一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極的制作方法
【技術領域】
[0001]—種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，涉及鋁電解陰極組結構的改進，特別用于大型槽的雙燕尾槽或多燕尾槽陰極組結構的改進。
【背景技術】
[0002]鋁電解槽時煉鋁的主體設備，電解鋁是高耗能行業，降低能耗對電解鋁來說具有十分重要的意義。要想降低電解鋁的能耗，降低電解槽各部分壓降，尤其是陰極的壓降，是非常實際并且有效的措施。
[0003]鋁電解槽陰極是電解槽的重要組成部分，是由陰極炭塊、陰極鋼棒和結合材料構成的陰極組合體，陰極與母線通過陰極鋼棒進行連接。
[0004]現有大型槽的雙燕尾槽或多燕尾槽的陰極采用的是兩根陰極鋼棒，采用加寬鋼棒來增大導電面積十分有限，使得陰極鋼棒的導電面積相對較小，從而鐵炭壓降就較大，導致爐底壓降較大，水平電流也較大，消耗較大的能量，是困擾企業的一大難題。由于目前陰極鋼棒導電面積較小，容易造成陰極鋼棒溫度過高，破壞陰極炭塊，嚴重時還會造成漏爐，給生產帶來諸多不便。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種能大幅度降低鐵炭壓降，減小水平電流，降低電解鋁的生產成本的燕尾槽型鋁電解槽用陰極。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案。
[0007]—種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其結構包括由結合材料粘接的陰極炭塊、陰極鋼棒，其特征在于其陰極炭塊中由結合材料粘接的陰極鋼棒為一根，陰極鋼棒距陰極炭塊側部距離50~180mm，陰極鋼棒距陰極炭塊上部距離150~300mm。
[0008]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于其陰極鋼棒端頭與外圍母線相連端開有“U”型通槽，形成兩個與外圍母線聯接的凸桿。
[0009]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于其陰極鋼棒端頭與外圍母線相連端開有兩個“V”型通槽，形成三個與外圍母線聯接的凸桿。
[0010]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒表面開有軸向的條形凹槽。
[0011]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒表面設有凸臺結構。
[0012]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒表面開有下陷凹坑。
[0013]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒橫截面為梯形。
[0014]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于其陰極鋼棒端頭與外圍母線相連端開有“U”型通槽的槽底充填有結合材料。
[0015]本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，將現有大型槽的雙燕尾槽或多燕尾槽加與之匹配數量的陰極鋼棒組成的陰極組結構，改為寬大的單一燕尾槽加陰極鋼棒的陰極組結構，以最大限度地降低陰極組壓降。陰極炭塊可以是不同炭素材質的炭塊；陰極鋼棒的形狀和材質可以根據需要變化，既可以是與燕尾槽尺寸相匹配的陰極鋼棒，也可以是變尺寸的一組鋼棒或多組鋼棒的組合體，其材質既可以是通用的陰極鋼棒材料，也可以是其它導電率更好的材料；陰極鋼棒與陰極炭塊結合方式既可以是冷搗糊搗固，也可以是磷生鐵澆鑄或其他導電粘結材料粘結的方式。為了使鋼棒與炭塊能夠牢固結合，可以在鋼棒與炭塊端頭接觸位置用搗鼓糊搗固或磷生鐵澆鑄進行填實，也可以把鋼棒在炭塊里面的部分做成里大外小、弧狀凹形、凸臺、凹槽形等各種形狀來增大鋼棒和炭塊的接觸面積。
[0016]本發明與現有技術相比，不僅有大幅降低鐵炭壓降的優點，而且突破了加寬鋼棒來增大導電面積的限制，對降低爐底壓降，減小水平電流和降低漏爐風險都有十分顯著的作用，同時具有結構簡單，制作和運行成本低，能有效降低電解鋁的生產成本。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極的結構示意圖；
圖2為圖1的側視圖；
圖3為本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極的陰極鋼棒的一種結構示意圖；
圖4為本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極的陰極鋼棒的另一種結構示意圖；
圖5為本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極的陰極鋼棒的另一種結構示意圖；
圖6為本發明的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極的陰極鋼棒的另一種結構示意圖；
圖7為圖6的側視圖；
圖8為已有技術的燕尾槽型鋁電解槽用陰極的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]—種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其結構包括由結合材料粘接的陰極炭塊1、陰極鋼棒2，其陰極炭塊中由結合材料粘接的陰極鋼棒為一根，陰極鋼棒距陰極炭塊側部距離50~180mm,陰極鋼棒距陰極炭塊上部距離150~300mm。
[0019]制作時，將現有大型槽的雙燕尾槽或多燕尾槽加與之匹配數量的陰極鋼棒組成的陰極組結構，改為寬大的單一燕尾槽加陰極鋼棒的陰極組結構，以最大限度地降低陰極組壓降。它是由陰極炭塊、陰極鋼棒和結合材料構成的陰極組合體。陰極炭塊可以是不同炭素材質的炭塊；陰極鋼棒的形狀和材質可以根據需要變化，既可以是與燕尾槽尺寸相匹配的陰極鋼棒，也可以是變尺寸的一組鋼棒或多組鋼棒的組合體，其材質既可以是通用的陰極鋼棒材料，也可以是其它導電率更好的材料；陰極鋼棒與陰極炭塊結合方式既可以是冷搗糊搗固，也可以是磷生鐵澆鑄或其他導電粘結材料粘結的方式。為了使鋼棒與炭塊能夠牢固結合，可以在鋼棒與炭塊端頭接觸位置用搗鼓糊搗固或磷生鐵澆鑄進行填實，也可以把鋼棒在炭塊里面的部分做成里大外小、弧狀凹形、凸臺、凹槽形等各種形狀來增大鋼棒和炭塊的接觸面積。
[0020]實施例1 如圖2所述，采用Q195型號的鋼材作為鋼棒，普通炭塊作為陰極炭塊，陰極鋼棒整根貫穿陰極炭塊，陰極鋼棒端頭與外圍母線相連的位置設有2個連接點，陰極鋼棒端頭位置的緩沖結構為弧狀形。在鋼棒與炭塊接觸的端頭位置用搗鼓糊搗實，鋼棒在炭塊里面的部分兩個側面采用弧狀凹形。陰極鋼棒距陰極炭塊側部100mm，陰極鋼棒距陰極炭塊上部250mm。此陰極組同傳統陰極組結構相比，壓降降低llOmV，水平電流降低41%，可減少噸鋁電耗 980kW ho
[0021]實施例2
如圖3所述，采用純鐵作為鋼棒，半石墨質的炭塊作為陰極炭塊，陰極鋼棒端頭與外圍母線相連的位置設有3個連接點，陰極鋼棒分布于陰極炭塊的兩端，陰極鋼棒中間不聯通，陰極鋼棒端頭位置的緩沖結構為三角形。在鋼棒與炭塊接觸的周圍采用凸臺結構來增大接觸面積，增加強度。陰極鋼棒距陰極炭塊側部180mm，陰極鋼棒距陰極炭塊上部200mm。此陰極組同傳統陰極組結構相比，壓降降低140mV，水平電流降低45%，可減少噸鋁電耗1020kW
ho
[0022]實施例3
如圖4所述，采用純銅作為陰極導電鋼棒，用全石墨化炭塊作為陰極炭塊，陰極鋼棒端頭與外圍母線相連的位置設有2個連接點，陰極鋼棒整根貫穿于陰極炭塊，鋼棒在炭塊里面的部分鋼棒周圍采用凹槽形式來增加接觸強度。陰極鋼棒距陰極炭塊側部120mm，陰極鋼棒距陰極炭塊上部280mm。此陰極組同傳統陰極組結構相比，壓降降低130mV，水平電流降低42%，可減少噸鋁電耗1000kW ho
[0023]實施例4
如圖5所述，采用Q235型號的鋼材作為鋼棒，普通炭塊作為陰極炭塊，陰極鋼棒整根貫穿陰極炭塊，陰極鋼棒端頭與外圍母線相連的位置設有1個連接點，陰極鋼棒采用里大外小的變徑方式。陰極鋼棒距陰極炭塊側部150mm，陰極鋼棒距陰極炭塊上部260mm。此陰極組同傳統陰極組結構相比，壓降降低105mV，水平電流降低40%，可減少噸鋁電耗960kW h。
[0024]作為本發明的進一步優化，同時為了減少散熱和降低磁場變化帶來的干擾，可以將連接位置緩沖結構置于陰極炭塊內部，并用澆注或搗鼓糊填實，使用效果更佳。根據實測數據，采用節能型陰極組結構后，加上高導電材料所起到的作用，同傳統陰極組結構相比，陰極組壓降降低100~150mV，水平電流降低40%以上，可減少噸鋁電耗1000kW h左右。
[0025]以上說明并不用以限制本發明，凡在本發明的實質范圍之內，所作的變化、改型、添加或替換等，都應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其結構包括由結合材料粘接的陰極炭塊、陰極鋼棒，其特征在于其陰極炭塊中由結合材料粘接的陰極鋼棒為一根，陰極鋼棒距陰極炭塊側部距離50~180mm，陰極鋼棒距陰極炭塊上部距離150~300mm。2.根據權利要求1所述的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于其陰極鋼棒端頭與外圍母線相連端開有“U”型通槽，形成兩個與外圍母線聯接的凸桿。3.根據權利要求1所述的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于其陰極鋼棒端頭與外圍母線相連端開有兩個“V”型通槽，形成三個與外圍母線聯接的凸桿。4.根據權利要求1所述的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒表面開有軸向的條形凹槽。5.根據權利要求1所述的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒表面設有凸臺結構。6.根據權利要求1所述的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒表面開有下陷凹坑。7.根據權利要求1所述的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于在位于陰極炭塊中的陰極鋼棒橫截面為梯形。8.根據權利要求2所述的一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，其特征在于其陰極鋼棒端頭與外圍母線相連端開有“U”型通槽的槽底充填有結合材料。
【專利摘要】一種燕尾槽型鋁電解槽用陰極，涉及鋁電解陰極組結構的改進，特別用于大型槽的雙燕尾槽或多燕尾槽陰極組結構的改進。其結構包括由結合材料粘接的陰極炭塊、陰極鋼棒，其特征在于其陰極炭塊中由結合材料粘接的陰極鋼棒為一根，陰極鋼棒距陰極炭塊側部距離50~180mm，陰極鋼棒距陰極炭塊上部距離150~300mm。本發明與現有技術相比，不僅有大幅降低鐵炭壓降的優點，而且突破了加寬鋼棒來增大導電面積的限制，對降低爐底壓降，減小水平電流和降低漏爐風險都有十分顯著的作用，同時具有結構簡單，制作和運行成本低，能有效降低電解鋁的生產成本。
【IPC分類】C25C3/08
【公開號】CN105350018
【申請號】CN201510826384
【發明人】邱仕麟, 史志榮, 周云峰, 柴登鵬, 李昌林, 黃海波, 侯光輝, 汪艷芳, 張延利, 方斌
【申請人】中國鋁業股份有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月25日