一种均相导电介质的铝电解阴极槽制造技术

本实用新型专利技术涉及均相导电介质的铝电解阴极槽，属于电解铝领域。一种种均相导电介质的铝电解阴极槽，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，所述阴极碳块的两端各设置若干与阴极碳块一体化的、同材质的导电柱。导电柱与供电的导电母线之间通过金属导电部件连接,金属导电部件一端与导电母排连接，另一端以对称环抱方式与导电柱紧密接触。本装置导电柱与矩形阴极碳块一体化成型，省去了现有技术中的铸钢夹心结构，降低了生产的成本和难度；导电柱与矩形阴极碳块一体化成型，克服了原阴极碳块—钢棒—磷生铁浇注阴极组中各区域导电率不同、电解铝过程中局部电磁场分布不均，消除了铝液在电磁力的作用下形成漩涡的现象，提高电解效率和电能使用效率。

An Aluminum Electrolytic Cathode Cell with Homogeneous Conductive Medium

【技术实现步骤摘要】
一种均相导电介质的铝电解阴极槽
本技术涉及铝电解阴极槽，尤其涉及一种均相导电介质的铝电解阴极槽。
技术介绍
阴极碳块是铝电解阴极槽结构的主要组成部分，在铝电解生产中即起着导电作用，又作为铝电解阴极槽内衬材料，阴极碳块的结构直接影响着电解槽的使用效率、寿命和电的热消耗，因此国际铝行业十分重视高质量的阴极碳块的应用。传统的阴极电解槽采用阴极碳块—钢棒—磷生铁浇注或扎糊组成阴极组，这种工艺预先制备阴极碳槽，然后浇筑磷生铁，高温浇筑铁液不仅操作复杂，需要匹配相应的融铁重铸工艺及装置，并且高温铁水的高温状态下的降温凝固会导致阴极碳槽内部产生应力和形变，导致碳颗粒之间出现间隙、裂缝，升高整个阴极电解槽的内部电阻。由于阴极碳槽的内部形变和孔隙的出现是随机的，所以经过重铸钢棒后的阴极碳槽出现各处电阻的非均匀现象，影响阴极电解槽的电解效率。更进一步，传统的阴极电解槽采用阴极碳块—钢棒—磷生铁浇注或扎糊组成阴极组，电流经母线接入钢棒，经钢棒导入整个阴极碳块。鉴于钢棒与碳块的导电系数不同，电流在两种介质表面并不能均匀传输，使得阴极碳块内表面的电磁场发生不可控畸变，对阴极电解槽内部的铝液产生很大的影响，铝液在电磁力的作用下形成不可控的漩涡现象，在铝液表面产生波动，使得实际的电解铝生产操作只能在保持高极距的条件下进行，高极距间电解质的高电阻将大量的电能转化为热量，降低电能利用效率的同时，造成电解槽内部温度不平衡，且在大电流密度下各处温度剧烈波动，对电解效率、阴极电解槽的使用寿命均有很大的影响。设计不好的阴极电解槽将很容易转变成电解效率低下的高能耗、高发热的生产设备。设计合理的阴极电解槽能够降低加工难度、节省钢材消耗、降低电发热效应，提升铝电解效率,这是目前电解铝行业所亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种均相导电介质的铝电解阴极槽，解决现在碳包钢结构铝电解阴极槽加工复杂、效率低下的问题。技术方案一种均相导电介质的铝电解阴极槽，其特征在于，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，所述阴极碳块的两端各设置与阴极碳块一体化的、同材质的导电柱。进一步，所述导电柱与矩形阴极碳块连接处呈喇叭口状收缩，提升导电柱与阴极碳块间的连接强度，同时使得导电柱中的电流均匀流向阴极碳块各处；进一步，所述导电柱的横截面中心为对称几何图形；进一步，所述导电柱呈正四棱柱形；进一步，所述导电柱与导电母线之间通过金属导电部件连接，金属导电部件一端与导电母排连接，另一端以对称环抱方式与导电柱紧密接触，实现电流在导电柱中均匀分布。本技术方案中，金属导电部件只要能实现对导电柱的对称环抱式接触，并能与导电母线电连接，即可实现其在本技术方案中的作用，至于金属导电部件的具体形状，并不需要做明确的说明和叙述；进一步，所述矩形阴极碳块表面刻蚀有X形交叉沟槽，将电解过程中铝液微观定向流动转化为X形状沟槽交叉点的铝液对冲流，通过液态铝的对冲流动，消除宏观、微观的铝液流动效应；进一步，所述X形状沟槽的深度为为0.2～2cm，宽度为1～15cm,优选为1～1.5cm。进一步，所述导电柱外表面与金属导电部件连接处，设置一层含金属汞的碳块材料浆糊，微量汞的存在使得金属导电块表面形成金属汞齐，渗入导电柱碳块材料内部孔隙，使得金属导电块与导电柱之间实现微观分子级别的紧密接触，消除两相表面的接触电阻；进一步，所述含金属汞的碳块材料浆糊中，汞含量为1～5wt％；进一步，所述含金属汞的碳块材料浆糊的厚度为0.5～2mm；进一步，所述含金属汞的碳块材料浆糊层中含有0.2～1.5wt％的粉末状白磷，用于消耗浆糊层中的氧气，减小金属导电部件与导电柱外表面接触处的金属氧化物生成，防止形成金属氧化物提高接触电阻；进一步，所述铝电解阴极槽侧面和底面设置耐火保温材料；进一步，所述多组并排设置的矩形阴极碳块的数量为2～40。有益效果本技术采用导电柱与矩形阴极碳块一体化成型，省去了现有技术中的铸钢夹心结构，简化了矩形阴极碳块的制备工艺，节省了大量钢材，大大降低了生产的成本和难度；本装置导电柱与矩形阴极碳块一体化成型，克服了原阴极碳块—钢棒—磷生铁浇注或扎糊组成阴极组中各区域导电率不同，电解铝过程中容易产生局部电磁场分布不均一的问题，消除了铝液在电磁力的作用下形成不可控的漩涡现象，提高了电解效率、降低了电解过程中的电热无用能耗，提高了生产过程中的电能使用效率；本装置采用碳材质的导电柱直接与母排通过金属-碳的接触面进行导电，相比于传统焊接工艺，更加便捷和高效。附图说明图1为本技术矩形阴极碳块带棱柱形导电柱及金属导电部件一端的俯视图；图2为本技术矩形阴极碳块带棱柱形导电柱及金属导电部件一端的正视图；图3为本技术矩形阴极碳块带棱柱形导电柱及金属导电部件一端轴向视图；图4为本技术矩形阴极碳块带棱柱形导电柱及金属导电部件一端的左视图；图5为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱一端的正视图；图6为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱一端的俯视图；图7为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱一端的左视图；图8为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱一端的轴视图；图9为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱及金属导电部件一端的正视图；图10为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱及金属导电部件一端的俯视图；图11为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱及金属导电部件一端的左视图；图12为本技术矩形阴极碳块带圆柱形导电柱及金属导电部件一端的轴视图；其中：1-导电柱，2-矩形阴极碳块，3-金属导电部件，4-金属导电块固定螺丝，5-浆料层，6-喇叭状收缩端，7-X形交叉沟槽。具体实施方式下面结合具体实施例和附图1至12，进一步阐述本技术。本实施例提出一种均相导电介质的铝电解阴极槽，包括12组并排设置的矩形阴极碳块2，所述矩形阴极碳块的两端各设置两根与阴极碳块一体化的、同材质的导电柱1。本实施例中每块矩形阴极碳块的宽度为90cm，长度为600cm，两端各设置两块正四棱柱形状的导电柱1，正四棱柱形导电柱的底边边长为直径为9.5cm，棱的长度为25cm。在导电柱与矩形阴极碳块连接处呈喇叭状收缩端6，喇叭状收缩端与矩形阴极碳块侧面一体化成型，其喇叭状收缩端的直径为16.5cm。本实施例中，导电柱为碳材质，表面不会出现氧化带来较高的接触电阻。不需要像传统的阴极电解槽采用钢棒与铝钢复合片焊接方式进行连接，将与母线连接的金属导电部件3与导电柱紧密压实接触即可实现良好的大电流传输能力。本实施例中，金属导电部件只要能实现对导电柱的对称环抱式接触，并能与导电母线电连接，即可实现其在本技术方案中的作用，至于金属导电部件的具体形状，并不需要做明确的说明和叙述。本实施例中，导电柱的形状可以有多种选择，如说明书附图1至4所列举的棱柱形，或如附图5至12所列举的圆柱形。亦可以选自其他横截面为中心对称图形的结构，均能够有效将电流均匀传导至阴极碳块上。本实施例矩形阴极碳块做为电解面的表面上，刻蚀有X形交叉沟槽7，X形状沟槽的深度为0.2～2cm，宽度为1～15cm，沟槽的长度可选为5～20cm，考虑本尺寸电解槽内铝液波动幅度，本实施例的沟槽深度为0.6cm、沟槽宽度1.2cm，沟槽长度为6cm。将电解过程中铝液微观本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均相导电介质的铝电解阴极槽，其特征在于，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，所述阴极碳块的两端各设置若干与阴极碳块一体化的、同材质的导电柱。

【技术特征摘要】
1.一种均相导电介质的铝电解阴极槽，其特征在于，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，所述阴极碳块的两端各设置若干与阴极碳块一体化的、同材质的导电柱。2.如权利要求1所述的均相导电介质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述导电柱与矩形阴极碳块连接处呈喇叭状收缩。3.如权利要求1所述的均相导电介质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述导电柱的横截面中心为对称几何图形。4.如权利要求1所述的均相导电介质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述矩形阴极碳块上表面刻蚀有X形交叉沟槽。5.如权利要求4所述的均相导电介质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述X形状沟槽的深度为0.2～2cm，宽度为1～15cm。6.如权利要求1所述的均相导电介质的铝电解阴极...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁俊傑，
申请(专利权)人：宁俊傑，
类型：新型
国别省市：广西,45