一種鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)整體搗固成型方法及其冷搗糊陰極結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)整體搗固成型方法及其冷搗糊陰極結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]霍爾-埃魯特(Hall-Heroult)電解煉鋁法自1888年誕生以來，一直是煉鋁工業(yè)的唯一生產(chǎn)方法。而電能利用率低(一般為46?49%)及槽內(nèi)襯壽命短(國內(nèi)槽內(nèi)襯平均使用壽命一般低于2000天)仍然是其結(jié)構(gòu)方法的嚴(yán)重不足。近年來國內(nèi)外鋁工業(yè)一直圍繞著實現(xiàn)鋁電解槽的深度節(jié)能環(huán)保技術(shù)進行了大量的結(jié)構(gòu)和材料研究工作，取得了不少重大技術(shù)進展，但在鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計與新材料使用方面仍存在缺陷，以至于難于取得預(yù)期的生產(chǎn)節(jié)能環(huán)保效果。
[0003]傳統(tǒng)預(yù)焙鋁電解槽的陰極結(jié)構(gòu)一般由陰極炭塊、陰極鋼棒、搗固糊和內(nèi)襯耐火保溫材料等組成。電解槽筑爐時，多組帶陰極鋼棒的陰極炭塊組平行放置，再用炭間糊和周圍糊搗固，經(jīng)焙燒成為一個整體。如圖2所示。
[0004]傳統(tǒng)預(yù)焙鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)的缺陷主要在于:陰極炭塊成本較高(一般比搗固糊價格每噸要高約2000元)，而且陰極炭塊與搗固糊因材料材質(zhì)不同，在鋁電解槽焙燒啟動過程中兩者之間會產(chǎn)生熱脹冷縮縫隙，容易導(dǎo)致生產(chǎn)槽中的高溫鋁液與電解質(zhì)液滲入縫隙產(chǎn)生電解槽內(nèi)襯破損甚至早期漏爐現(xiàn)象，而影響鋁電解槽的內(nèi)襯使用壽命;同時，由于傳統(tǒng)預(yù)焙鋁電解槽內(nèi)襯砌筑采用熱搗糊或溫?fù)v糊，糊料及陰極炭塊在搗糊前需要預(yù)熱至110±5°C，一方面增加了能源消耗，另一方面搗固期間糊料會彌散瀝青煙氣和多環(huán)芳香烴(PAH)等污染物影響操作環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)預(yù)焙鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)存在的技術(shù)缺陷，提供用于預(yù)焙鋁電解槽生產(chǎn)的一種鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)整體搗固成型方法及其冷搗糊陰極結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
(1)在預(yù)焙鋁電解槽內(nèi)，采用冷搗糊材料替代傳統(tǒng)的陰極炭塊整體搗固陰極形成一個整體陰極，冷搗糊材料宜采用高石墨質(zhì)冷搗糊(石墨質(zhì)含量2 35%)，以提高槽陰極導(dǎo)電率和抗電解質(zhì)侵蝕能力，一方面減少了炭間糊的扎固工作量，電解槽陰極易于一次搗固成型，可簡化鋁電解槽的筑爐流程，降低筑爐成本，并改善電解槽的筑爐操作環(huán)境，同時有利于可降低電解槽的陰極電壓降，獲得降低成本、提高勞動生產(chǎn)率以及環(huán)保節(jié)能的綜合效果；
(2)為了保障搗固層的整體性并提高陰極導(dǎo)電有效面積，整體搗固層的高度為400?600mm，搗固外延寬度與陽極寬度相差< 50mm；
(3)采用整體搗固形式的預(yù)焙鋁電解槽的陰極鋼棒結(jié)構(gòu)可以是雙扁鋼、單方形鋼棒(7)或半圓形單鋼棒結(jié)構(gòu)，陰極鋼棒高度150?200mm，陰極鋼棒上部的冷搗糊搗固層厚度宜?200mm，為了降低陰極鋼棒電壓降，陰極鋼棒電流密度宜2 30A/cm2;
(4)鋁電解槽側(cè)下部采用梯形結(jié)構(gòu)，使陰極底部的搗固層也形成階梯形結(jié)構(gòu)。階梯型上下高度分別為150?200mm(下層)，200?300mm(上層)。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，既降低了鋁電解槽的筑爐成本，又簡化了筑爐施工流程，提高了電解槽的維護工效并改善了鋁電解槽大修作業(yè)的環(huán)保效果，而且有利于提高電解槽的陰極使用壽命。
【附圖說明】
[0008]
圖1是本發(fā)明的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖標(biāo)記說明:1_高石墨質(zhì)冷搗糊，2-階梯形側(cè)下部，3-側(cè)部炭塊，4-雙扁鋼，5-耐火保溫層，6_人造伸腿，7_方形鋼棒，8_半圓形鋼棒，9_陽極炭塊，10-周邊糊，11-炭間糊，12-陰極炭塊組。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0010]如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，是將多組帶陰極鋼棒的陰極炭塊組12平行放置，再用炭間糊11和周圍糊10搗固，經(jīng)焙燒成為一個整體，陰極炭塊與搗固糊因材料材質(zhì)不同，在鋁電解槽焙燒啟動過程中兩者之間會產(chǎn)生熱脹冷縮縫隙，容易導(dǎo)致生產(chǎn)槽中的高溫鋁液與電解質(zhì)液滲入縫隙產(chǎn)生電解槽內(nèi)襯破損甚至早期漏爐現(xiàn)象，而影響鋁電解槽的內(nèi)襯使用壽命。
[0011]而本發(fā)明的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)如圖1所示，陰極鋼棒設(shè)置在高石墨質(zhì)冷搗糊1中整體搗固成型，這樣不管陰極鋼棒是雙扁鋼4、單方形鋼棒7或半圓形單鋼棒8各種結(jié)構(gòu)，都可以實現(xiàn)在高石墨質(zhì)冷搗糊1中整體搗固成型，而不需要設(shè)置如圖1所示的炭間糊11和周圍糊10等按組分隔。側(cè)部炭塊3與高石墨質(zhì)冷搗糊1通過階梯型結(jié)構(gòu)過渡連接，而在階梯型結(jié)構(gòu)的上方設(shè)置有三角形結(jié)構(gòu)的人造伸腿6以提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。高石墨質(zhì)冷搗糊1的下方是耐火保溫層5，階梯形側(cè)下部2也是耐火保溫結(jié)構(gòu)。階梯型結(jié)構(gòu)的上下高度分別為:上層150?200mm，下層 200 ?300mm。
[0012]本發(fā)明是這樣實施的:鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)整體搗固成型方法是采用冷搗糊材料替代傳統(tǒng)陰極炭塊搗固形成預(yù)焙鋁電解槽的陰極底部，采用多種搗固工具，使電解槽陰極整體搗固成型，其中，冷搗糊材料導(dǎo)電率<60 Ω.μπι，整體搗固層的扎固高度400?600mm，搗固外延寬度與陽極寬度相差< 50mm(即圖1中陽極炭塊9和高石墨質(zhì)冷搗糊1的左邊邊緣距離差距< 50mm)，陰極鋼棒上部的冷搗糊搗固層厚度之200mm，陰極鋼棒電流密度之30A/cm2。優(yōu)選的，冷搗糊材料采用石墨碎含量2 35%的高石墨質(zhì)的冷搗糊材料。
[0013]當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)整體搗固成型方法，其特征在于:采用冷搗糊材料替代傳統(tǒng)陰極炭塊搗固形成預(yù)焙鋁電解槽的陰極底部，使電解槽陰極整體搗固成型，其中，冷搗糊材料導(dǎo)電率<60 Ω.μπι，整體搗固層的扎固高度400?600mm，搗固外延寬度與陽極寬度相差< 50mm，陰極鋼棒上部的冷搗糊搗固層厚度2 200mm，陰極鋼棒電流密度2 30A/cm2o2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)整體搗固成型方法，其特征在于:所述冷搗糊材料采用石墨碎含量2 35%的高石墨質(zhì)的冷搗糊材料。3.一種帶整體搗固冷搗糊的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于:底部電解槽由高石墨質(zhì)冷搗糊(1)整體搗固構(gòu)成，高石墨質(zhì)冷搗糊(1)下方設(shè)有耐火保溫層(5);陰極鋼棒設(shè)置在高石墨質(zhì)冷搗糊(1)中，側(cè)部炭塊(3)與高石墨質(zhì)冷搗糊(1)通過階梯型結(jié)構(gòu)過渡連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶整體搗固冷搗糊的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于:陰極鋼棒是雙扁鋼(4)、單方形鋼棒(7)或半圓形單鋼棒(8)結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶整體搗固冷搗糊的鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于:階梯型結(jié)構(gòu)的上下高度分別為:上層150?200mm，下層200?300mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)整體搗固成型方法及其冷搗糊陰極結(jié)構(gòu)，它是采用冷搗糊材料替代傳統(tǒng)陰極炭塊搗固形成預(yù)焙鋁電解槽的陰極底部，使電解槽陰極整體搗固成型，本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，既降低了鋁電解槽的筑爐成本，又簡化了筑爐施工流程，提高了電解槽的維護工效并改善了鋁電解槽大修作業(yè)的環(huán)保效果，而且有利于提高電解槽的陰極使用壽命。
【IPC分類】C25C3/08
【公開號】CN105441978
【申請?zhí)枴緾N201510840735
【發(fā)明人】席燦明, 曹斌, 陳杰
【申請人】貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月27日