[发明专利]一种铝电解槽阴极结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽阴极结构，属于铝电解槽技术领域。

背景技术

目前用于铝工业生产的Hall-Heroult电解槽使用炭素阳极和炭块阴极，通过 电解熔融的氧化铝生产铝，电解质主要由冰晶石和氧化铝熔体组成，另外还有 溶解在其中的氟化铝和其它氟化盐。电解析出的铝蓄积在槽底炭块阴极上部， 形成铝液层，并作为阴极的一部分。由于电解槽内的铝液受到车间内电磁场的 影响而运动，需要保持一定高度的铝液，减少与电解质接触界面的波动。目前 工业电解槽保持的铝液水平通常为10～30cm之间，在此情况下，仍需要保持 4.5cm左右的极距，极距的高低主要受到电解槽稳定性的影响，在现有电解槽的 阴极结构和磁场条件下，进一步优化磁场分布提高电解槽的稳定性，进而降低 极距已经成为一件非常困难的事情。

现有的Hall-Heroult铝电解槽，根据尺寸和电解工艺的不同都存在一个普遍 的问题就是电能效率较低，一般在45～50％之间，其余的电能都转化为热能散 失掉了。现有铝电解槽的极距一般都在4.5cm左右，造成电能效率低的主要原 因就在于现有普通预焙槽由于磁场造成的铝液波动，因此为了保证电解槽的稳 定生产往往需要保持较大的极距。

电能效率低造成了工业电解槽上巨大电能无谓的消耗，铝电解槽节能降耗 的手段有两种，一种是提高电流效率，另一种就是降低极距，降低槽电压。而 现有的电解槽，电流效率大都在90～96％之间，提高电流效率的空间有限。目前 铝电解槽极距一般在4.5～5cm左右，极距带来的压降约为总能耗的40％，极距 的降低给节能降耗提供了很大的空间，但是由于传统电解槽本身结构的限制， 降低极距，由于受磁场带来的铝液电解质界面波动影响，电解槽就会变得不稳 定，丢失电流效率，很难达到节能的目的。

发明内容

本发明就是为了解决上述技术问题，而提供一种铝电解槽阴极结构，目的 是减小电解槽内铝液的流动和降低铝液的波动，降低极间压降，提高铝电解槽 的电能效率，降低磁场对铝电解生产稳定性的影响，达到节能的目的。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种铝电解槽阴极结构， 它包括槽壳和内衬，内衬主要由阴极炭块、侧部内衬、底部内衬以及捣固糊组 成，同一电解槽内的阴极炭块由高、低两种阴极炭块排列而成，使阴极上表面 凹凸不平，阴极钢棒水平安装在阴极炭块的底部，阴极钢棒从电解槽的侧部穿 出。

所述的阴极炭块上表面开有凹槽。

所述的凹槽数量为1～20个。

所述的凹槽横向截面形状为方形、梯形、三角形或圆形等。

所述的阴极炭块为方形，每组阴极炭块中安装1～4根阴极钢棒。

所述的阴极钢棒的横向截面形状可以为圆形、椭圆形或矩形。

所述的阴极炭块通过炭间糊连成一体，阴极炭块之间的高度差在20～400mm 之间。

所述的阴极炭块的高度可以为300～700mm之间，宽度可以与阳极炭块保持 一致。

所述的阴极炭块的高度可以为300～700mm之间，阴极炭块的宽度在 250～800mm之间的阴极炭块。

所述的阴极炭块中高阴极炭块与低阴极炭块是呈高、低、高、低交替排列。

所述的阴极炭块中高阴极炭块与低阴极炭块是呈低、低、高、低、低、高 交替排列。

所述的阴极炭块中高阴极炭块与低阴极炭块是高、低块之间的任何排列。

所述的阴极炭块下面的底部内衬为耐火保温材料。

所述的阴极炭块的端部与侧部内衬之间由浇注料和周围糊捣固连接。

所述的阴极炭块的上表面是平面。

本发明的特点和效果如下：

本发明铝电解槽：由于其阴极结构的特点，阴极炭块高度不同，从而导致 阴极上表面凹凸不平，巨大的铝液池被分割成数个小的区域，有效地束缚了铝 液由于受到电磁力的作用而产生的流动和波动，提高了电解槽的稳定性，因此 铝液高度可以保持很低，高出凸起的阴极炭块几厘米即可，极距也可以显著降 低，可以使极距从传统电解槽的4.5～5cm左右降到2.5～4cm或更低。

由于保持了较低的铝液水平，在电解槽出铝时，容易造成出铝口位置的铝 量不足，使电解质进入出铝装置，为了解决此问题，可以适当增大出铝端的加 工面，同时在阴极炭块上表面开沟槽，为铝液提供汇集通道。