专利名称：垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构及其砌筑方法
技术领域：
本发明涉及一种铝电解槽的内衬结构及砌筑的方法，特别 涉及垂直出电的铝电解槽阴极内衬及其砌筑的方法，属有色金属冶炼领域。
二.
背景技术：
目前，铝电解的主体设备是铝电解槽，现有的铝电解槽普 遍采用侧部出电的方式，即阴极钢棒从槽壳侧部水平穿出，与阴极母线相连， 水平放置的钢棒会在铝液层中产生一定的水平电流，其在电解槽母线产生的垂 直磁场的作用下，会造成铝液的波动，从而降低电解槽的电流效率，降低产量，
增加电能消耗。为了解决这一问题，专利200820130911.6 (中间汇流式铝电解 槽阴极装置)公开了一种垂直出电、中间汇流的铝电解槽结构，能够在一定程 度上减小铝液中的水平电流分量，从而提高电解槽的效率。但其公开的技术彻 底改变了以往电解槽的内衬结构，现有的施工工艺及技术已不能实现。
三.
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设计合理、 结构简单、防渗效果好且使用寿命长的垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构，同 时提供一种工艺简单、施工方便、可操作性强的该垂直出电的铝电解槽阴极内 衬结构的砌筑方法。
本发明的技术方案
一种垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构，含有槽壳、保温砖层和防渗料层， 所述槽壳的底部、保温砖层和防渗料层上下相对应位置上分别设置有贯通孔， 所述贯通孔中设置有阴极钢棒，该阴极钢棒的上端与阴极炭块下端面连接，其 下端贯穿槽壳而出，所述阴极钢棒的截面小于贯通孔的截面，阴极钢棒与槽壳 底部之间为间隙配合，实现绝缘，垂直钢板与保温砖层之间设置有钢棒浇筑料层，增加密封效果，垂直钢板与防渗料层之间捣打填实有防渗层，密封且防渗。 所述保温砖层上的贯通孔为台阶形，便于紧固钢棒浇筑料层。 所述贯通孔中设置一个套筒，该套筒的下端与槽壳内表面固定，其外表面
与保温砖层和防渗料层相接触，其内表面与阴极钢棒之间分别设置有钢棒浇筑
料层和防渗层。
所述套筒上端设置有密封盖。
一种垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构的砌筑方法，包括以下步骤
(1) 、根据阴极钢棒的数量和排列，在槽壳底部上钻设槽壳贯通孔；
(2) 、在槽壳底部砌筑保温砖层，并且在对应着槽壳的贯通孔的位置上砌 筑好保温砖层的贯通孔；
(3) 、在保温砖层上，水平捣打防渗料层，并且在对应着槽壳的贯通孔的 位置上预留防渗料层的贯通孔；
(4) 、将阴极钢棒上端与阴极炭块组装好，然后从槽壳的一端开始安装第 一块阴极炭块，垂直阴极钢棒穿过防渗料层、保温砖层及槽壳，使阴极炭块底 部与防渗料层稳固接合；从阴极炭块侧部向保温砖层的贯通孔中浇灌浇筑料， 并振动捣实，上面与保温砖层平齐；从阴极炭块侧部沿水平方向向里捣打防渗 料，把阴极炭块底部防渗料层预留的贯通孔的空间捣实，并向外部延伸到下一 阴极炭块保温砖层贯通孔的边缘；依上述法依次安装阴极炭块至全部装完；
(5) 、在相邻阴极炭块之间捣打扎固缝7;在阴极炭块和槽壳侧边之间安装 边部材料层。
在所述的槽壳底部上固定套筒，套筒罩住贯通孔，并且，套筒外砌筑保温 砖层和防渗料层，第一个阴极炭块安装好后，从套筒的上端或侧壁开口处向保 温砖层的贯通孔中浇灌浇筑料，并振动捣实，上面与保温砖层平齐，从阴极炭块侧部沿水平方向向里捣打防渗料，把阴极炭块底部防渗料层预留的贯通孔的
空间捣实，并向外部延伸到下一阴极炭块保温砖层贯通孔的边缘；依上述法依 次安装阴极炭块至全部装完。
在所述的套筒上端设置密封盖，以增加密封效果。 本发明的有益效果
1、 本发明阴极钢棒的截面小于保温砖层贯通孔的截面，该贯通孔与阴极钢 棒之间由浇筑料或其它填充料填充，具有良好的密封防渗能力，并且，贯通孔 可以做成台阶形，增加了密封效果。
2、 本发明阴极钢棒的截面小于防渗料层贯通孔的截面，该贯通孔与阴极钢 棒之间用防渗料捣打填实，保证了密封和防渗。
3、 本发明阴极钢棒穿出的孔上预制一个套筒，可以方便砌筑和阴极钢棒的 穿出，另外，还可以在套筒上安装密封盖，以增加密封效果。
4、 本发明的砌筑方法施工方便，节约大量人力、物力，采用浇筑料和防渗 料层捣打填实，易于实施，密封防渗效果好。
5、 本发明的砌筑方法可操作性强，简单实用，其适用范围广，可应用于所 有型号的垂直出电的铝电解槽。
6、 本发明解决了垂直出电铝电解槽工业应用的技术难题，对垂直出电铝电 解技术的推广应用将起到重大的推动作用。
四.
图1为垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构图之一； 图2为图1的侧视图3为垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构图之二；图4为图3的侧视图5为垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构图之三；
图6为图5的侧视图7为图1中槽壳的俯视图8、图10、图12、图13为本发明砌筑方法的步骤示意图9、图11分别是图8和图IO的侧视图。
五.
具体实施例方式
实施例一参见图l、图2、图7-图13，图中，本发明垂直出电铝电解槽阴 极结构包括钢制的槽壳l，底部保温砖层2，防渗料层3，钢棒浇筑料4，阴极 钢棒5，阴极炭块6，扎固缝7，槽边部材料8组成。
槽壳1为底部平整的船形钢结构，底部与阴极钢棒5对应的部位开有贯通 孔，供阴极钢棒5穿出，贯通孔的截面大于阴极钢棒5的截面，保证阴极钢棒5 能顺利穿出，并与阴极钢棒5保持绝缘，其数量及位置与阴极钢棒5对应。
保温砖层2由多层保温材料组成，逐层水平铺设在槽壳1底部，阴极钢棒5 在保温砖层2穿出的位置设有贯通孔，贯通孔的位置与阴极钢棒5对应，贯通 孔的截面应大于阴极钢棒5的截面，贯通孔与阴极钢棒5之间由浇筑料4或其 它填充料填充，并有密封防渗能力。为了增加密封效果，该贯通孔可以做成图l 所示的台阶形。
防渗料层3水平放置在保温砖层2上，经过捣打成形，阴极钢棒5在防渗 料层3穿出的位置设有贯通孔，贯通孔的位置与阴极钢棒5对应，贯通孔的截 面应大于阴极钢棒5的截面，在阴极钢棒5安装后，用防渗料捣打填实，以保 证密封和防渗。阴极钢棒5的上部与阴极炭块6连接，下端穿过防渗料层3、保温砖层2及槽壳1与电解槽的母线连接，形成电流的通路。
本发明的砌筑方法为
钢制槽壳1底部开设有图7中所示供阴极钢棒5穿出的贯通孔10，其位置 与垂直阴极钢棒5对应，长、宽方向各大于阴极钢棒5的尺寸5-50mm。在槽壳 1底部水平砌筑第一层保温材料，在贯通孔10处预留保温砖层2的贯通孔，该 贯通孔的中心线与槽壳1底部贯通孔10的中心线一致，长、宽方向各比贯通孔 10大50-100mm;第一层砌筑完成后，在第一层上水平砌筑第二层保温材料，在 与贯通孔10对应的部位砌筑第二层的贯通孔，该贯通孔的中心线与槽壳1底部 贯通孔10的中心线一致，长、宽方向尺寸各比贯通孔10大20-60腿；第二层砌 筑完成后，在第二层上水平砌筑第三层保温材料，其方法与砌筑第二层相同， 不同之处在于贯通孔的大小与第一层的贯通孔相同，形成台阶孔；如果底部保 温材料有更多层，按以上方法依次进行。
底部保温层2砌筑完成后，在其上按下述方法水平捣打防渗料层3:如图8 所示，先捣打图7中的四周防渗材料14;在一端安装第一块阴极炭块6(图10)， 垂直的阴极钢棒5中心线与贯通孔10的中心线一致；从阴极炭块6侧部(图10 箭头13所示方向)向保温砖层2的贯通孔中浇灌浇筑料，并振动捣实，上面与 保温砖层平齐。从阴极炭块6侧部沿水平方向向里捣打防渗料，把阴极炭块6 底部预留的空间捣实，并向外部延伸到下一阴极炭块6保温砖层贯通孔的边缘。 依此方法依次安装阴极炭块，直到全部安装完毕。
阴极炭块6安装完成后，对其进行固定后，捣固阴极扎固缝7。最后安装和 捣固边部材料8。
实施例二参见图3、图4,本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重 述，不同之处在于在槽壳l的贯通孔上安装有套筒9，套筒9可以是金属材料与槽壳1焊接而成，也可以是非金属材料与槽壳1粘结而成。套筒9外表面与 保温砖层2和防渗料层3相接触，其内表面与阴极钢棒5之间分别设置有钢棒 浇筑料层4和防渗层。第一个阴极炭块6安装好后，从套筒9的上端或侧壁开 口处向保温砖层2的贯通孔中浇灌浇筑料4，并振动捣实，上面与保温砖层2平 齐，从阴极炭块6侧部沿水平方向向里捣打防渗料，把阴极炭块6底部防渗料 层预留的贯通孔的空间捣实，并向外部延伸到下一阴极炭块6保温砖层2贯通 孔的边缘；依上述法依次安装阴极炭块至全部装完。
实施例三参见图5、图6，本实施例与实施例二基本相同，相同之处不重 述，不同之处在于套筒9高度低于防渗料层3上表面，且套筒9上部有密封 盖12。施工时，在浇灌完浇筑料4后，把密封盖12与套筒9上口粘结密封，然 后再捣打防渗料层3。
权利要求
1.一种垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构，含有槽壳、保温砖层和防渗料层，其特征是所述槽壳的底部、保温砖层和防渗料层上下相对应位置上分别设置有贯通孔，所述贯通孔中设置有阴极钢棒，该阴极钢棒的上端与阴极炭块下端面连接，其下端贯穿槽壳而出，所述阴极钢棒的截面小于贯通孔的截面，阴极钢棒与槽壳底部之间为间隙配合，实现绝缘，垂直钢板与保温砖层之间设置有钢棒浇筑料层，增加密封效果，垂直钢板与防渗料层之间捣打填实有防渗层，密封且防渗。
2. 根据权利要求l所述的垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构，其特征是-所述保温砖层上的贯通孔为台阶形，便于紧固钢棒浇筑料层。
3. 根据权利要求l所述的垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构，其特征是 所述贯通孔中设置一个套筒，该套筒的下端与槽壳内表面固定，其外表面与保 温砖层和防渗料层相接触，其内表面与阴极钢棒之间分别设置有钢棒浇筑料层 和防渗层。
4. 根据权利要求3所述的垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构，其特征是 所述套筒上端设置有密封盖。
5. 一种垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构的砌筑方法，包括以下步骤(1) 、根据阴极钢棒的数量和排列，在槽壳底部上钻设槽壳贯通孔；(2) 、在槽壳底部砌筑保温砖层，并且在对应着槽壳的贯通孔的位置上砌 筑好保温砖层的贯通孔；(3) 、在保温砖层上，水平捣打防渗料层，并且在对应着槽壳的贯通孔的位置上预留防渗料层的贯通孔；(4) 、将阴极钢棒上端与阴极炭块组装好，然后从槽壳的一端开始安装第 一块阴极炭块，垂直阴极钢棒穿过防渗料层、保温砖层及槽壳，使阴极炭块底 部与防渗料层稳固接合；从阴极炭块侧部向保温砖层的贯通孔中浇灌浇筑料， 并振动捣实，上面与保温砖层平齐；从阴极炭块侧部沿水平方向向里捣打防渗 料，把阴极炭块底部防渗料层预留的贯通孔的空间捣实，并向外部延伸到下一 阴极炭块保温砖层贯通孔的边缘；依上述法依次安装阴极炭块至全部装完；(5) 、在相邻阴极炭块之间捣打扎固缝7;在阴极炭块和槽壳侧边之间安装 边部材料层。
6、 根据权利要求5所述的砌筑方法，其特征是在槽壳底部上固定套筒， 套筒罩住贯通孔，并且，套筒外砌筑保温砖层和防渗料层，第一个阴极炭块安 装好后，从套筒的上端或侧壁开口处向保温砖层的贯通孔中浇灌浇筑料，并振 动捣实，上面与保温砖层平齐，从阴极炭块侧部沿水平方向向里捣打防渗料， 把阴极炭块底部防渗料层预留的贯通孔的空间捣实，并向外部延伸到下一阴极 炭块保温砖层贯通孔的边缘；依上述法依次安装阴极炭块至全部装完。
7、 根据权利要求6所述的砌筑方法，其特征是在套筒上端设置密封盖， 以增加密封效果。
全文摘要
本发明公开了一种垂直出电的铝电解槽阴极内衬结构及其砌筑方法，其槽壳的底部、保温砖层和防渗料层上下相对应位置上分别设置有贯通孔，所述贯通孔中设置有阴极钢棒，该阴极钢棒的上端与阴极炭块下端面连接，其下端贯穿槽壳而出，所述阴极钢棒的截面小于贯通孔的截面，垂直钢板与保温砖层和防渗料层之间分别设置有钢棒浇筑料层和防渗层。该砌筑方法包括以下步骤在槽壳底部、保温砖层和防渗料层上设置贯通孔；从槽壳的一端开始安装第一块阴极炭块，从阴极炭块侧部向保温砖层的贯通孔中浇灌浇筑料，并振动捣实，从阴极炭块侧部沿水平方向向里捣打防渗料，把阴极炭块底部防渗料层预留的贯通孔的空间捣实，并向外部延伸到下一阴极炭块保温砖层贯通孔的边缘。
文档编号C25C3/08GK101665955SQ20091006609
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者冰 冯, 静 刘, 梁学民, 王有山 申请人:河南中孚实业股份有限公司