[发明专利]一种分区电解预焙铝电解槽

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽，特别涉及一种分区电解预焙铝电解槽。

背景技术

传统霍尔-埃鲁特法（Hall-Héroult）铝电解工艺一直是工业炼铝的唯一方法，尽管如此，其高能耗是Hall-Héroult工艺存在的主要缺点之一。导致能耗高的主要原因有：一是铝液层垂直磁场绝对值过大及其水平梯度分布不均，铝液和电解质在电解槽内部存在水平和垂直的波动运动，导致电解槽稳定不佳，电解槽被迫在高极距下运行，因此很大一部分能耗浪费在这上面；二是现行电解体系需维持950℃以上的高温，电解槽部分能量浪费在对外的热量散发损失中。前者可以通过电解槽结构与工艺优化来降低能耗，而后者则由于电解工艺的熔盐电化学特性，难以从本质上克服。

由此可见，电解槽熔体（铝液和电解质）的运动形态可直接影响铝液层电流分布的均匀性、铝液的波动幅度与电解槽的稳定性，也即直接决定了电解槽能耗的高低。因此，降低铝液波动成为当前铝电解槽低电压低能耗稳定运行的核心问题。目前，针对这一问题的电解槽优化出现了一些专利，例如专利200710010523.4提出了一种新型阴极结构的铝电解槽，该结构电解槽在一定条件下能够降低铝电解生产电耗，但由于这些异性结构直接导电且与熔体接触，因而出现其阴极表面上的凸起高度会逐渐降低的现象，考虑到阴极更换的成本，该方法对于槽寿命来说是一大硬伤。尽管后续有一些研究通过改变阴极凸起结构的材质来减缓磨损，但改变材质的同时也改变了阴极导电特性，对于电解槽影响较大，且同样无法避免难以更换的缺陷。此外，还有诸如高低阴极块（200910010078.0）、异型阴极（201010506682）等类似专利，其原理与上述专利基本一致，但缺点也都是难以完全克服上述缺陷。因此，从改变阴极表面形状的角度出发降低铝液波动，尽管可以一定程度降低槽电压，但其难以更换及修复的特性及由此引发的槽寿命缩短或电解槽早期破损成为其最大缺陷。此外异型阴极加工复杂、成品率降低、单价较高则为其另一大缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够大幅度降低铝液波动、易于安装、更换与维护且成本低廉的分区电解预焙铝电解槽。

为了解决上述技术问题，本发明提供的分区电解预焙铝电解槽，包括阴极、侧部炭块、槽壳和阳极，在电解槽纵向方向设置至少一块区域分割板，所述的区域分割板将整个电解槽熔体工作区域分隔成若干小区域，所述的区域分割板镶嵌固定在所述的侧部炭块中，所述的区域分割板的本体或所述的区域分割板与电解槽之间设置有导铝通道，通过所述的导铝通道构成一个整体铝液连通通道。

所述的区域分割板基体材质为碳素材料或镁质耐火材料，其内部嵌入金属或合金作为骨架，以维持强度并增加其重量。

所述的区域分割板厚度为10cm～40cm，高度为槽膛深度或者略小，长度与电解槽宽度相等或为槽宽度的1/4～3/4。

所述的导铝通道为在所述的区域分割板的底部或中下部设为一排或多排形状为圆孔、多边形或沟槽状的分隔板上小尺寸铝连通孔或分隔板上大尺寸铝连通孔。

所述的导铝通道为在所述的区域分割板的底部与所述的阴极表面保持的缝隙。

所述的导铝通道为所述的区域分割板成对安装在垂直于槽长度的方向、且成对的所述的区域分割板之间形成的铝连通沟，所述的铝连通沟出现位置在槽宽度1/4至槽中轴线任何位置。

所述的导铝通道为所述的区域分割板犬牙交错分布安装在垂直于槽长度的方向上所述的区域分割板之间形成的通道。

所述的区域分割板的顶部与所述的侧部炭块或槽沿板顶部保持水平，通过安装在邻近侧部槽壳处的固定装置将其固定。

所述的电解槽在每个分区装备有至少一个下料器。

采用上述技术方案的分区电解预焙铝电解槽，其有益效果是：

本发明的优点在于：

1．本发明提供的分区电解铝电解槽，通过将铝液限制在一个较小的区域内，实现了有效降低铝液波动这一铝电解槽难题，因此可以在保证电解槽稳定的前提下，大幅度降低极距，使电解槽电压降低且电流效率保持不变，因而能够有效降低电解槽能耗，社会经济效益明显。

2．本发明提供的分区电解铝电解槽，其实现方式简单且操作方便，既可以在已运行的电解槽上通过增加区域分割板来实现，也可以在新设计电解槽上实现。该区域分割板安装在熔体区域，其底部可以与阴极接触也可以不接触，因而拆卸容易（尤其对于可能磨损的区域分割板，可以实现快速在线更换），更重要的是，由于本发明未对阴极炭块、阴极钢棒、底部内衬进行任何改动，因而对与电解槽主体结构不产生任何负面影响，其对槽寿命的影响几乎可以忽略。