一种穿孔阳极碳块制造技术

本发明专利技术公开了一种穿孔阳极碳块，包括碳块（1）上表面的穿孔（2），碳块（1）侧表面上还有与穿孔（2）相通的侧向穿孔（3）。作为较佳实例，侧表面上的侧向穿孔（3）有两行，且其轴线均平行于碳块（1）的上表面。特别的，对于高度在500～700mm之间的阳极碳块，两行侧向穿孔（3）中位置居上的侧向穿孔（3）距离碳块（1）下表面距离为45cm，位置居下的侧向穿孔（3）距离碳块（1）下表面距离为30cm。本发明专利技术能够有效排出反应气体，降低其底面气膜造成的压降，同时阳极碳块的加工方便，易于实施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝电解生产领域，特别涉及一种阳极碳块的穿孔结构。
技术介绍
铝电解生产过程中，由于碳素阳极材料的大截面，使得反应气体被压在阳极底部，从而形成一层覆盖在底部的气膜，阻碍了反应的有效进行，增加了无效能耗。这层反应气体所形成的气膜，在电解槽典型的4.00V电压中可占据0.25V，是无效功用，因此应想法驱除。目前广泛采取的方法是在阳极上开槽，开槽后的阳极能取得不小的收益，但有下面3个缺陷导致实施效果打了很大折扣：1由于阳极开槽后与周围气氛相接触的面积增大许多，高温区内布达尔反应增加，阳极的无谓消耗和碳渣量都有增加；2由于铝电解反应消耗了阳极，阳极高度以每天约1.5cm的速度在降低，而受限于阳极开槽的高度（15cm或30～33cm），开槽阳极技术的使用期为10天或20～22天，在约1个月的阳极使用周期内，该技术并不能得到有效利用；3开槽阳极上槽后由于上下400多度的温差，在热膨胀作用下，开槽阳极的沟槽根部是阳极开裂掉块破损的薄弱环节。针对于此，穿孔阳极技术不仅避免和解决了开槽阳极在使用中的问题，而且能有效及时地疏散积压在阳极底部的气体，避免局部气体滞留，从而达到缩短极距,降低槽电压，实现节能降耗之目的。由重庆天泰铝业公司牵头中南大学、重庆科技学院、重庆中电碳素有限公司四家单位组成的“产学研联盟”，已结出累累硕果。继2011年1月29日3台穿孔阳极技术电解槽试验成功获得科技成果鉴定后，“穿孔阳极电解技术工业扩大应用”于日前再获鉴定。2009年7月，该“产学研联盟”成立，共同研究开发穿孔阳极铝电解技术。同年12月成功研制出穿孔阳极产品，并在公司三台168kA电解槽上进行九个月的工业试验，取得良好效果。2011年1月29日，由中国有色金属协会组织专家进行了“穿孔阳极技术试验成果鉴定”，鉴定结果认为“整体技术达到国际领先水平”。自2011年4月开始，在30台171.5kA电解槽上进行了工业扩大应用。2012年2月11日，由中国有色金属协会再次组织专家，进行了“穿孔阳极电解技术工业扩大应用”科技成果鉴定。鉴定结果认为：“该技术节电显著，经济效益和社会效益明显，便于推广，穿孔阳极属国际首创，总体技术水平达到国际先进水平，建议推广应用”。目前，关于穿孔阳极技术的专利至少包括以下四项：专利技术专利名称：铝电解用带排气孔阳极 申请号：200810141325.6；专利技术专利名称：一种制作穿孔阳极的方法 申请号：201010617877.7；技术专利名称：铝电解用带排气孔阳极 申请号：200820149120.8； 技术专利名称：铝电解用穿孔阳极 申请号：201020055459.9。 穿孔阳极技术的优点：穿孔阳极在焙烧时可以使阳极生块内部增加与外部的接触，有利于焙烧时内部气体、挥发份的逸出，使内外部温差减少、温度更均衡，减少内外热应力；穿孔阳极这个迥异于现行开槽阳极的驱除阳极气体的技术，既能有效驱除阳极气体，避免局部气体滞留，从而达到缩短极距，降低槽电压，实现节能降耗之目的，又避免了现行开槽阳极使用时间不长、因空气氧化和二氧化碳的布达尔反应作用掉渣、结构破损缺陷。 穿孔阳极技术的缺点：现行穿孔阳极技术设计时是将阳极底掌气体直接从连通阳极底部和表面的穿孔排出到阳极上表面，但由于在电解运行过程中阳极表面添加有≥16cm厚的氧化铝覆盖料层和电解质结壳层的影响，因此穿孔从阳极底部穿出到表面时，为避免穿孔被覆盖料层等堵塞，而额外采取了用耐火材料管材（如氧化铝材质的刚玉管、硅酸铝材质的管材等）或金属管材来接通外界的方法，增加了耐火物料消耗和劳动强度，而且增加的这些器物对电解槽的操作有着不小的负面影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种穿孔阳极碳块，能够有效排出反应气体，降低其底面气膜造成的压降，同时阳极碳块的加工方便，易于实施。本专利技术采用的技术方案是：一种穿孔阳极碳块，包括碳块上表面的穿孔，碳块侧表面上还有与穿孔相通的侧向穿孔。虽然原理上还是在阳极上穿孔，但是现有技术均是在碳块的上表面，沿着垂直方向（或有一定倾斜角）开孔，阳极气体只有上方的出口，因此易受阳极覆盖料和结壳的影响。本专利技术增加了碳块侧表面上的侧向穿孔（例如两排侧向穿孔），侧向穿孔与垂直方向的穿孔相通，于是侧向穿孔可作为气孔。如此可以避免现行穿孔阳极的不足（采用耐火材料管材或金属管材来接通外界的做法）而直接使用，不必额外增加物料和人工损耗。侧表面穿孔的目的是要解决单一的垂直方向（或带有倾角）穿孔排气不畅或者额外接排气管的不便，因此侧向穿孔的核心是要保证在整个电解过程中都有足够的通道使碳块内气体排出，且不易被堵塞。因此侧向穿孔的数量多少，孔径大小，穿孔的路径为直线孔或曲线孔，都是要为连通碳块和外部区域服务。简单的说，侧向穿孔可以是在侧表面随机的分布，两行，三行甚至是无固定排列，所有孔径可以相同，也可以不同，穿孔路径既可以是直线，甚至是曲线。侧向穿孔为通孔、盲孔或通孔与盲孔的组合。由于只需要侧向穿孔与穿孔连通即可达到排气的作用，所以为了减少加工钻孔的时间和成本，同时也考虑到碳块的利用率，可以采用全盲孔，全通孔或者盲孔与通孔组合的方式。侧向穿孔的截面为圆形。圆形的截面主要是考虑到减少应力集中和加工钻孔的方便。侧向穿孔的直径大于、等于或小于穿孔的直径。孔径的大小取决于排气量的大小和穿孔加工时的难易程度。侧向穿孔有两行，且其轴线均平行于碳块的上表面。两行侧向穿孔中位置居上的侧向穿孔中心距离碳块下表面距离为45cm，位置居下的侧向穿孔中心距离碳块下表面距离为30cm。上述两个距离是基于常用的阳极碳块的高度在500～700mm之间，通过计算和实际观察得来。两行侧向穿孔作为气孔，从阳极碳块下表面起的高度分别为30cm和45cm（这里均是指侧向穿孔中心距离下表面距离）——与开槽阳极的沟槽高度一样。因为气孔的高度直接决定了穿孔阳极的可用时间，所以侧向穿孔的高度按照下述因素设计：考虑到两行侧向穿孔（气孔）在阳极进入电解槽后，下部要被电解质淹没至少16cm，上部要被覆盖料和电解质结壳盖去约15cm，阳极裸露的部分为距离上、下表面16～26cm的这个范围。随着阳极的消耗（每日消耗高度典型值为1.5cm），阳极高度是要不断下降的，因此距离下表面高度45cm的位置居上的侧向穿孔一开始可能被覆盖料和电解质结壳盖住，但是在阳极消耗并下降到位置居下（距离下表面30cm）的侧向穿孔与电解质接触后，这排高位侧向穿孔便会接通发挥作用。侧向穿孔是在现有技术，即垂直方向上对阳极穿孔的基础上的改进。而垂直方向上对阳极穿孔是在阳极成型时通过改造上压块增加穿孔杆来使生块直接成型。侧向穿孔不能采用类似的方法，但其穿孔可利用机械钻头来仅限打孔，由于阳极碳块的水平截面（即平行于下表面或上表面的截面）典型尺寸为1500mm×660mm，考虑可从较短的方向，即660mm这个上实施要难度相对较低。加工时间既可以在生块成型后加工，又可以在焙烧后的熟块上加工，然后和之前一样进入组装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿孔阳极碳块，包括碳块（1）上表面的穿孔（2），其特征在于：碳块（1）侧表面上还有与穿孔（2）相通的侧向穿孔（3）。

【技术特征摘要】
1.一种穿孔阳极碳块，包括碳块（1）上表面的穿孔（2），其特征在于：碳块（1）侧表面上还有与穿孔（2）相通的侧向穿孔（3）。
2.根据权利要求1所述的一种穿孔阳极碳块，其特征在于：侧向穿孔（3）为通孔、盲孔或通孔与盲孔的组合。
3.根据权利要求2所述的一种穿孔阳极碳块，其特征在于：侧向穿孔（3）的截面为圆形。
4.根据权利要求3所述的一种穿孔阳极碳块，其特征在于：侧向...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷波，张磊，车玲，梁寿喜，郑敏辉，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52