[实用新型]泄流式TiB2－石墨复合材料阴极铝电解槽

说明书

本实用新型属于铝电解技术领域，特别涉及一种泄流式TiB₂-石墨复合材料惰性阴极铝电解槽。

铝是用熔盐电解法生产的。铝电解生产需要大量电能，平均每电解生产一吨金属铝，所消耗的电能一般在15000度电左右，其电能消耗在铝生产成本中约占三分之一左右。铝电解槽是一个生产率很低的反应器，一个电流强度为200KA的大型电解槽，其日产量也只有1.5吨左右。因此研制一种能大幅度降低电能消耗，具有高电流密度和高生产率的电解槽一直是铝冶金科技工作者的目标。

本实用新型的目的在于提供一种能降低铝电解电能消耗、大幅度提高电流密度和电解铝产量的泄流式TiB₂-石墨复合材料惰性阴极铝电解槽。

本实用新型的阴极其基体是由碳素材料制成的，其表面层是用具有一定厚度的TiB₂-石墨复合材料制成的。用这种碳块构筑成的阴极表面具有沿纵向方向的边部低、中间高的里高外低的倾斜度，其倾斜度在10-30°之间。正常生产时电解槽阴极表面不保留铝液。电解生成的铝由于具有与石墨复合材料良好的湿润性，会沿着倾斜的阴极表面流下，并汇集到槽中心或边部的集铝室中，间隔一段时间后，待集铝室中的铝达到一定的容量后，将其用真空抬包抽出。阳极是用煅后石油焦制成的预焙阳极碳块，与目前工业电解槽使用的预焙槽的预焙阳极碳块是一样的，所不同的是其底表面具有一定的倾斜度，其倾斜度的大小与TiB₂-石墨阴极表面倾斜度的大小是一致的。本实用新型阳极、阴极排列与布置与传统预焙电解槽相同。

本实用新型可大幅度降低铝电解电能消耗、提高电流密度和电解铝产量。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型集铝室在中间的泄流式TiB₂-石墨复合材料阴极铝电解槽构成示意图，

图2为图1的侧视图，

图3为本实用新型集铝室在一边端头的泄流式TiB₂-石墨阴极铝电解槽构成示意图，

图4为图3的侧视图，

图5为集铝室在两边部端头的泄流式TiB₂-石墨复合材料阴极铝电解槽构成示意图，

图6为图5的侧视图。

图中1、炭阳极，2、表面有TiB₂-石墨复合材料层的阴极碳块，3、炭阴极表面的TiB₂-石墨复合材料层，4、阴极导电钢棒，5、集铝室内衬(用与电解槽内衬相同的材料制成，或以氮化硅结合的碳化硅材料制成)，6、集铝室中的液体金属铝，7、电解质熔体，8、钢制槽壳，9、炉底内衬耐火材料，10、边部内衬，11、电解质结壳，12、中间打壳下料装置，13、阴极碳块之间和阴极碳块与边部内衬之间的炭素捣固糊。

实施例一，集铝室在电解槽中间的泄流式TiB₂-石墨复合材料阴极铝电解槽。如图1、图2所示，该电解槽的阴极由两部分组成，上表面层为TiB₂-石墨复合材料3，下层为石墨或无烟煤，或两者的混合物为骨料成份的炭质碳块2。由这样的带有TiB₂-石墨复合材料层的碳块砌筑成的阴极，面向电解槽纵向方向倾斜，即中间纵向方向高，边部纵向方向低。其倾斜度在前10～30°之间。其集铝室在电解槽的中间。集铝室内衬5由炭质材料或以氮化硅结合的碳化硅材料制成，也可用其它耐熔融铝和电解质腐蚀的材料制成。集铝室中的液体金属铝6是在倾斜的TiB₂-石墨阴极表面生成后沿其斜面流到阴极边部，再由阴极边部流入集铝室中的。为了保持相等的电解槽阴极与阳极之间的距离，电解槽的阳极1的底表面也制做成由下向上倾斜的。上表面带有TiB₂-石墨复合材料层的阴极碳块之间和阴极碳块与边部内衬之间用炭素糊13粘结，该炭素糊上表面也有TiB₂-石墨制成的复合材料层。

实施例二，如图3、图4所示，集铝室在电解槽的一个端头的泄流式TiB₂-石墨复合材料阴极铝电解槽。

实施例三，如图5、图6所示，有两个集铝室，两个集铝室分别构筑于电解槽的两个端头的泄流式TiB₂-石墨复合材料阴极铝电解槽。