[发明专利]一种铝电解槽阳极炭块

说明书

技术领域

本发明技术属于铝电解技术领域，特别涉及一种能使铝电解槽阳极气体快速地从阳极底掌逸出，减少阳极气体与电解质熔体中溶解金属铝的二次反应，提高铝电解槽电流效率的阳极。

背景技术

工业铝电解槽有两个重要的技术经济指标，一个是电耗，一个是电流效率，电耗与电流效率成反比关系，提高电流效率可使铝电解生产的电能消耗降低，二者之间的关系可用如下公式来表示：

在工业铝电解生产中，使电解槽的电流效率降低的主要原因是铝电解槽中溶解到电解质熔体中的金属铝与阳极上生成的CO2气体的二次反应引起的，其电流效率损失的化学反应式如下：

2Al(溶解的)+3CO₂＝Al₂O₃+3CO                (2)

在上述电流效率损失的化学反应式中，其CO2气体是在炭阳极的底表面上生成的，阳极气体在阳极底表面生成后，穿过电解质熔体，从阳极周边的电解质熔体中逸出，遇到电解质中溶解的金属铝后，即发生如公式(2)使电流效率降低的化学反应。显然，阳极尺寸越大，阳极底掌中心气体在电解质熔体中行走的距离越长，在电解质熔体中停留时间越久，与电解质熔体中Al的二次反应的几率就越大，造成电流效率损失就越大。为了缩短阳极气体的排出时间，众多研究者发明并提出了在阳极底掌上，在沿炭阳极的纵向方向和横向方向“开槽”的专利技术。冯乃祥等提出了将阳极底掌面积减小的一个阳极导杆上悬挂多个小尺寸阳极的专利技术，以及李劼等提出的组合式炭阳极技术。应该说，这些专利技术都会在加快阳极气体的排放方面具有一定的效果。特别是冯乃祥等提出的一个阳极导杆下悬挂多个小阳极的专利技术，由于阳极底表面积的大大缩小，其快速排气效果非常显著，然而这些专利技术也存在一些缺点：

1、开槽的深度(高度)低，致使开槽阳极在其工作周期的前期，阳极底掌上所开的槽具有增加阳极底掌气体排出的效果，但在后期，当开槽浸没到电解质熔体之中后，就不再有这种效果了。如果开槽太深，则越接近钢爪，势必造成运行到后期的阳极或残极的脱落，或在钢爪下形成裂缝，使电解质对阳极钢爪形成熔蚀。

2、小阳极单体制造工艺技术较为复杂，需要对现行阳极的成型、焙烧和装出炉以及阳极组装工艺和设备进行重大改变。如改建或重建，造成生产率下降，投资增加。如果用现行的阳极，利用锯锯开的方法，使安装好的整块炭阳极分割成若干个小阳极，也容易对原阳极造成破坏；此外换块后，盖在阳极上的保温料进入到小阳极之间的缝隙中时，对阳极气体的逸出也可能形成一定的阻力，或使阳极气体排放不均。

3、现行电解槽阳极钢炭部分的电流密度太大，阳极炭碗周边处的阳极炭的密度低，是阳极钢炭处阳极电压降过高的主要原因之一。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种铝电解槽阳极炭块，该阳极炭块不仅能在阳极工作的前期，而且能在炭阳极工作的中期和后期都能有效地提高阳极气体的排放。

本发明的铝电解槽阳极炭块具有如下的结构特征：

1、本发明的铝电解槽的阳极炭块结构上表面为一个与阳极长、宽相一致的平面，或者为一个长宽比阳极基体炭块长和宽稍小一些的平面；

2、本发明的铝电解槽阳极炭块，在上述的阳极炭块上表面的长方形平面上设有凹下并与阳极导杆下的钢爪相连接的炭碗，此炭碗在炭块的长度方向(或称纵向方向上)排列一排或二排，每排有2～4个炭碗，当阳极炭块上表面的炭碗成一排排列时，则炭碗在阳极炭块长度方向(或纵向方向)中心线上成一排排列；当阳极炭碗在阳极的上表面成2排排列时，两排炭碗对称地排列在中心线的两侧。

3、本发明的阳极炭块上表面的炭碗的内径为Φ100～Φ250mm，深度为100～200mm。

4、在本发明的铝电解槽阳极炭块的两个相邻的炭碗正中间的炭阳极表面以下50～200mm的地方到阳极底掌之间开有宽度为10～30mm的沟槽，沟槽的长度与阳极炭块的宽度或长度相等。

5、在本发明的铝电解槽阳极炭块中，其阳极的上表面和底表面的周边可以是直角，也可以是园角，也可以是削去一个角的形状。

本发明的铝电解槽阳极炭块，与现行工业上所采用的和现有专利技术的阳极炭块结构相比具有如下优点：