[发明专利]一种新型铝电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解槽，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作为阴极，通过电解氧化铝生产铝，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。目前应用最多的一种铝电解槽技术是，电解槽中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；另一种电解槽技术是，阴极炭块上表面没有铝液层，阴极炭块直接作为阴极参与电解，电解生成的铝液直接流到槽内的沟槽中，并迅速汇集到电解槽中的蓄铝池中，此种电解槽通常采用上表面涂层硼化钛或复合硼化钛阴极炭块，以增强阴极炭块的湿润型。

两种电解槽都有其各自的缺点，第一种电解槽技术，铝液层作为阴极的一部分，这种电解槽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。这种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这种电解槽具有较大极距。这种电解槽由于本身结构的限制，以及磁场和电流对电解槽稳定性的影响，降低极距，电解槽就会变得不稳定，丢失电流效率，很难实现低极距条件下生产。

为了实现低极距生产，提高电能效率，于是出现了第二种电解槽，称之为导流槽，这种电解槽阴极炭块直接作为阴极参与电解，阴极上表面为TiB2涂层或复合层，以增强阴极的湿润型，确保生成的铝液及时流到导流沟中，并通过汇铝沟汇集到电解槽端部蓄铝池中。这种电解槽虽然实现了低极距生产，但其缺点是蓄铝池的容量不足，会造成多次出铝的问题，给生产造成很大的负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型铝电解槽，目的是既能使电解槽实现低极距条件下生产，降低极间压降，提高铝电解槽的电能效率；又能在电解槽内保存足够的液态铝量，保证正常的出铝操作，维持正常的生产管理。

为了解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种新型铝电解槽，它包括上部结构和阴极结构，阴极结构包括槽壳和内衬，内衬主要由阴极炭块、侧部内衬、底部内衬以及阴极炭块间扎固材料组成，阴极炭块之间的距离拉大，扎固材料的高度低于阴极炭块的高度，使阴极炭块间出现沟槽；阴极炭块中间部位和两个端部的上表面开有凹槽，凹槽的高度低于阴极炭块间沟槽的高度。

在出铝端的阴极炭块上表面也开有凹槽。

所述的阴极炭块截面形状为方形。

所述的凹槽横向截面形状为方形、梯形、品字形、三角形或圆形等。

所述的阴极炭块彼此间距为30～300mm之间。

所述的阴极炭块的高度可以为300～800mm之间。

所述的阴极炭块的宽度在250～800mm之间。

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。

所述的阴极炭块其顶层为TiB2复合层。

本发明的特点和效果如下：

本发明的阴极结构，阴极炭块之间距离拉大，炭块之间的扎固材料高度低于阴极炭块高度，使阴极间缝出现沟槽，同时阴极炭块中部和两个端部开有凹槽，由于采用以上新结构，电解过程中产生的液态铝能够及时地流到上述凹槽中并储存起来，实现了极间无铝液生产，消除了磁场对电解槽稳定性的影响，电解槽可以在低极距条件下生产，达到了节能的目的。为了增强阴极炭块的湿润性，可以采用TiB2复合阴极，即阴极炭块顶层复合一层TiB2。另外所有凹槽和沟槽都是连通的，因此可以保证凹槽和沟槽中的铝都能流到出铝端，保证了电解槽的正常出铝操作。本发明的新型阴极结构，既实现了无铝液、低极距生产，又能在电解槽内储存适量的液态铝液，解决了目前导流槽蓄铝池容量太小，无法储存适量铝液的问题，保证了电解槽的正常出铝操作。

附图说明

图1是本发明的新型铝电解槽阴极结构正视图。

图2是本发明的新型铝电解槽阴极结构侧视图。

图3是本发明的新型铝电解槽阴极凹槽布置图。

图中，1、侧部内衬，2、阴极钢棒，3、阴极炭块，4、阴极炭块中部凹槽，5、阴极炭块间扎固材料，6、底部内衬，7、沟槽，8、阴极炭块端部凹槽，9、阴极炭块间结壳，10、出铝端凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。