双层铝阴极铝电解槽阴极.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105780057A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610273103.4(22)申请日2016.04.27(71)申请人新疆大学地址830046新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市天山区胜利路14号(72)发明人贺永东赵风君孙郅程张程武刑诗雨曾慧楠(74)专利代理机构中国有色金属工业专利中心11028代理人李迎春李子健(51)Int.Cl.C25C3/08(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称双层铝阴极铝电解槽阴极(57)摘要双层铝阴极铝电解槽阴极，涉及一种以铝作为阴极，以冰晶石一氧化铝熔体为电解质、熔盐法生产铝电解槽的改进。其特征在于其阴极的结构包括：电解槽体；设置在电铝解槽体的两端头槽帮内、与电解槽体侧槽帮内壁固接的两个阴极隔墙；由阴极隔墙与电铝解槽体端头槽帮内壁形侧通道进入电解槽体的阴极母线；位于电解槽体内的、开有铝液通孔的阴极水平隔板。本发明的一种双层铝阴极铝电解槽，由于以无阴极炭块-无钢棒-无硼化钛涂层的铝液作为阴极，代替钢棒-炭块组阴极，消除了传统铝电解槽存在的阴极炭块上的氧化铝沉淀和蜂窝状微电池缺陷，在电解生产过程中，不存在炉底沉淀生成的氧化铝、碳化铝对电解铝液污染的问题。CN105780057ACN105780057A权利要求书1/1页1.双层铝阴极铝电解槽阴极；其特征在于其阴极的结构包括：电解槽体，该电解槽体为由耐火-保温材料构成的凹形槽体；在电解槽体上部边缘设有槽帮；阴极隔墙，该隔墙为各设置在电铝解槽体的两端头槽帮内、与电解槽体侧槽帮内壁固接的两个隔墙，隔墙底部与电铝解槽体的下底间设有底通道；阴极隔墙与电铝解槽体端头槽帮内壁形侧通道；阴极母线，该阴极母线由阴极隔墙与电铝解槽体端头槽帮内壁形侧通道进入电解槽体；阴极水平隔板，该水平隔板为位于电解槽体内、与阴极隔墙下端联接的水平隔板，在隔板上开有铝液通孔。2.根据权利要求1所述的双层铝阴极铝电解槽阴极，其特征在于其阴极隔墙由电解槽体由里向外方向，依次由炭块和耐火-保温材料构成，其炭块下部砌有氧化铝陶瓷砖，所述的阴极水平隔板与阴极隔墙的炭块下部砌有的氧化铝陶瓷砖联接。3.根据权利要求1所述的双层铝阴极铝电解槽阴极，其特征在于设有阴极隔墙的两端头的电铝解槽体的槽帮为向外的、断面为“L”的槽帮。4.根据权利要求1所述的双层铝阴极铝电解槽阴极，其特征在于阴极水平隔板下部设有支撑炭块。2CN105780057A说明书1/4页双层铝阴极铝电解槽阴极技术领域[0001]双层铝阴极铝电解槽阴极，涉及一种以铝作为阴极，以冰晶石一氧化铝熔体为电解质、熔盐法生产铝电解槽阴板的改进。背景技术[0002]铝是产量和消费最大的有色金属，是仅次于钢铁的第二大金属结构材料，在国民经济与国防建设中具有极其重要的战略地位。目前，我国电解铝产量居世界第一位。电解铝生产是以冰晶石一氧化铝熔体为电解质，以碳为阳极，以液体铝、阴极炭块、阴极钢棒组成的阴极体系为阴极，通直流电流，在阳极析出CO2气体，在阴极析出液体铝。铝电解的基本反应为：[0003]通电：2Al2O3+3C＝＝＝＝＝3CO2+4Al[0004]按照目前的技术，生产1t金属铝约须消耗14500kw·h电，全年约需消耗4510亿度电，是名副其实的电老虎。在铝电解950-960℃的工艺条件下，铝电解的理论电耗约为6300kw·h/(t·Al)，能量利用效率不足40％。[0005]传统铝电解槽电流由阳极流经电解液、铝液，从阴极流出。阳极压降、极间电阻压降(包括电解液、铝液)、阴极压降高是造成铝电解能耗高的主要原因。在铝电解槽电阻压降中，阴极压降约占电阻压降的20％，铝电解槽的阴极由槽内铝液层和阴极炭块组组成，阴极压降由槽内铝液层压降、铝碳接触压降、炭块压降、碳钢接触压降、钢棒压降等部分组成，见图1。在整个电解槽使用寿命周期内，阴极压降随电解槽使用时间的延长发生规律性变化。在电解槽投入使用的初期(投产一年左右)，阴极压降随电解槽使用时间的延长，有逐渐降低的趋势(随阴极炭块石墨化程度提高而降低)。投产2-3年的电解槽，阴极压降保持相对稳定。以后，随着电解槽使用时间的延长，阴极压降有逐渐升高的趋势。传统铝电解槽阴极炭块组，炭块与导电钢棒之间会产生的碳-钢接触压降，碳-钢接触电压降随槽龄增加而先降后升。电解铝液与炭块之间的接触界面电压降受炉底结壳状态影响。以某型铝电解槽为例，在炉底无结壳的情况下，电解铝液与炭块之间的接触界面电压降在20-28mv之间，炭块电压降为102mv，新槽期间的碳-钢接触压降为69mv，钢棒电阻压降为186mv。新槽期间的钢棒电压降约占炉底电压降的48.8％。特别是阴极炭块组中的碳-钢接触压降随着槽龄的增加而增