专利名称：一种铝电解槽的阴极结构的制作方法
技术领域：
一种铝电解槽的阴极结构，涉及一种铝电解用电解槽的阴极结构的改进。
背景技术：
目前，霍尔-埃鲁尔融盐电解法是原铝大规模工业化生产的唯一方法。铝电
解槽是个非常特殊的电化学反应容器，温度通常高达940-96(TC，铝电解槽内有18-22cm的熔融铝液和18-22cm的电解质两层高温熔体。电解槽内的电解质主要由强腐蚀性的冰晶石和氟化盐组成。处于上方的阳极和铝液层下方的阴极一般都由炭素材料制成。
传统的铝电解槽的阴极是由多块炭素阴极水平方向平行放置，再用炭素糊捣固砌筑而成，因而形成水平的炭素阴极平面，不存在任何导流沟槽。直流电从上方的阳极导入，通过电解质层后，进入铝液层。铝液层与炭素阴极共同组成阴极，电解所产生的金属铝就直接储存于铝液层中。阴极电流通过炭素阴极内的钢棒导出，再流入下一台电解槽，如此循环，返回电源，构成电流回路。特别是在采用大型预焙电解槽生产过程中，大电流、高磁场对铝液层波动和电流效率影响很大，为保证电流效率，极距高和槽电压高，造成能量利用率低，吨铝电耗指标高。
发明内容
本实用新型的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供能实现铝电解槽阴极表面无铝水平或低铝水平的生产运行，有效地克服大型预焙电解槽中的大电流、高磁场对铝液层波动和电流效率的影响，最大限度地降低了极距和槽电压，同时又确保实现较高的电流效率，从而大大提高了能量利用率、降低吨铝电耗的铝电解槽的阴极结构。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
铝电解槽的阴极结构，其特征在于沿电解槽长度方向在电解槽阴极上开有纵向汇流沟槽，在电解槽宽度方向上的阴极炭块间设有与纵向汇流沟槽相通的横向导流沟槽，在电解槽长度方向端头设有与汇流沟槽相联通的蓄铝池。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的纵向汇流沟槽和横向导流沟槽的深度为50 200mm，宽度50 250醒。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，其特征在于电解槽阴极上沿电解槽长度方向开有纵向汇流沟槽为一条，位于在电解槽的中轴线处。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，其特征在于电解槽阴极上沿电解槽长 度方向开有两条纵向汇流沟槽，分别位于在电解槽长度方向的阳极底掌下中心 轴线。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的在电解槽长度方向 端头设有的与汇流沟槽相联通的蓄铝池为电解槽端头的阴极在砌筑时，比其他
阴极炭块降低150 250mm，阴极厚度减少50 200rran，形成的蓄铝池结构。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的在电解槽长度方向 端头设有的与汇流沟槽相联通的蓄铝池为电解槽端头为一个，设置于电解槽的
一山 一顺。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的在电解槽长度方向 端头设有的与汇流沟槽相联通的蓄铝池在电解槽端头为二个，各设置于电解槽 的两端头。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，其导流沟槽由炭素材料砌筑和捣固制 成比阴极炭块表面下凹的沟槽。炭素材料包括可湿润阴极、无烟煤质阴极、半 石墨质阴极、高石墨质阴极、石墨化阴极、以及冷捣糊等。
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，是对霍尔-埃鲁尔融盐电解法炼铝的重
大技术改进，其主要原理是在炭素阴极表面加工形成一套铝液导流系统结构， 包括阴极之间的导流沟、接受来自导流沟铝液的汇流沟以及储存铝液的蓄铝池。 铝电解槽电解所产生的铝液，通过导流系统可随时流入蓄铝池，从而可以有效 降低铝液层厚度，减轻或消除电解槽的大电流.强磁场对铝液层波动和电流效率 的影响，以便最大限度地降低极距和槽电压，同时又确保实现较高的电流效率， 从而大大提高能量利用率、降低电耗。
图1为本实用新型的铝电解槽的阴极结构设有一个汇流沟时的结构示意图； 图2为图1的俯视图3为本实用新型的铝电解槽的阴极结构设有二个汇流沟、 一个蓄铝池时 的结构示意图4为图3的俯视图5为本实用新型的铝电解槽的阴极结构设有二个汇流沟、二个蓄铝池时 的结构示意图6为图5的俯视图。
具体实施方式
本实用新型的铝电解槽的阴极结构，在电解槽阴极1上沿电解槽长度方向
开有条形型导汇流沟槽2，在电解槽宽度方向上的阴极炭块间设有与汇流沟槽相 通的横向导流沟槽3，在电解槽长度方向端头设有与导流沟槽相联通的蓄铝池4。
在电解槽长度方向有一到两条汇流沟，以汇流从导流沟流入的铝液；电解 槽一端或两端有蓄铝池，以储存汇流沟流入的铝液，并利于实现定期出铝。本 实用新型的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的汇流沟槽和横向导流沟槽 的深度为50 200mm，宽度50 250mm。
在电解槽长度方向的汇流沟槽是指根据电解槽容量的大小，在电解槽长度 方向加工砌筑成一条或两条汇流沟槽，作为来自导流沟槽的铝液进行汇集的区 域。导流沟槽的宽度为50 250mm，深度为50 200mrn。汇流沟槽的位置如果 设置一条汇流沟槽，则可设计在电解槽的中缝处；如果设置两条汇流沟，则可 设计在电解槽长度方向的阳极底掌下。
电解槽端头的阴极在砌筑时，比其他阴极炭块降低150 200隱，阴极厚度 减少50 200mm，形成蓄铝池结构。蓄铝池可设计在电解槽的一端或两端。在蓄 铝池阴极中心部位适当加工一个凹槽，以利于出铝。
电解过程中，电解槽电解所产生的铝液，通过这一导流系统可随时流入蓄铝 池，从而可以有效降低铝液层厚度，减轻或消除电解槽的大电流.强磁场对铝液 层波动和电流效率的影响，以便最大限度地降低极距和槽电压，同时又确保实 现较高的电流效率，从而大大提高能量利用率、降低电耗。槽电压可降至3.5 3.7V，吨铝直流电耗降至12000kWh以下，电能利用率可以提高至52% 58%。
权利要求1.铝电解槽的阴极结构，其特征在于在电解槽阴极上沿电解槽长度方向开有汇流沟槽，在电解槽宽度方向上的阴极炭块间设有与汇流沟槽相通的横向导流沟槽，在电解槽长度方向端头设有与汇流沟槽相联通的蓄铝池。
2. 根据权利要求l所述的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的汇流沟槽和横向导流沟槽的深度分别为50 200mra，宽度50 250rara。
3. 根据权利要求l所述的铝电解槽的阴极结构，其特征在于电解槽阴极上沿电解槽长度方向开有汇流沟槽为一条，位于在电解槽的中轴线处。
4. 根据权利要求1所述的铝电解槽的阴极结构，其特征在于电解槽阴极上沿电解槽长度方向开有汇流沟槽为两条汇流沟，分别位于在电解槽长度方向的阳极底掌下中心轴线。
5. 根据权利要求l所述的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的在电解槽长度方向端头设有的与汇流沟槽相联通的蓄铝池为电解槽端头的阴极在砌筑时，比其他阴极炭块降低150 200ram，阴极厚度减少50 200mm，形成的蓄铝池结构。
6. 根据权利要求l所述的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的在电解槽长度方向端头设有的与汇流沟槽相联通的蓄铝池为电解槽端头为一个，设置于电解槽的一端。
7. 根据权利要求1所述的铝电解槽的阴极结构，其特征在于所述的在电解槽长度方向端头设有的与汇流沟槽相联通的蓄铝池在电解槽端头为二个，各设置于电解槽的两端部。 专利摘要一种铝电解槽的阴极结构，涉及一种铝电解用电解槽的阴极结构的改进。其特征在于在电解槽阴极上沿电解槽长度方向开有汇流沟槽，在电解槽长度方向端头设有与汇流沟槽相联通的蓄铝池。本实用新型的铝电解槽的阴极结构通过在阴极表面设计导流沟、汇流沟实现高性能网络式的铝液导流、汇集；在电解槽端头设计蓄铝池，聚集、储存铝液，可以降低极距。电解所产生的铝液，通过这一导流系统可随时流入蓄铝池，从而可以有效降低铝液层厚度，减轻或消除电解槽的大电流。强磁场对铝液层波动和电流效率的影响，以便最大限度地降低极距和槽电压，同时又确保实现较高的电流效率，从而大大提高能量利用率、降低电耗。
文档编号C25C3/08GK201424511SQ20092010923
公开日2010年3月17日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者刘风琴, 史志荣, 唐新平, 杨宏杰, 玉 王, 胡清韬, 陈开斌, 顾松青 申请人:中国铝业股份有限公司