一种全碳材质的铝电解阴极槽制造技术

本实用新型专利技术涉及全碳材质的铝电解阴极槽，属于铝电解装置领域。一种全碳材质的铝电解阴极槽，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，矩形阴极碳块的底面纵向设置若干个相互平行的嵌入槽，嵌入槽内部嵌入碳材质的导电柱，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全采用碳材质制作，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，且克服了原阴极碳块‑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的问题，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。

【技术实现步骤摘要】
一种全碳材质的铝电解阴极槽
本技术涉及铝电解阴极槽，尤其涉及一种全碳材质的铝电解阴极槽。
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，需要匹配相应的熔铁重铸工艺及装置，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全碳材质的铝电解阴极槽，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。技术方案一种全碳材质的铝电解阴极槽，其特征在于，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，矩形阴极碳块的底面纵向设置若干个相互平行的嵌入槽，嵌入槽内部嵌入碳材质的导电柱。进一步，所述导电柱内部设置钢骨骼框架，提升导电柱的力学强度和导电性能；进一步，所述钢骨骼框架上均匀绑绕细钢丝，细钢丝的两端余出0.5～2厘米，用于增强钢骨骼框架与碳材质的接触面积，提升机械强度和导电性；进一步，所述导电柱与嵌入槽相接触的各表面之间设置捣固糊料，提升二者之间接触紧密度，增强导电性能，并起到密封作用，防止铝电解阴极槽渗漏铝液；进一步，所述导电柱的各侧面刻蚀有凹槽，凹槽提升了导电柱通过捣鼓浆糊与嵌入槽的接触面积，提升导电性能，增强密封性能；进一步，所述导电柱的两端盈余出嵌入槽，作为整个阴极炭块与母排相互电连接的部分；进一步，导电柱的两端未与金属导电部件相接触的区域的表面设置抗氧化涂层，防止电热作用下导电柱表面的碳材料因氧化而腐蚀。其高温抗氧化涂层的材料选择氧化镁、氧化铝纳米颗粒。进一步，所述阴极炭块的底面设置1～4根导电柱，优选为2根导电柱；进一步，所述嵌入槽及与之对应的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或圆柱形；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部件表面形成金属汞齐，渗入导电柱碳块材料内部孔隙，使得金属导电部件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。所述含金属汞的碳块材料浆糊中，汞含量为1～5wt％；所述含金属汞的碳块材料浆糊的厚度为0.5～2mm；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，实际应用中，铝电解阴极槽有多组矩形阴极碳块，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全碳材质的导电柱与矩形阴极碳块，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，且保证装置结构强度不变；本装置导电柱与矩形阴极碳块同材质，配合导电柱内部钢骨架均衡电流的作用，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；且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轴视图；图2为本技术矩形阴极碳块带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导电柱及金属导电部件一端的左视图；图4为本技术矩形阴极碳块带导电柱及金属导电部件一端的俯视图；图5为本技术带导电柱的矩形阴极碳块一端的正视图；图6为本技术带导电柱的矩形阴极碳块一端的左视图；图7为本技术带导电柱的矩形阴极碳块一端的轴视图；其中：1-矩形阴极碳块，2-导电柱，3-金属导电部件，4-嵌入槽。具体实施方式下面结合具体实施例和附图1至7，进一步阐述本技术。本实施例提出一种全碳材质的铝电解阴极槽，包括12组并排设置的矩形阴极碳块1，矩形阴极碳块的底面纵向设置2个相互平行的矩形状嵌入槽4，嵌入槽内部嵌入碳材质的导电柱2。本实施例中每块矩形阴极碳块的宽度为90cm，长度为600cm，底面嵌入槽内嵌入矩形状的导电柱，矩形导电柱的底边边长为9.5cm，棱的长度为650cm，导电柱的两端各盈余出嵌入槽25cm，作为整个阴极炭块与母排相互电连接的部分。本实施例中导电柱与嵌入槽相接触的各表面之间设置捣固糊料，提升二者之间接触紧密度，增强导电性能，并起到密封作用，防止铝电解阴极槽渗漏铝液；本实施例中所述导电柱的各侧面还刻蚀有直径为0.2～0.8毫米的凹槽，凹槽提升了导电柱通过捣鼓浆糊与嵌入槽的接触面积，提升导电性能，增强密封性能。本实施例中，矩形状导电柱的内部设置钢骨骼框架，类似钢筋混凝土结构，提升导电柱的强度，并且在钢骨骼框架的钢骨骼上，等距捆绑若干细钢丝，细钢丝的两端余出钢骨骼0.6cm，伸入碳材质中，使得整个导电柱通过内部钢骨骼的强导电性，达到各处电流强度均衡、稳定。本实施例中，导电柱为碳材质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全碳材质的铝电解阴极槽，其特征在于，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，矩形阴极碳块的底面纵向设置若干个相互平行的嵌入槽，嵌入槽内部嵌入碳材质的导电柱，且导电柱的两端盈余出嵌入槽，导电柱的两端通过金属导电部件与导电母排相互电连接的部分。/n

【技术特征摘要】
1.一种全碳材质的铝电解阴极槽，其特征在于，包括多组并排设置的矩形阴极碳块，矩形阴极碳块的底面纵向设置若干个相互平行的嵌入槽，嵌入槽内部嵌入碳材质的导电柱，且导电柱的两端盈余出嵌入槽，导电柱的两端通过金属导电部件与导电母排相互电连接的部分。


2.如权利要求1所述的全碳材质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述导电柱内部设置钢骨骼框架，提升导电柱的力学强度和导电性能。


3.如权利要求2所述的全碳材质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述钢骨骼框架上均匀绑绕细钢丝，细钢丝的两端余出0.5～2厘米伸入碳材质中。


4.如权利要求1所述的全碳材质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述导电柱与嵌入槽相接触的各表面之间设置捣固糊料，提升二者之间接触紧密度。


5.如权利要求1所述的全碳材质的铝电解阴极槽，其特征在于，所述导电柱的各侧面刻蚀有凹槽，提...

【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