一種高鋁質阻流塊及鋁電解槽的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種高鋁質阻流塊，包括條狀本體，本體的上下兩側表面均設置凹槽Ⅰ，凹槽Ⅰ為通槽，相鄰兩個凹槽Ⅰ之間形成凸起楞，本體的右端設有凸塊、左端設有凹槽Ⅱ，凹槽Ⅱ為通槽，凸塊和凹槽Ⅱ的位置相對應，高鋁質阻流塊包括下述重量份數的原料：電熔剛玉粉60-65％、鎂砂細粉4-6％、氧化鋁微粉8-10％、二氧化鋯1.2-1.5％、尖晶石細粉1-1.2％，紅柱石粉5-7％，堇青石粉5-7％、葉臘石粉5-6％、磷酸二輕鋁1.5-3％、碳化硅添加劑1-2％，上述原料總量為100％。同時提供了一種鋁電解槽，能夠有效降低鋁液流速，抑制鋁液波動，提高電解槽穩定性，可避免擋鋁磚在使用的過程中浮動的現象。
【專利說明】一種高鋁質阻流塊及鋁電解槽
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高鋁質阻流塊及采用該高鋁質阻流塊制成的鋁電解槽。
【背景技術】
[0002]目前工業上制取純鋁的主要方法是冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，由于此方法要求電解溫度達到940°C左右，電解槽散熱損失較大，電能利用率不到50%，近年來，國內電解鋁生產企業面對生存的壓力，紛紛采用新工藝、新技術來降低生產成本，在結構上通過改變槽內型結構來穩定液體流速，降低極距的方式減少熱收入，從而達到降低能耗的目的，這就對下游產品提出了更高要求，現有的高鋁質阻流塊多為一根柱條，穩定液體流速不是很好，而且相鄰高鋁質阻流塊之間不關聯，隨著使用時間的推移，單個的高鋁質阻流塊往往容易浮起，浮起后則需要更換新的高鋁質阻流塊。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題在于提供一種高鋁質阻流塊及采用該高鋁質阻流塊制成的鋁電解槽，能夠在盡量減小占壓炭素陰極、避免阻礙陰極電流正常導通的情況下，有效降低鋁液流速，抑制鋁液波動，提高電解槽穩定性，進而起到節能降耗的作用，同時可避免高鋁質阻流塊在使用的過程中浮動的現象。
[0004]為解決上述現有的技術問題，本發明采用如下方案:一種高鋁質阻流塊，包括條狀本體，所述本體的上 下兩側表面均設置有若干向本體凹進的凹槽I，所述凹槽I為貫穿本體的前后兩側的通槽，相鄰兩個凹槽I之間形成凸起楞，所述本體的右端設有凸塊，所述本體的左端設有凹槽II，所述凹槽II為貫穿本體的前后兩側的通槽，所述凸塊和凹槽II的位置相對應，所述凸塊的延伸方向與凹槽II的槽向一致，所述凸塊和凹槽II的截面輪廓相一致，兩個高鋁質阻流塊排成一列且其中一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起時，凸塊恰好卡在凹槽II內，所述高鋁質阻流塊包括下述重量份數的原料:電熔剛玉粉60-65%、鎂砂細粉4-6%、氧化鋁微粉8-10%、二氧化鋯1.2-1.5%、尖晶石細粉1-1.2%，紅柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、葉臘石粉5-6%、磷酸二輕鋁1.5_3%、碳化硅添加劑1-2%，上述原料總量為100%。
[0005]作為優選，所述高鋁質阻流塊的制備方法如下:步驟一、按重量百分比稱取上述原料后混合、加水，送入攪拌機中均勻攪拌15-18min ;步驟二、向阻流塊模具中加入攪拌后的混合料并在振動臺上振動6-8min，自然放置45_48h后脫模，脫模后再自然放置55_60h得澆注制品；步驟三、將所述澆注制品送入1700-1750°C的高溫窯燒制熔融后重結晶，得到高鋁質阻流塊。
[0006]作為優選，所述凹槽I在本體的左右方向上的長度不小于本體長度的1/4。凹槽I過短使得碳素陰極體表面露出的就越少，碳素陰極體與鋁液接觸就越少。
[0007]作為優選，所述凸起楞的截面形狀為梯形，梯形的短邊比長邊更遠離本體的中心。有助于成型，同時使用時可降低與碳素陰極體表面的接觸。[0008]作為優選，所述凹槽I的凹進深度不小大本體在上下方向上高度的1/3。凹進深度大于本體的1/3后，使用效果極差，使用壽命可縮短1/3，同時抑流效果大為降低，還容易引起新的潤流。
[0009]作為優選，所述高鋁質阻流塊的體積密度大于等于3.15g/cm3。保證在使用過程中不會浮起，體積密度增大可使耐高溫急變性、抗侵蝕性上有了很大的提高。
[0010]同時本發明還提供了另外一種高鋁質阻流塊，包括條狀本體，所述本體的上下兩側表面均設置有若干向本體凹進的凹槽I，所述凹槽I為貫穿本體的前后兩側的通槽，相鄰兩個凹槽I之間形成凸起楞，所述本體的左端設有凸塊，所述本體的右端設有凹槽II，所述凸塊和凹槽II的位置相對應，所述凹槽II為十字型結構，所述凸塊的延伸方向與凹槽II的槽向一致，所述凸塊的輪廓和凹槽II的輪廓相一致，兩個高鋁質阻流塊排成一列且其中一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起時，凸塊恰好卡在凹槽II內，所述高鋁質阻流塊包括下述重量份數的原料:電熔剛玉粉60-65%、鎂砂細粉4-6%、氧化鋁微粉8-10%、二氧化鋯1.2-1.5%、尖晶石細粉1-1.2%，紅柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、葉臘石粉5-6%、磷酸二輕鋁1.5-3%、碳化硅添加劑1-2%，上述原料總量為100%。
[0011]同時本發明還提供了一種鋁電解槽，采用上述所述的高鋁質阻流塊制成，包括槽體、安裝在槽體內的碳素陰極體以及置于碳素陰極體表面的若干高鋁質阻流塊，其特征在于:所述高鋁質阻流塊中部分縱向設置并排成一列，且相鄰兩個縱向設置的高鋁質阻流塊中，一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起，其余高鋁質阻流塊橫向設置并分布在縱向設置 的高鋁質阻流塊兩側，且每一側的橫向設置的高鋁質阻流塊均排成若干列，橫向設置的高鋁質阻流塊的凸塊朝向縱向設置的高鋁質阻流塊，橫向設置的高鋁質阻流塊與縱向設置的高鋁質阻流塊之間有間距，縱向設置的高鋁質阻流塊的凸起楞楞面朝向橫向設置的高鋁質阻流塊，橫向設置的高鋁質阻流塊的凸起楞楞面貼于碳素陰極體表面。
[0012]有益效果:
[0013]本發明采用上述技術方案提供的高鋁質阻流塊及采用該高鋁質阻流塊制成的鋁電解槽，能夠在盡量減小占壓炭素陰極、避免阻礙陰極電流正常導通的情況下，有效降低鋁液流速，抑制鋁液波動，提高電解槽穩定性，進而起到節能降耗的作用，同時由于相鄰兩個高鋁質阻流塊的凸塊和凹槽II配合并加上高鋁質阻流塊本身的體積密度，可避免高鋁質阻流塊在使用的過程中浮動的現象，即使高鋁質阻流塊在使用過程中部分損壞需要更換，也非常方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例一中高鋁質阻流塊的俯視圖；
[0015]圖2為圖1的主視圖；
[0016]圖3為本發明實施例二中高鋁質阻流塊的俯視圖；
[0017]圖4為圖3的主視圖；
[0018]圖5為本發明實施例三中高鋁質阻流塊的左視圖；
[0019]圖6為本發明實施例三中高鋁質阻流塊的右視圖；
[0020]圖7為本發明實施例三中鋁電解槽的結構示意圖；[0021]圖8為圖5中A-A處的剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例一:
[0023]如圖1和2所示，高鋁質阻流塊，包括條狀本體1，本體I的上下兩側表面均設置有若干向本體I凹進的凹槽I 2，凹槽I 2為貫穿本體的前后兩側的通槽，相鄰兩個凹槽I之間形成凸起楞3，本體的右端設有凸塊4，本體的左端設有凹槽II 5，所述凹槽II為貫穿本體的前后兩側的通槽，凸塊和凹槽II的位置相對應，凸塊的延伸方向與凹槽II的槽向一致，凸塊和凹槽II的截面輪廓相一致，兩個高鋁質阻流塊排成一列且其中一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起時，凸塊恰好卡在凹槽II內，凹槽I在本體I的左右方向上的長度不小于本體I長度的1/4，凸起楞的截面形狀為梯形，梯形的短邊比長邊更遠離本體的中心，凹槽I的凹進深度不小大本體I在上下方向上高度的1/3，包括下述重量份數的原料:電熔剛玉粉64%、鎂砂細粉5%、氧化鋁微粉9%、二氧化鋯1.2%、尖晶石細粉1.2%，紅柱石粉6%，堇青石粉6%、葉臘石粉5%、磷酸二輕鋁1.5%、碳化硅添加劑1.1%，上述原料總量為100%，除上述原料外，還包括硼化鈦添加劑1%。所述高鋁質阻流塊的制備方法如下:
[0024]步驟一、按重量百分比稱取上述原料后混合、加水，送入攪拌機中均勻攪拌15-18min ;步驟二、向阻流塊模具中加入攪拌后的混合料并在振動臺上振動6_8min,自然放置45-48h后脫模，脫模后再自然放置55-60h得澆注制品；步驟三、將所述澆注制品送入1700-1750°C的高溫窯燒制熔融后重結晶，得到高鋁質阻流塊。除上述原料外，還包括硼化鈦添加劑1_2%。所述電熔剛玉粉中Al2O3的質量含量為99%以上，所述電熔剛玉粉的粒度為3mm以下。所述氧化鋁微粉中Al2O3的質量含量為99%以上，所述氧化鋁微粉的粒度為2mm以下。所述尖晶石細粉中Al2O3的質量含量為75%至80%、MgO的質量含量為20_25%，所述尖晶石細粉的粒度為2_以下。所述鎂砂細粉的粒度為0.75_以下。所述紅柱石粉、堇青石粉以及葉臘石粉的粒度均為2_以下。還包括硼化鈦添加劑1_2%。高鋁質阻流塊的體積密度大于等于3.15g/cm3。
[0025]實施例二:
[0026]如圖3和4所示，結構基本與實施例一相同，不同之處在于，本體I的前后兩面也具有向本體I凹進的凹槽I 2，該凹槽I 2為貫穿本體的上下兩面的通槽，相鄰兩個凹槽I之間形成凸起楞3，本體I的前后兩面上的凸起楞3與上下兩面上的凸起楞3呈錯位分布，該結構對降低鋁液流速、抑制鋁液波動的效果優于實施例一，但模具成本較實施例一相對較高，所述原料的重量份數如下:電熔剛玉粉62%、鎂砂細粉5.5%、氧化鋁微粉8%、二氧化鋯1.5%、尖晶石細粉1%，紅柱石粉7%，堇青石粉7%、葉臘石粉5%、磷酸二輕鋁2%、碳化硅添加劑1%。除上述原料外，還包括硼化鈦添加劑2%。
[0027]實施例三:
[0028] 如圖5和6所示，結構基本與實施例一相同，不同之處在于，凸塊為十字型結構，相應的凹槽II也為十字型槽，這種結構的好處在于，兩塊擋鋁轉對接后，無論怎樣放置，均不宜發生相對移動，所述原料的重量份數如下:電熔剛玉粉65%、鎂砂細粉4%、氧化鋁微粉10%、二氧化鋯1.3%、尖晶石細粉1.1%，紅柱石粉5%，堇青石粉5%、葉臘石粉6%、磷酸二輕鋁1.6%、碳化硅添加劑1%。除上述原料外，還包括硼化鈦添加劑2%。
[0029]實施例四:
[0030]如圖7和8所示，鋁電解槽，采用如實施例一或實施例二所述的高鋁質阻流塊8制成，包括槽體6、安裝在槽體內的碳素陰極體7以及置于碳素陰極體7表面的若干高鋁質阻流塊8，高鋁質阻流塊中部分縱向設置并排成一列，且相鄰兩個縱向設置的高鋁質阻流塊中，一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起，其余高鋁質阻流塊橫向設置并分布在縱向設置的高鋁質阻流塊兩側，且每一側的橫向設置的高鋁質阻流塊均排成若干列，橫向設置的高鋁質阻流塊的凸塊朝向縱向設置的高鋁質阻流塊，橫向設置的高鋁質阻流塊與縱向設置的高鋁質阻流塊之間有間距，縱向設置的高鋁質阻流塊的凸起楞楞面朝向橫向設置的高鋁質阻流塊，橫向設置的高鋁質阻流塊的凸起楞楞面貼于碳素陰極體7表面。對于橫向設置的高鋁質阻流塊來說，其一側的凸起楞表面貼于碳素陰極體7表面，是的凹槽I部分和碳素陰極體7表面形成架空，增加碳素陰極體7表面可鋁料的接觸面積，有助于提高產出率；對于另一側的凸起楞和凹槽I，鋁液從高鋁質阻流塊上方流過時，凸起楞和凹槽I有助于抑制鋁液流速，具有將大渦流打散為小渦流、將小渦流進一步打散的效果，減小渦流的產生。對于縱向設置的高鋁質阻流塊，其兩側的凸起楞以及和橫向設置的高鋁質阻流塊之間的間隙都可具有減小、抑制鋁液流速的作用，而且對于縱向設置的相鄰兩個高鋁質阻流塊來講，由于兩兩之間通過凸塊和凹槽II相配合，因此在使用過程中不易浮起，使用時間長，同時，當某一高鋁質阻流塊損環，更換非常方便。本實施例中，對于橫向設置的高鋁質阻流塊，其凸塊也可設置成垂直于碳素陰極體7表面，相應的，凹槽II的槽向也為垂直于碳素陰極體7表面，這樣當兩塊高鋁質阻流塊連在一起時，可避免被鋁液沖擊造成兩個高鋁質阻流塊脫離或晃動。
[0031]上述實施例 中，高鋁質阻流塊均以電熔剛玉為骨料，具有體積密度大、氣孔率低等優點，能有效提高材料的體積穩定性和抗熱震性能，氧化鋁則是優良的高溫耐火材料，高溫下體積和化學性能穩定，抗腐蝕性能強；紅柱石又具有較高的耐火度、抗化學腐蝕、抗熱沖擊和受熱膨脹小等諸多優勢，與電熔剛玉、氧化鋁微粉按比例充分混合并經高溫作用，使得保溫耐火磚具有更好的抗熱震性、高溫體積穩定性，不僅具有優越的節能特性，而且具有抵御鋁液侵蝕的效果；堇青石膨脹系數小，具有優異的熱震穩定性，葉臘石具有良好的熱穩定性，葉臘石還具有極好的化學惰性，與強酸堿都不作用，因此能很好抵御腐蝕性物質的侵蝕，堇青石、葉臘石結合紅柱石良好的高溫性能，與電熔剛玉骨料相互作用使得抗侵蝕性能得到極大提高；碳化硅添加劑用作增強體，在產品內部孔隙起扎釘效應，提高產品密度、強度；硼化鈦添加劑是利用硼化鈦對熔融鋁液的濕潤性能可平穩鋁水波動，同時在電學性能方面實現了更低的電阻率使陰極壓降減小，降低極距，節約電耗。本產品的研發成功極大改善了電流的正常程度，從而產品的成品率也提高了。目前市場反映很好，前景喜人。
【權利要求】
1.一種高鋁質阻流塊，包括條狀本體(1)，其特征在于:所述本體(1)的上下兩側表面均設置有若干向本體(1)凹進的凹槽I (2)，所述凹槽I (2)為貫穿本體的前后兩側的通槽，相鄰兩個凹槽I之間形成凸起楞(3)，所述本體的右端設有凸塊(4)，所述本體的左端設有凹槽II (5)，所述凹槽II為貫穿本體的前后兩側的通槽，所述凸塊和凹槽II的位置相對應，所述凸塊的延伸方向與凹槽II的槽向一致，所述凸塊和凹槽II的截面輪廓相一致，兩個一種高鋁質阻流塊排成一列且其中一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起時，凸塊恰好卡在凹槽II內，所述高鋁質阻流塊包括下述重量份數的原料:電熔剛玉粉60-65%、鎂砂細粉4-6%、氧化鋁微粉8-10%、二氧化鋯1.2-1.5%、尖晶石細粉1-1.2%，紅柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、葉臘石粉5-6%、磷酸二輕鋁1.5-3%、碳化硅添加劑1_2%，上述原料總量為100%。
2.根據權利要求1所述的一種高鋁質阻流塊，其特征在于:所述凹槽I在本體左右方向上的長度不小于本體長度的1/4。
3.根據權利要求1所述的一種高鋁質阻流塊，其特征在于:所述凸起楞的截面形狀為梯形，梯形的短邊比長邊更遠離本體的中心。
4.根據權利要求1所述的一種高鋁質阻流塊，其特征在于:所述凹槽I的凹進深度不小大本體在上下方向上高度的1/3。
5.一種高鋁質阻流塊，包括條狀本體(1)，其特征在于:所述本體(1)的上下兩側表面均設置有若干向本體(1)凹進的凹槽I (2),所述凹槽I (2)為貫穿本體的前后兩側的通槽，相鄰兩個凹槽I之間形成凸起楞(3)，所述本體的左端設有凸塊(4)，所述本體的右端設有凹槽II (5)，所述凸塊和凹槽II的位置相對應，所述凹槽II為十字型結構，所述凸塊的延伸方向與凹槽II的槽向一致，所述凸塊的輪廓和凹槽II的輪廓相一致，兩個一種高鋁質阻流塊排成一列且其中一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起時，凸塊恰好卡在凹槽II內，所述高鋁質阻流塊包括下述重量份數的原料:電熔剛玉粉.60-65%、鎂砂細粉4-6%、氧化鋁微粉8-10%、二氧化鋯1.2-1.5%、尖晶石細粉1-1.2%，紅柱石粉5-7%，堇青石粉5-7%、葉臘石粉5-6%、磷酸二輕鋁1.5-3%、碳化硅添加劑1_2%，上述原料總量為100%。
6.鋁電解槽，采用如權利要求1至5任一所述的高鋁質阻流塊(8)制成，包括槽體(6)、安裝在槽體內的碳素陰極體(7)以及置于碳素陰極體(7)表面的若干高鋁質阻流塊(8)，其特征在于:所述高鋁質阻流塊中部分縱向設置并排成一列，且相鄰兩個縱向設置的高鋁質阻流塊中，一個的凸塊所在的一端與另一個的凹槽II所在的一端相抵在一起，其余高鋁質阻流塊橫向設置并分布在縱向設置的高鋁質阻流塊兩側，且每一側的橫向設置的高鋁質阻流塊均排成若干列，橫向設置的高鋁質阻流塊的凸塊朝向縱向設置的高鋁質阻流塊，橫向設置的高鋁質阻流塊與縱向設置的高鋁質阻流塊之間有間距，縱向設置的高鋁質阻流塊的凸起楞楞面朝向橫向設置的高鋁質阻流塊，橫向設置的高鋁質阻流塊的凸起楞楞面貼于碳素陰極體表面。
【文檔編號】C25C3/08GK103993333SQ201410128743
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月1日 優先權日:2014年4月1日
【發明者】高壽林 申請人:浙江立鑫高溫耐火材料有限公司