[发明专利]一种降低电解槽内水平电流的阴极结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种阴极结构，具体涉及一种电解槽内的阴极结构。

背景技术

现阶段，在铝电解槽电解工艺中，电解槽内由于垂直磁场的存在，致使电解槽的稳定性较差，为增强铝电解槽的稳定性，方法之一是降低铝液层的水平电流Jy。根据垂直方向电磁力的计算公式：Fz= Jx·By-Jy·Bx，计算公式中的Bx较大，平均值在60-90Gs，最大值为180-230Gs；计算公式中的By较小，平均值在5-10Gs，最大值为35-60Gs；计算公式中的Jx因为电解槽的对称结构也较小，因此Fz的主要影响因素是水平磁场强度Bx和水平电流Jy，降低Jy就可以降低Fz，降低Fz就可减少铝液界面的变形幅度，也就可以降低电解槽的工作极距，从而达到节能的目的。另外，因为水平电流Jy与铝电解槽铝液层的垂直磁场Bz密切关联，降低Jy的同时，还可降低Bz，降低Bz即可增强电解槽MHD的动态稳定性。

在电解铝的过程中，所使用电解槽的阴极由炭块、阴极钢棒和连接的捣固糊或者磷生铁组成。三者的电压降分别为：炭块压降50-80mV，阴极钢棒压降110-130mV，连接的捣固糊的压降为90-110mV，或者连接的磷生铁的压降为30-50mV，由于从阳极到阴极钢棒头的电流路径不相同，就会在铝液层中产生水平电流Jy，通过改变阴极组合的电阻分布模式，比如增加阴极钢棒外侧部分的电阻，或者降低阴极钢棒内侧部分的电阻即可达到降低水平电流的目的，此处所述阴极钢棒外侧部分和内侧部分分别是指阴极钢棒与炭块通过连接材料相连接处靠近电解槽内侧的部分和靠近电解槽外侧的部分，这也是能量守恒的一种体现。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种降低电解槽内水平电流的阴极结构，以解现阶段，铝电解槽内水平电流过大，动态稳定性较差的问题。

本发明的方案如下：一种降低电解槽内水平电流的阴极结构，所述阴极结构包括炭块、阴极钢棒和浇铸在阴极钢棒外部与炭块之间的连接材料，所述连接材料为捣固糊或磷生铁，阴极钢棒外围偏向电解槽5内侧的部分采用磷生铁作为连接材料，其余部分采用捣固糊作为连接材料。

每段阴极钢棒上浇铸捣固糊的长度与浇铸磷生铁的长度相同。

本发明与现有技术相比，主要优点是相对于现有的阴极钢棒外围均采用捣固糊或均采用磷生铁进行浇铸，相对于前者，相当于降低了阴极钢棒内侧部分的电阻，而相对于后者，则相当于增加了阴极钢棒外侧部分的电阻，因此，本发明可有效地降低水平电流，尤其是在每段阴极钢棒上浇铸捣固糊的长度与浇铸磷生铁的长度相同时，可降低电解槽铝液层50-80%的水平电流，进而有效地增强了电解槽的动态稳定性。

附图说明

图1为本发明的截面示意图。

具体实施方式

参照图1所示，一种降低电解槽内水平电流的阴极结构，所述阴极结构包括炭块1、阴极钢棒2和浇铸在阴极钢棒2外部与炭块1之间的连接材料，所述连接材料为捣固糊4或磷生铁3，阴极钢棒2外围偏向电解槽5内侧的部分采用磷生铁3作为连接材料，其余部分采用捣固糊4作为连接材料。每段阴极钢棒2上浇铸捣固糊4的长度与浇铸磷生铁3的长度相同。

由于增加阴极钢棒2外侧部分的电阻，或者降低阴极钢棒2内侧部分的电阻（此处所述阴极钢棒2外侧部分和内侧部分分别是指阴极钢棒2与炭块1通过连接材料相连接处靠近电解槽5内侧的部分和靠近电解槽5外侧的部分），即可达到降低水平电流的目的。相对于现有的阴极钢棒2外围均采用捣固糊或均采用磷生铁进行浇铸，相对于前者，降低了阴极钢棒2内侧连接材料的电阻，相当于降低了阴极钢棒2内侧的电阻，而相对于后者，则增加了阴极钢棒2外侧连接材料的电阻，相当于增加了外侧阴极钢棒2的电阻，因此，可有效实现降低电解槽5内的水平电流。