霍尔-埃鲁电解法生产原铝的铝电解槽，特别是铝电解槽的阴极结构，具体地说，本实用新型涉及一种大幅度降低铝电解槽铝液中水平电流的结构。
背景技术
金属铝在工业上采用熔盐电解法进行生产，即电解溶解在熔融的冰晶石为主要成分的电解质中的氧化铝，目前主要采用的方法为霍尔-埃鲁(Hall-Heroult)电解法。
生产电解铝的直接设备为电解槽，电解槽主要有两大部分组成，一部分为阳极，通常由碳素材料制成，另一部分为阴极，由炭块与内衬材料砌筑而成。
铝电解槽被串联在整个电解系列中，电流从阳极进入电解槽，通过熔融的电解质，穿过液态铝液，进入阴极炭块，电流通过装配在阴极炭块中的阴极钢棒收集，通过阴极母线导入下一台电解槽。
现有的铝电解槽阴极结构为，在阴极炭块的底部装有阴极钢棒，阴极钢棒与炭块之间全部采用扎糊或浇磷铁的方式连接，每个阴极炭块装有一根或两根阴极钢棒，阴极钢棒与阴极炭块同向水平放置，阴极钢棒的一端伸出电解槽的侧壁与阴极母线相连接。这种结构的电解槽，阴极导电结构存在一个非常大的缺点：由于阴极钢棒与阴极炭块同向水平放置，导致铝液中产生非常大的水平电流，该水平电流与铝液中垂直磁场共同作用产生电磁力，这种电磁力驱动液态铝液在电解槽中流动和波动，如果电解槽中的水平电流过大且分布不均，将会导致铝液与电解质界面波动过大，使电解槽在生产中产生严重的不稳定性，降低电流效率。另外，铝液中水平电流分布沿阴极炭块的长度方向分布不均匀，使得阴极炭块的端部处电流密度最大，从而显著加快此处阴极炭块的腐蚀，降低电解槽的寿命。
为了提高电解槽的稳定性，通常的做法是在电解槽的设计中严格控制铝液中的垂直磁场分布，这不仅增加了阴极母线设计的难度，而且导致阴极配置复杂，母线用量大，投资增加。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提高电解槽的稳定性，提出一种大幅度降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，其目的是降低铝液中的水平电流，使阴极电流密度更加均匀，从而提高铝电解槽生产的稳定性，使电解槽能够在较低极距下高效平稳运行，显著降低吨铝能耗，同时阴极电流密度均匀，降低阴极磨损的速率，延长阴极寿命。
为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：
一种大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，在阴极炭块下部扎固或浇铸至少一根阴极钢棒，阴极钢棒沿长度方向在靠近阴极炭块端部的一段被分隔缝分割成上下两部分，阴极钢棒在阴极炭块中间部分没有被分割的一段全部采用导电体与阴极炭块连接，靠近阴极炭块端部的阴极钢棒上半部分采用导电体与阴极炭块连接，下半部分采用绝缘体与阴极炭块绝缘，分隔缝内采用分隔缝绝缘材料填充，使上下两部分阴极钢棒绝缘，阴极钢棒整体从电解槽的侧部穿出。
所述的导电体为碳糊或磷铁。
所述的阴极钢棒全部或部分扎固或浇铸在阴极炭块中。
所述的阴极钢棒的截面形状是方形、圆形、半圆形、梯形或三角形。
所述的每组阴极炭块下部安装1-50根阴极钢棒。
本实用新型的优点和效果如下：本实用新型具有很强的实用性，在不改变阴极出电方式即侧面出电的条件下，大幅度降低了铝液中的水平电流，阴极电流分布更加均匀，提高了电解槽的稳定性，延长了槽寿命，电解槽可以在低极距条件下高效平稳运行，有效地减少了吨铝能耗，具有显著的节能效果。
附图说明
图1是本实用新型实施例阴极结构示意图。
图2是本实用新型实施例阴极炭块与阴极钢棒组合结构示意图。
图3是图2阴极炭块与阴极钢棒组合结构的俯视图。
图4是图3的A-A剖剖视图。
图中，1、阴极炭块；2、阴极钢棒；3、分隔缝；4、分隔缝绝缘材料；5、绝缘体；6、导电体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型的保护范围不受实施例所限。
如图所示，本实用新型一种大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，在阴极炭块1下部扎固或浇铸至少一根阴极钢棒2，阴极钢棒2沿长度方向在靠近阴极炭块1端部的一段被分隔缝3分割成上下两部分，阴极钢棒2在阴极炭块1中间部分没有被分割的一段全部采用导电体6与阴极炭块1连接，靠近阴极炭块1端部的阴极钢棒2上半部分采用导电体6与阴极炭块1连接，下半部分采用绝缘体5与阴极炭块1绝缘，分隔缝3内采用分隔缝绝缘材料4填充，使上下两部分阴极钢棒2绝缘，阴极钢棒2整体从电解槽的侧部穿出；导电体6为碳糊或磷铁，阴极钢棒2全部或部分扎固或浇铸在阴极炭块1中，阴极钢棒2的截面形状是方形、圆形、半圆形、梯形或三角形，每组阴极炭块1下部安装1-50根阴极钢棒。
本实用新型在不改变阴极出电方式的条件下，通过改变阴极钢棒的结构、阴极钢棒与阴极炭块的连接方式等，调节阴极炭块及阴极钢棒的组合电阻，显著降低了铝液中的水平电流，阴极电流分布更加均匀，提高了电解槽的稳定性，使电解槽能够在低极距条件下高效稳定生产，有效地减少了吨铝能耗，节能效果明显。达到降低铝液中水平电流的目的。
本实施例仅列出了一种实现大幅降低铝电解槽水平电流的结构，本专利的具体实施方式中也只针对附图，对本方法的实现措施进行了描述，但本专利保护范围不受本专利中实施例所限。
Claims (5)
1.一种大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，其特征在于在阴极炭块(1)下部扎固或浇铸至少一根阴极钢棒(2)，阴极钢棒(2)沿长度方向在靠近阴极炭块(1)端部的一段被分隔缝(3)分割成上下两部分，阴极钢棒(2)在阴极炭块(1)中间部分没有被分割的一段全部采用导电体(6)与阴极炭块(1)连接，靠近阴极炭块(1)端部的阴极钢棒(2)上半部分采用导电体(6)与阴极炭块(1)连接，下半部分采用绝缘体(5)与阴极炭块(1)绝缘，分隔缝(3)内采用分隔缝绝缘材料(4)填充，使上下两部分阴极钢棒(2)绝缘，阴极钢棒(2)整体从电解槽的侧部穿出。
2.根据权利要求1所述的大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，其特征在于所述的导电体(6)为碳糊或磷铁。
3.根据权利要求1所述的大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，其特征在于所述的阴极钢棒(2)全部或部分扎固或浇铸在阴极炭块(1)中。
4.根据权利要求1所述的大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，其特征在于所述的阴极钢棒(2)的截面形状是方形、圆形、半圆形、梯形或三角形。
5.根据权利要求1所述的大幅降低铝电解槽铝液中水平电流的结构，其特征在于所述的每组阴极炭块下部安装1-50根阴极钢棒。
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