[实用新型]一种阴极炭块

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种电解槽阴极炭块，特别是一种异型阴极炭块。 

二、背景技术

目前，工业上铝的提炼主要是冰晶石-氧化铝熔盐电解的方法生产，其专用设备为内衬有炭质材料的电解槽，此类电解槽的钢质外壳与炭质内衬之间为耐火材料和保温砖，电解槽的炭质内衬一般由具有较好的抗钠盐和抗电解质腐蚀性能的无烟煤或石墨材料或两者的混合物所制的炭块砌筑而成，在炭块与炭块之间用炭素材料制成的炭糊进行捣固。 

现有铝电解槽的阴极结构多采用在阴极炭块底部开设沟槽并装有阴极钢棒，阴极炭块纵向排放在电解槽底部，阴极炭块为规则长方体或者阴极炭块的上端部为凸形，阴极炭块与阴极炭块之间有一定距离的间缝。如中国专利CN201416037Y公开了一种新型铝电解槽，该电解槽的阴极结构包括槽壳和内衬，内衬的阴极炭块之间的距离被拉大，该间缝用扎固材料填充，扎固材料的高度低于阴极炭块的高度而使得阴极炭块之间出现沟槽，这种铝电解槽的阴极结构可以使铝液流到沟槽中，但阴极表面各点到阴极钢棒的距离差别很大，电解过程中电流密度和磁场强度分布不均匀，严重影响电流效率。再如中国专利ZL200710010523.4公开了一种异型阴极炭块结构电解槽，该阴极炭块上表面形成两个以上的凸起，阴极炭块之间用炭素捣糊填充形成沟槽，能达到减缓铝液流速和波动幅度的作用，同样，其阴极表面各点到阴极钢棒的距离差别很大，电解过程中电流密度和磁场强度分布不均匀，严重影响电流效率。因此，设计一种综合能耗更低、效率更高的电解槽及其阴极结构已为急需。 

三、实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能够大大降低铝液中水平电流、使阴极炭块和阴极钢棒电流密度更均匀、阴极炭块和阴极钢棒中磁场分布更均匀、能够有效减缓铝液流速和铝液波动幅度的铝电解槽的新型阴极炭块；同时，用该新型阴极炭块砌筑的铝电解槽能够大大提高铝电解的稳定性，大大延长了电解槽的使用寿命。 

为解决上述技术问题，本实用新型的具体方案是：一种阴极炭块，包括炭块本体和底部沟槽，所述炭块本体上端沿纵向为倒角或者圆角或者弧形角。这样，阴极炭块上端部沿纵向为倒角或者圆角或者弧形角，或者上述倒角或者圆角或者弧形角为对称倒角或者圆角或者弧形角，当阴极炭块沿纵向并列排放在铝电解槽底部时，相邻阴极炭块之间留有一定间距的间缝，使用阴极炭糊填充扎固间缝，这样，相邻阴极炭块的相对倒角或者圆角或者弧形角与填充间缝的阴极炭糊形成纵向凹槽，纵向凹槽有利于铝液的流出，能够减缓铝液流速和铝液波动，大大降低极距。 

本实用新型还在于所述炭块本体顶部开设有横向凹槽。开设横向凹槽也有利于铝液顺利流出，横向凹槽与纵向凹槽形成纵横交错的网状凹槽，能大大减缓铝液流速，使铝液变紊流为层流。 

本实用新型还在于所述横向凹槽的深度与倒角或者圆角或者弧形角的高度相同。这样，使得纵向凹槽和横向凹槽的深度一致，纵横交错的网状凹槽深度一致，有利于铝液的纵横流动，并且流动平缓。

本实用新型还在于所述横向凹槽为矩形槽或者梯形槽或者弧形槽。这样，可以根据需要选择阴极炭块顶部凹槽的形状，且每一种槽型都有其独特的有益效果，当凹槽为矩形槽时，在填充人造石墨碎时可以做到更加平整，横向电流分布和磁场分布不受影响，当凹槽为梯形槽时，其与纵向的梯形槽相互交叉，使电解槽的阴极上表面形成纵横交错的梯形槽网，能够有效缓减铝液 的流速，改变铝液的流态，变紊流为层流，减缓槽内电解质和铝液的波动性，从而降低极距和槽压降，实现节能降耗。 

本实用新型还在于所述倒角为二次倒角。当倒角为二次倒角时，所形成的纵向凹槽为敞口的凹槽，能够进一步减缓铝液流速，使层流效果更加明显。 

本实用新型还在于所述底部沟槽为一条或两条或多条。 

本实用新型还在于所述底部沟槽横截面的上部形状为倒角或者圆角或者弧形角。这样能保证阴极炭块上表面到钢棒的距离趋于相等，使电流和磁场分布均匀。 

本实用新型还在于所述横向凹槽深度为20～180mm，所述倒角或者圆角或者弧形角的高度为20～180mm。 

本实用新型提供的一种阴极炭块，以及所采用该阴极炭块的新型铝电解槽，还具有以下有益效果： 

1、减少铝液中的水平电流； 

2、改善铝液、阴极炭块和阴极钢棒中电流密度的分布和磁场的分布，使得电流密度分布更为均匀，磁场分布更为均匀。