铝电解槽节能降耗的方法技术

本发明专利技术公开了一种铝电解槽节能降耗的方法，通过既对阳极碳块进行保温和防氧化处理又在铝液中放置阻流块以减缓铝液流动的方式，从而解决了现有铝电解槽节能降耗方法节能降耗效果差的技术问题。本发明专利技术主要步骤包括：在阳极碳块上铺设保温层，并在其表面喷涂防氧化层，所述保温层铺设在所述阳极碳块的上表面，包括平板部和设置在所述平板部两侧的支撑部，所述平板部上设置有用于阳极钢爪穿过的通孔；在铝液中放置阻流块，所述阻流块的材质为铬刚玉、锆刚玉、铝酸钙中的一种或多种混合材质。本发明专利技术在对阳极碳块进行保温和防氧化处理的同时，在铝液中放置一定数量特定形状的阻流块，阳极碳块的保温和防氧化、阻流块的阻流，三者的结合节能降耗效果明显。的结合节能降耗效果明显。的结合节能降耗效果明显。

【技术实现步骤摘要】
铝电解槽节能降耗的方法


[0001]本专利技术涉及铝冶炼
，具体涉及一种铝电解槽节能降耗的方法。

技术介绍

[0002]目前电解铝工业普遍采用Hall
‑
Heroult电解槽来生产原铝，以预焙碳素材料为阳极，以石墨质（半石墨质）材料作为阴极，以冰晶石熔盐为电解质，通过电解氧化铝来生产原铝。生产一吨原铝理论最低能耗为5990kW
·
h/t
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Al，然而实际生产直流能耗高达13000kW
·
h/t
‑
Al左右，现代预焙阳极电解槽其能量利用率仅有46%，其余能量以热量形式通过槽体散失，较低的能量利用率造成电解铝生产成本居高不下。
[0003]碳素阳极在电解槽950℃温度环境下参与电化学反应，与此同时被空气和电化学反应生成的二氧化碳氧化，造成阳极消耗升高，和电解质炭渣含量升高。电解质中的炭渣会显著增加电解质电阻率，进而降低有效极距和电流效率，造成吨铝能耗上升，为维持电解槽稳定生产和合理的热收入，铝电解槽的极距一般都控制在4.0
‑
5.0cm，较高的极距造成较高的电解质电压降，电解质压降一般在1.7V左右，几乎全部用来发热，然后通过阳极上部及电解槽侧部散失，电解质热损失是造成电解铝能量利用率较低的重要原因。现代大型预焙槽在设计上要求侧部加强散热，底部加强保温，以形成良好的炉帮和规整的炉膛。近十年来，电解槽底部保温不断强化，获得了良好效果。
[0004]但是现有的铝电解槽节能的方法是在阳极上部保温依然沿用电解质和氧化铝混合粉块覆盖料，整体保温效果并不理想。且由于覆盖料导热系数较大，一般在1
‑
4W/m
·
K，致密性较低，随着阳极的消耗，阳极覆盖料温度越来越高，阳极覆盖料逐渐板结，以至后期逐步熔化，不能起到良好的保温作用；另一方面，由于覆盖料必须保持下料点处与大气连通，以保持下料通畅，因而难以避免阳极与空气接触，而在高温环境下阳极氧化趋势更加严重。生产实践中的电解槽绝大部分热量是通过电解槽上部散失，阳极上部散热约占总散热量的64%，折合1.37V，散热量较大，能量浪费严重。因此，当前需要研发设计出一种更为有效地铝电解槽节能降耗的方法。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题中的至少一项，本申请提供了一种铝电解槽节能降耗的方法，通过既对阳极碳块进行保温和防氧化处理又在铝液中放置阻流块以减缓铝液流动的方式，从而解决了现有铝电解槽节能降耗方法节能降耗效果差的技术问题。
[0007]根据本申请的一方面，提供一种铝电解槽节能降耗的方法，对阳极碳块进行保温和/或防氧化处理，并稳定铝液流速，减缓铝液波动；具体操作如下：（1）在阳极碳块上铺设保温层，并在其表面喷涂防氧化层，所述保温层铺设在所述阳极碳块的上表面，包括平板部和设置在所述平板部两侧的支撑部，所述平板部上设置有
用于阳极钢爪穿过的通孔；（2）在铝液中放置阻流块，所述阻流块的材质为铬刚玉、锆刚玉、铝酸钙中的一种或多种混合材质。
[0008]在本申请的一些实施例中，在所述阳极碳块与电解槽之间、相邻所述阳极碳块之间或/和新阳极碳块与对向残阳极碳块的中缝处均设置有与放置部位的形状相对应的保温块。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述保温块的形状为三棱柱形或/和长方体形。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述保温层和保温块的材质为硅酸钙或/和氧化铝纤维材质。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述保温层和保温块的厚度为3
‑
8cm。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述防氧化层为氧化铝基功能陶瓷防氧化材料。
[0013]在本申请的一些实施例中，进行防氧化层的喷涂时，不喷涂所述阳极碳块底面及其侧面离底部8
‑
12cm范围内的部分，以防止所述防氧化层对阳极碳块的导电性造成影响，所述防氧化层的喷涂厚度为0.2
‑ꢀ
0.4mm。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述阻流块的尺寸形状根据电解槽形状尺寸、电流强度、铝液流速进行设计，其形状为长方体、十字体、工字体、U字体或V字体，当其形状为长方体时，其尺寸为：长*宽*高=1.0
‑
1.6m*0.1
‑
0.2m*0.1
‑
0.2m，并沿其长度方向等距分成三段或四段。
[0015]在本申请的一些实施例中，每台电解槽内均匀放置10
‑
40块所述阻流块。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述阻流块通过烧结工艺或熔铸工艺进行加工制备，使其密度＞3.1g/cm3。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的主要有益技术效果包括以下各项中的至少一项：1.本申请在阳极碳块上设置保温层对其进行保温处理，使其导热系数降低，能够持续工作更长时间，并在其表面喷涂氧化铝基功能陶瓷防氧化材料，有效地隔绝了高温空气及二氧化碳气体，防止了阳极碳块的快速氧化，降低了阳极碳块的消耗，并减少了电解质中炭渣含量，提高了电解质电导率，有利于降低工作电压从而降低吨铝能耗。
[0018]2.本申请在对阳极碳块进行保温和防氧化处理的同时，在铝液中放置一定数量特定形状的阻流块，用以降低铝液的流速，抑制界面波动，提高电解槽稳定性，阳极碳块的保温和防氧化、阻流块的阻流，三者结合节能降耗效果明显。
[0019]3.本申请的保温层可以循环利用，代替了现有的粉块覆盖料，不会有粉料掉进电解槽内，因此在换极时，无需进行捞块作业，省时省力。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种实施例铝电解槽的结构示意图。
[0021]图2为本专利技术一种实施例阳极碳块保温处理后的结构示意图。
[0022]图3为本专利技术一种实施例保温层的结构示意图。
[0023]图4为本专利技术一种实施例平板部的结构示意图。
[0024]图5为本专利技术一种实施例长方体阻流块的结构示意图。
[0025]图6为本专利技术一种实施例十字体阻流块的结构示意图。
[0026]图7为本专利技术一种实施例工字体阻流块的结构示意图。
[0027]图8为本专利技术一种实施例长方体阻流块卯榫结构连接示意图。
[0028]以上各图中，1为阳极导杆，2为阳极钢爪，3为保温层，31为平板部，32为支撑部，33为通孔，4为保温块，5为阳极碳块，6为阻流块，7为电解质，8为铝液。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。
[0030]在本专利技术技术方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽节能降耗的方法，其特征在于，包括实施如下步骤中的至少一个：（1）在阳极碳块上铺设保温层，并在其表面喷涂防氧化层，所述保温层铺设在所述阳极碳块的上表面，包括平板部和设置在所述平板部两侧的支撑部，所述平板部上设置有用于阳极钢爪穿过的通孔；（2）在铝液中放置阻流块，所述阻流块的材质为铬刚玉、锆刚玉、铝酸钙中的至少一种。2.根据权利要求1所述的铝电解槽节能降耗的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，同时在所述阳极碳块与电解槽之间、相邻所述阳极碳块之间或/和新阳极碳块与对向残阳极碳块的中缝处设置有与放置部位的形状相对应的保温块。3.根据权利要求2所述的铝电解槽节能降耗的方法，其特征在于，所述保温块的形状为三棱柱形或/和长方体形。4.根据权利要求2所述的铝电解槽节能降耗的方法，其特征在于，所述保温层和保温块的材质为硅酸钙或/和氧化铝纤维材质。5.根据权利要求2所述的铝电解槽节能降耗的方法，其特征在于，所述保温层和保温块的厚度为3
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8cm。6.根据权利要求1所述的铝电解槽节能降耗的方法，其特征在于，所述防氧化层由氧化铝基功能陶瓷防氧化材料制成。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国静，冯钢军，
申请(专利权)人：河南绿添和节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：