专利名称：一种热管以及基于热管的导流式铝电解槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及有色冶金领域，尤其涉及有色冶金设备中用于传递热量的热管以及 基于热管的导流式铝电解槽。
背景技术：
霍尔-埃鲁特电解炼铝法自1888年诞生以来，一直是工业上大规模炼铝的唯 一方法。一百多年来，围绕铝电解槽的提高电流效率和降低能耗，人们已进行了不懈 的努力，使电流效率由最初的60%左右提高到了 96%的目前最好水平，直流电耗则由 41900kWh/t-Al降至12900kWh/t_Al，铝电解槽寿命也达到了 5年以上。在现有技术 装备条件下，如果铝电解工艺和设备没有根本性改变，这些指标差不多均已达到极限。 因此，如何进一步提高效率、降低能耗，仍是当代铝业科技工作者所面临的重要课题。 1986年澳大利亚的科玛尔克(Comalco)研究群体提出了导流型阴极概念，为铝电解槽 节能提供了一个新的方向，该导流型阴极概念的基本思想是使阴极底掌下基本不存铝 液，即没有目前由于铝液面的波动而不得不采用较高极距的问题，从而可大幅度降低极 距，使电解过程得以在较低的极间压降或较高的电流密度状态下进行；配合合适的阴极 涂层技术和保温设计，达到将能耗降至10000kWh/t-Al以下的目标。自此之后国际上相继出现了许多有关导流式铝电解槽的技术方案，如中国专利 ZL200410023392.X公开的一种导流式硼化钛涂层阴极铝电解槽，中国专利ZL01248353.2 公开的泄流式TiB2 —石墨复合材料阴极铝电解槽，美国专利US2003/0201169A1、 US2002/0166775A1和US6436273B1等公开的相关技术，以上技术方案的基本思想与澳 大利亚的科玛尔克(Comalco)研究群体提出的导流型阴极概念相似即阴极碳块具有 一定的坡度与电解槽侧壁形成有聚铝沟，聚铝沟中铝液定时抽走，这样可以降低铝液波 动，从而减少极距，节省电能消耗。但是这种导流式铝电解槽仍存在以下问题1、由 于极距的降低，必然造成铝电解槽所产生的热量减少，从而造成冷槽或铝电解槽抗热扰 动弱，影响铝电解的正常生产；2、导流式铝电解槽不能改变电解槽散热损失大、严重恶 化铝电解车间的生产环境的缺陷；3、由于导流式铝电解槽的槽体侧部温度要远远高于槽 体底部温度，因此造成了槽体热应力比较大，而对于像阴极开设聚铝沟的导流式铝电解 槽，其对热应力更为敏感，必然造成导流型电解槽寿命比较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、便于将 铝电解槽侧壁处的热量传递到槽底的热管，以及可降低铝电解槽侧部散热损失、提高铝 电解槽热量利用率、使用寿命长的基于热管的导流式铝电解槽。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种热管，包括管壳、吸液芯和密封端盖，所述管壳呈L形，所述吸液芯覆设于管 壳的内壁上，所述密封端盖装设于管壳的两端并形成封闭管腔，所述密封管腔内装有工作液体。所述管壳为钢管。—种基于热管的导流式铝电解槽，包括槽体，所述槽体外侧设有保温砖层，槽 体于侧壁内侧设有侧部碳块，槽体于槽底内侧设有耐火砖层，所述耐火砖层上方设有阴 极碳块，所述阴极碳块中部设有中央聚铝沟，所述阴极碳块两侧通过捣固糊与侧部碳块 连接，所述捣固糊与阴极碳块的连接处设有周边聚铝沟，所述槽体内设有可将侧壁处的 热量传递到槽底的上述的热管。所述热管一边竖直设置于保温砖层与侧部碳块之间，另一边水平设置于保温砖 层与耐火砖层之间。所述保温砖层外侧包覆有微孔硅酸钙板。所述耐火砖层与阴极碳块之间设有耐火防渗层。所述捣固糊与侧部碳块下方设有耐火混凝土层。与现有技术相比，本发明的优点在于
本发明的热管结构简单、便于制作、成本低廉，其管壳呈L形，便于安装到铝电解 槽中，将铝电解槽侧部的热量传递到底部；密封管腔中的工作液体被吸液芯吸收送到蒸 发段，工作液体在此吸热变为气体后，再通过密封管腔回到冷凝段放热变回液体，如此 循环完成热量的高效传递。管壳选用钢管，可起到磁场屏蔽效应效果，用在铝电解槽中 时可降低铝液的波动高度，减缓电解槽内阴极铝液的流动速度，从而可以减少极距，降 低铝电解生产电能消耗。本发明的基于热管的导流式铝电解槽由于装有上述的热管， 因此具备与上述热管相应的技术效果，另外，通过热管把铝电解槽侧部的热量传递给底 部，大大降低铝电解槽侧部散热损失，提高了铝电解槽热量利用率；同时使槽体温度分 布更为均勻，降低了铝电解槽槽体内应力，规整了铝电解槽炉帮，提高了铝电解槽的使 用寿命；并且能够维持铝电解槽的正常热平衡及增强其抵抗热扰动的能力，使槽况更为 稳定；通过设置中央聚铝沟和周边聚铝沟，使铝电解槽产生的铝液通过聚铝沟流向盛铝 池，可减少极距，降低铝电解生产的电能消耗。
图1是本发明热管实施例的结构示意图； 图2是本发明铝电解槽实施例的结构示意图。图中各标号表示
1、侧壁2、槽底；3、保温砖层；4、侧部碳块；5、耐火砖层；6、热管；7、微孔 硅酸钙板；8、耐火防渗层；9、阴极碳块；10、捣固糊；11、耐火混凝土层；61、管 壳；62、吸液芯；63、密封端盖；64、封闭管腔；91、中央聚铝沟；92、周边聚铝沟。
具体实施例方式图1示出了本发明的一种热管实施例，该热管包括管壳61、吸液芯62和密封端 盖63，管壳61呈L形，吸液芯62覆设于管壳61的内壁上，密封端盖63装设于管壳61 的两端并形成封闭管腔64，密封管腔64内装有工作液体。本发明的热管结构简单、便于 制作、成本低廉，呈L形的管壳61便于安装到铝电解槽中，将铝电解槽侧部的热量传递到底部；该热管工作时，密封管腔64中的工作液体被吸液芯62吸收送到蒸发段，工作液 体在此吸热变为气体后，再通过密封管腔64回到冷凝段放热变回液体，如此循环完成热 量的高效传递。本实施例中，管壳61选用钢管，可起到磁场屏蔽效应效果，用在铝电解槽中时 可降低铝液的波动高度，减缓电解槽内阴极铝液的流动速度，从而可以减少极距，降低 铝电解生产电能消耗。图2示出了本发明的一种基于热管的导流式铝电解槽实施例，该铝电解槽包括 槽体，槽体外侧设有保温砖层3，保温砖层3外侧包覆有微孔硅酸钙板7，槽体于侧壁1 内侧设有侧部碳块4，槽体于槽底2内侧设有耐火砖层5，耐火砖层5上方设有阴极碳块 9，耐火砖层5与阴极碳块9之间设有耐火防渗层8，阴极碳块9中部设有中央聚铝沟91， 阴极碳块9两侧通过捣固糊10与侧部碳块4连接，捣固糊10与侧部碳块4下方设有耐火 混凝土层11，捣固糊10与阴极碳块9的连接处设有周边聚铝沟92，槽体内设有可将侧壁 1处的热量传递到槽底2的如上述实施例所述的热管6，通过该热管6把铝电解槽侧壁1的 热量传递给槽底2，大大降低铝电解槽侧壁1的散热损失，提高了铝电解槽热量利用率； 同时使槽体温度分布更为均勻，降低了铝电解槽槽体内应力，规整了铝电解槽炉帮，提 高了铝电解槽的使用寿命；并且能够维持铝电解槽的正常热平衡及增强其抵抗热扰动的 能力，使槽况更为稳定；通过设置中央聚铝沟91和周边聚铝沟92，使铝电解槽产生的铝 液通过聚铝沟流向盛铝池，可减少极距，降低铝电解生产的电能消耗。本实施例中，L形的热管6—边竖直设置于保温砖层3与侧部碳块4之间，该段 热管6为蒸发段，用于吸收侧部碳块4散发的热量，热管6内吸液芯62中的工作液体在 该段热管6中蒸发吸热变为气态，L形的热管6另一边水平设置于保温砖层3与耐火砖层 5之间，该段热管6为冷凝段，用于将热量释放到槽底2的耐火砖层5，管内气体通过封 闭管腔64运动到冷凝段，在此冷凝放热变为工作液体，冷凝后的工作液体被吸液芯62吸 收瓶传递到蒸发段。上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发 明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员， 在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方 案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本 发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变 化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种热管，其特征在于包括管壳(61)、吸液芯(62)和密封端盖(63)，所 述管壳(61)呈L形，所述吸液芯(62)覆设于管壳(61)的内壁上，所述密封端盖(63)装设于管壳(61)的两端并形成封闭管腔(64)，所述密封管腔(64)内装有工 作液体。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于所述管壳(61)为钢管。
3.—种基于热管的导流式铝电解槽，包括槽体，所述槽体外侧设有保温砖层(3)， 槽体于侧壁(1)内侧设有侧部碳块(4)，槽体于槽底(2)内侧设有耐火砖层(5)， 所述耐火砖层(5)上方设有阴极碳块(9)，其特征在于所述阴极碳块(9)中部设 有中央聚铝沟(91)，所述阴极碳块(9)两侧通过捣固糊(10)与侧部碳块(4)连 接，所述捣固糊(10)与阴极碳块(9)的连接处设有周边聚铝沟(92)，所述槽体内 设有可将侧壁(1)处的热量传递到槽底(2)的如权利要求1或2所述的热管(6)。
4.根据权利要求3所述的基于热管的导流式铝电解槽，其特征在于所述热管(6) 一边竖直设置于保温砖层(3)与侧部碳块(4)之间，另一边水平设置于保温砖层(3)与耐火砖层(5)之间。
5.根据权利要求3或4所述基于热管的导流式铝电解槽，其特征在于所述保温砖层 (3)外侧包覆有微孔硅酸钙板(7)。
6.根据权利要求5所述的基于热管的导流式铝电解槽，其特征在于所述耐火砖层 (5)与阴极碳块(9)之间设有耐火防渗层(8)。
7.根据权利要求6所述的基于热管的导流式铝电解槽，其特征在于所述捣固糊 (10)与侧部碳块(4)下方设有耐火混凝土层(11)。
全文摘要
本发明公开了一种热管，包括管壳、吸液芯和密封端盖，管壳呈L形，吸液芯覆设于管壳的内壁上，密封端盖装设于管壳的两端并形成封闭管腔，密封管腔内装有工作液体。该热管具有结构简单、便于将铝电解槽侧壁处的热量传递到槽底的优点。本发明还公开了一种基于热管的导流式铝电解槽，包括槽体，槽体外侧设有保温砖层，槽体于侧壁内侧设有侧部碳块，槽体于槽底内侧设有耐火砖层，耐火砖层上方设有阴极碳块，阴极碳块中部设有中央聚铝沟，阴极碳块两侧通过捣固糊与侧部碳块连接，捣固糊与阴极碳块的连接处设有周边聚铝沟，槽体内设有上述的热管。该铝电解槽具有可降低铝电解槽侧部散热损失、提高铝电解槽热量利用率、使用寿命长的优点。
文档编号C25C3/08GK102022938SQ20111000284
公开日2011年4月20日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者姜昌伟 申请人:长沙理工大学