[发明专利]一种消除铝电解槽铝液中水平电流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及霍尔-埃鲁电解法生产原铝技术及实施该技术的设备-铝电解 槽。具体地说是涉及一种消除铝电解槽铝液中水平电流的方法。

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，电解槽主要由两大部分组成，一部分 为阳极，由碳素材料制成为块状；另一部分为阴极，由炭块与内衬材料砌筑 而成。

现有的阴极结构是在阴极炭块的底部安装阴极钢棒，阴极钢棒与炭块之 间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，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作用产生非常有害的电磁力，使电解槽在生产中 产生严重的不稳定性，降低电流效率。同时铝液中水平电流还可导致阴极炭 块表面上电流密度分布不均匀，使得阴极炭块的端部处电流密度最大，从而 显著加快此处石墨化阴极炭块的腐蚀，降低电解槽的寿命。阴极电流密度分 布问题和水平电流的存在，限定了现代大型电解槽的设计向宽的方向发展， 导致长宽比严重失调。

随着电解槽容量的增大，电解槽宽度的增加，现有的阴极导电结构产生 的水平电流就更大，阴极炭块表面上电流密度分布就更不均匀，铝电解槽生 产的稳定性更加恶化，电流效率很难达到理想的要求，这就制约了大容量铝 电解槽的开发，制约了铝工业生产技术的提高。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题而提供一种消除铝电解槽铝液中水平 电流的方法，目的是消除铝液中的水平电流，使阴极电流密度分布更加均匀， 提高了铝电解槽生产的稳定性，延长了阴极寿命，有利于电解槽操作和电流 效率的提高。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种消除铝电解槽铝液 中水平电流的方法，在阴极炭块的下部或下面设置有导电体，导电体直接从 槽底穿出。

在所述的阴极炭块的下面设置防渗材料，导电体穿过防渗材料从槽底穿 出。

在所述的阴极炭块的下面设置防渗材料，导电体的一端镶嵌在阴极炭块 内，导电体的另一端设置在防渗材料内，每两根或两根以上的连接导电体通 过汇流导电体汇集到一根引出导电体，引出导电体直接从槽底穿出。

在所述的阴极炭块中固定一根或一根以上阴极钢棒，然后导电体与阴极 钢棒连接，导电体直接从槽底穿出。

在所述的阴极炭块中固定一根或一根以上阴极钢棒，然后导电体与阴极 钢棒连接，在阴极炭块和阴极钢棒的下面设置防渗材料，导电体穿过防渗材 料从槽底穿出。

在所述的阴极炭块中固定一根或一根以上阴极钢棒，然后导电体与阴极 钢棒连接，在阴极炭块和阴极钢棒的下面设置防渗材料，导电体的另一端镶 嵌在阴极炭块内，导电体的一端设置在防渗材料内，每两根或两根以上的连 接导电体通过汇流导电体汇集到一根引出导电体，引出导电体直接从槽底穿 出。

所述的阴极钢棒的下表面与阴极炭块的下表面在同一水平面上，也可以 不在同一水平面上。

所述的阴极钢棒水平方向设置。

所述的导电体与阴极炭块或阴极钢棒垂直设置，导电体的一端通过磷生 铁或扎糊镶嵌在阴极炭块内。

所述的阴极钢棒7为1-50根。

所述的阴极炭块的下部设置连接导电体，连接导电体的一端镶嵌在阴极 炭块内，连接导电体的另一端伸出阴极炭块外两根或两根以上通过汇流导电 体与引出导电体连接，引出导电体的下端从槽底穿出。

在所述的阴极炭块的下面设置防渗材料，连接导电体和汇流导电体设置 在防渗材料内。

所述的汇流导电体与同一块阴极炭块内的连接导电体连接。

所述的汇流导电体与相邻阴极炭块内的连接导电体连接。

所述的汇流导电体与2-10根连接导电体连接。

所述的引出导电体位于阴极炭块的正下方。

所述的连接导电体、引出导电体和汇流导电体的截面形状为方形、三角 形、圆形或椭圆形等。

所述的连接导电体与阴极炭块垂直设置，连接导电体的一端通过磷生铁 或扎糊镶嵌在阴极炭块内。