CN102758216A - 一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝电解槽阴极结构，特别是涉及一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法。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被分隔缝在不同位置分割成几部分，每条分隔缝之上的阴极钢棒除分隔缝之间的部分全部采用导电体与阴极炭块连接，其余部分的阴极钢棒全部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，使分隔缝上下两部分阴极钢棒绝缘，阴极钢棒的一端从电解槽的侧部穿出。本发明均化了铝电解槽铝液中的电流分布，大幅度降低了铝液中的水平电流，提高了电解槽的稳定性，使电解槽能够在低极距下高效运行，有效地减少了吨铝能耗，具有显著的节能效果，同时延长了阴极的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及霍尔-埃鲁电解法生产原铝的铝电解槽，具体地说，本发明涉及一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法。
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。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，均化铝液中的电流分布，提高电解槽的稳定性，提出了一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，其目的是降低铝液中的水平电流，使铝液中电流分布更加均匀，从而大幅提高电解槽的稳定性，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，同时阴极电流密度更趋均匀，降低阴极磨损的速率，延长阴极寿命。
为了实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，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被分隔缝在不同位置分割成几部分，每条分隔缝之上的阴极钢棒除分隔缝之间的部分全部采用导电体与阴极炭块连接，其余部分的阴极钢棒全部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，使分隔缝上下两部分阴极钢棒绝缘，阴极钢棒的一端从电解槽的侧部穿出。
所述的导电体为碳糊或磷铁。
所述的阴极钢棒部分扎固或浇铸在阴极炭块中。
所述的每根阴极钢棒中的分隔缝的数量为1~20条。
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。
本发明的优点和效果如下：本发明具有很强的实用性，在不改变阴极出电方式即侧部出电的条件下，显著降低了铝液中的水平电流，均化了铝液中的电流分布，大幅度提高了电解槽的稳定性，延长了阴极寿命，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是本发明阴极结构的结构示意图。
图2是本发明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结构图。
图4是图3的A-A剖视结构示意图。
图5是阴极炭块部分扎固或浇铸在阴极炭块中的结构示意图
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
下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。
如图所示，本发明一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，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沿长度方向被两条分隔缝3分割成上下三部分，两条分隔缝3之间部分的阴极钢棒2与炭块1之间采用绝缘体5连接，下面一条分隔缝3之下部分的阴极钢棒2与阴极炭块1采用绝缘体5连接，其余部分的阴极钢棒2与阴极炭块1之间全部采用导电体6连接，分隔缝3内采用分隔缝绝缘材料4填充，使分隔缝3上下部分的阴极钢棒2绝缘，阴极钢棒2的一端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下部可以安装1-50根阴极钢棒。
上述的每根阴极钢棒2中的分隔缝3的数量可以为1~20条。
本发明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，均化了铝液中的电流分布，显著降低了铝液中的水平电流，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。达到均化铝液中的电流分布、降低水平电流、提高电解槽稳定性的目的。
本实施例仅列出了一种采用两条分隔缝均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，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 (6)
1.一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，其特征在于结构如下：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被分隔缝在不同位置分割成几部分，每条分隔缝之上的阴极钢棒除分隔缝之间的部分全部采用导电体与阴极炭块连接，其余部分的阴极钢棒全部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，使分隔缝上下两部分阴极钢棒绝缘，阴极钢棒的一端从电解槽的侧部穿出。
2.根据权利要求1所述的一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，其特征在于所述的导电体为碳糊或磷铁。
3.根据权利要求1所述的一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，其特征在于所述的阴极钢棒部分扎固或浇铸在阴极炭块中。
4.根据权利要求1或3所述的一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，其特征在于所述的每根阴极钢棒中的分隔缝的数量为1~20条。
5.根据权利要求1所述的一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，其特征在于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。
6.根据权利要求1所述的一种均化铝电解槽铝液中电流分布的方法，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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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |