CN102560546A - 一种铝电解槽的阳极结构 - Google Patents
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Abstract
一种铝电解槽的阳极结构，属于铝电解技术领域。本发明包括阳极导杆、阳极钢爪，每个阳极上包含数个阳极导杆，其特征在于同一阳极导杆的下面通过阳极钢爪悬挂有2～24个小阳极，其小阳极的排列方式为在电解槽纵向方向有1～4排，每排有2～6个，组成炭块阳极组。阳极小炭块在电解槽纵向方向的长度为300～750mm，在电解槽横向方向的宽度为300～750mm，高450～700mm，炭块小阳极之间有10～40mm的缝隙，炭块小阳极侧面与底面成90°～120°角，侧面与底面也可以有弧形倒角。本发明可缩短铝电解生产过程中阳极底掌表面形成的CO2气体在电解质熔体中停留时间，从而减少了对铝液波动的影响，使极距和槽电压进一步降低，最终达到提高电流效率和降低电耗的目的。
Description
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，特别涉及一种能降低铝电解槽阳极气体逸出向电解质熔体中的贯穿深度及阳极气体逸出对铝液波动影响的阳极结构。
背景技术
目前工业上的纯铝是由熔盐电解法生产，电解槽是一个内衬有耐火材料、保温材料和碳阴极的船型结构。铝电解的阳极是由炭质材料制成，阳极炭块在电解槽纵向方向的数量随着电解槽电流强度的增大而增加。阳极炭块由阳极钢爪连接至阳极导杆，阳极导杆的上部连接在阳极母线上，通常一个阳极导杆下有1～2个阳极炭块，当同一阳极导杆在电解槽纵向方向有两个并列的阳极炭块时成为双阳极。现行电解槽中使用的阳极炭块的宽为400～700mm，长为1400～1800mm，高为450～700mm。在正常生产过程中，电解槽的炭素阴极内衬内存有铝水，铝液水平一般在10～25cm。在电解槽内的阴极铝液上面为由冰晶石－氧化铝组成的电解质熔体，其水平高度在15～25cm。电解槽阳极底表面与阴极铝液之间距离为3～5cm。
阳极底表面的炭与电解质熔体中的氧离子发生电化学反应，生成CO2气体，阳极气体从阳极底表面生成后穿过电解质熔体，从阳极周边的电解质熔体中逸出。由于阳极底表面与阴极铝液之间的距离（极距）很短，因此，阳极气体从阴极底表面逸出过程中，会引起阴极铝液面的波动。在给定的阳极电流密度条件下，即在给定的阳极气体逸出速度的条件下，阳极气体向电解质熔体中的贯穿深度和在电解质中停留的时间以及阳极气体对阴极铝液波动影响随着阳极的宽度和长度的增加而增加。阳极气体向电解质熔体中贯穿深度的增加和电解质熔体中停留时间的延长以及对铝液液面波动影响的增加，不仅增加阳极气体CO2与电解质熔体中铝的二次反应，使电流效率降低，而且影响电解槽有效极距和槽电压的降低，从而使电解槽铝电解生产的电能消耗增加。现行铝电解槽所实施的大尺寸阳极所带来的对电流效率以及阳极气体逸出对阴极铝液波动的影响已经严重地制约了极距、槽电压和电能消耗的进一步降低。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种新的铝电解槽的阳极结构，一种能降低铝电解槽阳极气体逸出向电解质熔体中的贯穿深度及阳极气体逸出对铝液波动阳极结构。
本发明一种铝电解槽的阳极结构，包括数个阳极导杆、阳极钢爪，阳极导杆的上部连接在阳极母线上，每个阳极导杆下部连接阳极钢爪，阳极炭块由阳极钢爪连接至阳极导杆，其特征在于同一阳极导杆的下面通过阳极钢爪悬挂有2～24个小阳极，其小阳极的排列方式为在电解槽纵向方向有1～4排，每排有2～6个，组成炭块阳极组。
上述阳极小炭块炭块小阳极在电解槽纵向方向的长度为300～750mm，在电解槽横向方向的宽度为300～750mm，，高度为450～700mm。
上述炭块小阳极之间有10～40mm的缝隙。
上述炭块小阳极侧面与底面成90°～120°角，侧面与底面也可以有弧形倒角。
本发明的炭块小阳极长度和宽度不超过750mm，可缩短铝电解生产过程中阳极底掌表面形成的CO2气体在电解质熔体中停留时间，减少形成大阳极气泡的可能，从而减少了对铝液波动的影响，降低铝的二次反应，同时使电解槽的极距得到显著的降低，由过去的5cm降低到4cm左右或以下，使极距和槽电压进一步降低，最终达到提高电流效率和降低电耗的目的。
附图说明
图1为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有1排，每排4个小阳极的阳极组合正视图。
图2为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有1排，每排4个小阳极的阳极组合侧视图。
图3为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有2排，每排4个阳极的阳极组合正视图。
图4为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有2排，每排4个阳极的阳极组合的侧视图。
图5为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有3排，每排4个阳极的阳极组合正视图。
图6为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有3排，每排4个阳极的阳极组合侧视图。
图7为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有4排，每排6个阳极的阳极组合正视图。
图8为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有4排，每排6个阳极的阳极组合侧视图。
图9为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有3排，每排2个阳极的阳极组合正视图。
图10为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有3排，每排2个阳极的阳极组合侧视图。
图11为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有4排，每排5个阳极的阳极组合正视图。
图12为本发明的一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有4排，每排5个阳极的阳极组合侧视图。
上图中1为阳极导杆，2为阳极钢爪，3为炭块小阳极，4为阳极钢角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1、图2所示，本发明一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有1排，每排4个炭块小阳极的阳极组合取代传统电解槽中的传统炭块阳极，其中每个小阳极的长度方向与电解槽的纵向方向一致，即平行于阳极母线方向，长度为660mm；宽度为370mm，高度为700mm，与传统阳极相当。炭块与炭块之间为40mm。小阳极侧面与底面的夹角为90°。
实施例2
如图3、图4所示，本发明一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有2排，每排4个炭块小阳极的阳极组合取代传统电解槽中的传统炭块阳极，其中每个小阳极的长度方向与电解槽的纵向方向一致，即平行于阳极母线方向，长度为320mm；宽度为370mm；高度为600mm。炭块与炭块之间为30mm。小阳极侧面与底面的夹角为90°。
实施例3
如图5、图6所示，本发明一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有3排，每排4个炭块小阳极的阳极组合取代传统电解槽中的传统炭块阳极，其中每个小阳极的长度方向与电解槽的纵向方向一致，即平行于阳极母线方向，长度为450mm，宽度为500mm；高度为600mm。炭块与炭块之间为10mm。小阳极侧面与底面的夹角为90°。
实施例4
如图7、图8所示，本发明一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有4排，每排6个炭块小阳极的阳极组合取代传统电解槽中的传统炭块阳极，其中每个小阳极的长度方向与电解槽的纵向方向一致，即平行于阳极母线方向，长度为330mm，宽度为300mm；高度为600mm。炭块与炭块之间为10mm。小阳极侧面与底面的夹角为95°。
实施例5
如图9、图10所示，本发明一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有3排，每排2个炭块小阳极的阳极组合取代传统电解槽中的传统炭块阳极，其中每个小阳极的长度方向与电解槽的纵向方向一致，即平行于阳极母线方向，长度为320mm，宽度为570mm，高度为450mm。炭块与炭块之间为10mm。小阳极侧面与底面的夹角为120°。
实施例6
如图11、图12所示，本发明一个阳极导杆和阳极钢爪下面悬挂有4排，每排5个炭块小阳极的阳极组合取代传统电解槽中的传统炭块阳极，其中每个小阳极的长度方向与电解槽的纵向方向一致，即平行于阳极母线方向，长度为320mm，宽度为300mm；高度为600mm。炭块与炭块之间为10mm。小阳极下部与底面有弧形倒角。
Claims (4)
1.一种铝电解槽的阳极结构，包括数个阳极导杆、阳极钢爪，阳极导杆的上部连接在阳极母线上，每个阳极导杆下部连接阳极钢爪，阳极炭块由阳极钢爪连接至阳极导杆，其特征在于同一阳极导杆的下面通过阳极钢爪悬挂有2～24个小阳极，其小阳极的排列方式为在电解槽纵向方向有1～4排，每排有2～6个，组成炭块阳极组。
2.根据权利要求1所述的阳极结构，其特征在于所述炭块小阳极在电解槽纵向方向长为300～750mm，在电解槽横向方向宽为300～750mm，高为500～700mm。
3.根据权利要求1所述的阳极结构，其特征在于所述炭块小阳极之间有10～40mm的缝隙。
4.根据权利要求1所述的阳极结构，其特征在于所述炭块小阳极侧面与底面的夹角为90°～120°，或侧面与底面有弧形倒角。
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