电解槽的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种电解槽，包括：槽壳、槽内衬和至少一组热电偶，槽壳内限定有容纳空间；槽内衬位于槽壳的底壁上，槽内衬包括由上至下分布的多层子内衬；热电偶位于槽内衬内且与温度显示仪相连用于监测槽内衬的温度。由此，本发明上述实施例的电解槽可以自动检测槽内衬不同位置处的温度，由此可以进一步提高槽内衬设计的合理性，缩小理论差距，提高电解槽质量。并且可以实时监测电解槽槽内衬的温度，使其在合理温度范围内使用，以便进一步提高电解槽的使用寿命。
【专利说明】电解槽
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝电解【技术领域】，更具体地，涉及一种电解槽。
【背景技术】
[0002]铝电解技术的发展是推动中国铝工业快速发展的重要原因。20世纪70年代以前，主要以引进苏联的自焙槽生产技术为主，效率低、能耗高、操作落后且污染严重。80年代后，在引进国外先进技术的基础上，经消化吸收和试验研究，相继研制开发出国内75?80kA、120kA、160kA、180 ?200kA、230 ?240kA、280kA、320kA、350kA 等小、中型的预焙阳极铝电解槽设计与生产技术，彻底地解决了传统自焙阳极铝电解槽存在有害烟尘治理环保、机械化、自动化等技术难题，而且取得了铝电解生产高效节能和节省投资等良好效果，并由此形成了国内铝电解工业较为先进的预焙槽工艺装备技术及完整的技术开发体系。至2008年，中国投运了世界第一条400kA铝电解系列，目前500kA铝电解系列也相继投入产业化应用，600kA铝电解槽正在研发。
[0003]大型预焙槽“高电压”、“低效率”、“高电耗”和“短槽龄”的现象是制约我国铝电解槽向大型化发展的技术瓶颈。为实现“高效率”、“低电耗”，低温低电压控制技术发展是必然趋势，保温型内衬的设计为该技术的实现奠定了基础。然而，国内400kA以上大型槽平均寿命仍不超过1500天。因此，内衬结构设计的不合理是导致电解槽早期破损的主要因素。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有自动监控温度功能的电解槽。
[0005]根据本发明的一个方面，本发明提出了一种电解槽，包括:
[0006]槽壳，所述槽壳内限定有容纳空间；
[0007]槽内衬，所述槽内衬位于所述槽壳的底壁上,所述槽内衬包括由上至下分布的多层子内衬；和
[0008]至少一组热电偶，所述热电偶位于所述槽内衬内且与温度显示仪相连用于监测所述槽内衬的温度。
[0009]由此，本发明上述实施例的电解槽可以自动检测槽内衬不同位置处的温度，由此可以进一步提高槽内衬设计的合理性，缩小理论差距，提高电解槽质量。并且可以实时监测电解槽槽内衬的温度，使其在合理温度范围内使用，以便进一步提高电解槽的使用寿命。
[0010]另外，根据本发明上述实施例的电解槽还可以具有如下附加的技术特征:
[0011]在本发明的一些实施例中，所述热电偶包括多组，多组所述热电偶间隔开设置在所述槽内衬内。由此可以对电解槽槽内衬的温度进行有效地监测。
[0012]在本发明的一些实施例中，多组所述热电偶沿纵向间隔开设置在多层所述子内衬的层内和/或层间。由此可以提高槽内衬设计的可靠性。
[0013]在本发明的一些实施例中，所述子内衬由上至下分别为阴极炭块层、干式防渗料层、轻质蛭石保温砖层、高强保温砖层、硅酸钙保温板。
[0014]在本发明的一些实施例中，所述热电偶为四组，四组所述热电偶分别设置在所述阴极炭块层和干式防渗料层之间，扎糊层与干式防渗料层之间，干式防渗料层和轻质蛭石保温砖层之间，高强保温砖层和硅酸钙保温板之间。由此可以有效地对槽内衬温度进行有效监测。
[0015]在本发明的一些实施例中，设置在所述干式防渗料层内的所述热电偶邻近所述干式防渗料层的上表面。由此可以防止应力过大，造成热电偶破坏。
[0016]在本发明的一些实施例中，设置在所述干式防渗料层内的所述热电偶距离所述干式防渗料层的上表面2厘米。由此可以提高热电偶的安全性，进而提高温度监测的可靠性。
[0017]在本发明的一些实施例中，所述子内衬还包括:浇筑料层，所述浇筑料层设在所述干式防渗料层的上边缘且位于所述阴极炭块层的外周，所述浇筑料层与所述阴极炭块层之间具有扎糊层，所述热电偶位于所述扎糊层与所述干式防渗料层之间。由此可以有效地对槽内衬的温度进行监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明一个实施例的电解槽的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0020]结合国内外铝工业电解槽内衬设计技术，电解槽槽内衬材料主要包括阴极炭块、槽底部保温板、保温砖、耐火砖、侧部炭块以及各种防渗料、浇筑料、扎糊等。电解槽内衬的主要作用:(I)承受负荷；(2)释放应力；(3)保温。通常电解槽槽内衬设计遵循“三等温线”理念:(I)阴极炭块下温度约为900°C ； (2)保温砖层温度约为800°C ； (3)伸腿角处的温度约为700°C。电解槽内衬结构按此理论计算设计。但是内衬结构实际设计的合理性与理论差异性无法进行评估，导致电解槽工作时槽内衬的温度与理论温度存在差异，增大了电解槽槽内衬的损耗速度，缩短了电解槽的使用寿命，增加了铝电解工艺的能耗。
[0021]为此，本发明提出了一种电解槽，包括:槽壳,槽内衬和至少一组热电偶,槽壳内限定有容纳空间；槽内衬位于槽壳的底壁上，槽内衬包括由上至下分布的多层子内衬；热电偶位于槽内衬内且与温度显示仪相连用于监测所述槽内衬的温度。
[0022]由此，本发明上述实施例的电解槽可以自动检测槽内衬不同位置处的温度，可以对槽内衬设计的合理性进行监控，使得电解槽槽内衬的温度在理论温度值范围内，以便进一步提高槽内衬设计的合理性，缩小理论差距，进而提高电解槽的质量。同时通过热电偶可以实时监测电解槽工作室槽内衬不同位置的温度，进而避免电解槽的不合理使用，提高电解槽的使用寿命，降低损耗速度，进而降低铝电解工艺成本。
[0023]下面参考图1详细描述本发明上述实施例的电解槽。根据本发明实施例的电解槽包括:槽壳10、槽内衬和至少一组热电偶。具体地，槽壳10内限定有容纳空间；槽内衬位于槽壳的底壁上，槽内衬包括由上至下分布的多层子内衬；热电偶位于槽内衬内且与温度显示仪40相连用于监测槽内衬的温度。
[0024]根据本发明的具体实施例，热电偶可以包括多组，多组热电偶间隔开设置在槽内衬内。由此可以对槽内衬的不同位置的温度进行监测,提高槽内衬设计的合理性。
[0025]根据本发明的具体实施例，多组热电偶沿纵向间隔开设置在多层子内衬的层内和/或层间。由此可以监测子内衬层内或者层间的温度，进而可以方便确定子内衬的材料或者厚度是否能够使其达到理论温度范围。进而更加方便对子内衬进行调配，提高电解槽的质量。
[0026]根据本发明的具体实施例，如体I所示，子内衬由上至下分别为阴极炭块层21、干式防渗料层22、轻质蛭石保温砖层23、高强保温砖层24、硅酸钙保温板25。由此在电解槽工作时，具有上述结构的槽内衬可以使得个子内衬的温度在理论温度范围内，进而可以提高电解槽使用寿命。
[0027]如图1所示，根据本发明上述实施例的电解槽可以具有四个热电偶，分别为热电偶31、32、33和34。其中，热电偶31在扎糊层27和干式防渗料层22之间，热电偶32设置在阴极炭块层21和干式防渗料层22之间(为提高热电偶的安全性，热电偶安放位置距离所述干式防渗料层的上表面2厘米)，热电偶33设置在干式防渗料层22和轻质蛭石保温砖层23之间，热电偶34设置在高强保温砖层24和硅酸钙保温板25之间。由此分别对上述子内衬的层内或者层间的温度进行监测。
[0028]根据本发明的具体实施例，阴极炭块层21和干式防渗料层22之间的理论等温线温度范围为900±5摄氏度；干式防渗料层22和轻质蛭石保温砖层23之间的理论等温线温度范围为800±5摄氏度；扎糊层27和干式防渗料层22之间的理论等温线温度范围为700±5摄氏度;高强保温砖层24和硅酸钙保温板25之间的理论等温线温度范围为170±5摄氏度。
[0029]由此，本发明的发明人设计的电解槽具有四个等温线的测定，由此可以更加准确地监测不同子内衬层的温度。通过该测定温度可以实时对电解槽的槽内衬材料或者厚度等进行优化和改进，以便更好地提高电解槽的质量。同时通过测定温度还可以对电解槽的使用情况进行监测，避免其高负荷工作，进而降低电解槽的损耗效率，提高电解槽的使用寿命O
[0030]根据本发明的具体实施例，设置在干式防渗料层22内的热电偶邻近干式防渗料层22的上表面。由此可以防止应力过大造成热电偶32破坏，优选地，热电偶32埋在界面干式防渗料层22下距离上表面2厘米的部位。该处的理论等温线温度应为900±5摄氏度。
[0031]根据本发明的具体实施例，上述子内衬还包括:浇筑料层26，浇筑料层26设在干式防渗料层22的上边缘且位于阴极炭块层21的外周，浇筑料层26与阴极炭块层21之间具有扎糊层27，热电偶31位于扎糊层27与干式防渗料层22之间。该处的理论等温线温度应为700±5摄氏度。根据本发明的具体实施例，阴极炭块层21与干式防渗料层22之间具有阴极钢板28，该阴极钢板28的一端与扎糊层27接触。
[0032]根据本发明的具体实施例，通过在电解槽槽内衬内设置热电偶，可以显著提高电解槽的质量。根据本发明实施例的电解槽，其中，硅酸钙保温板25的厚度为65?85毫米，高强保温砖层24厚度为65?70毫米，轻质蛭石保温砖层23的厚度为65?70毫米，干式防渗料层22的厚度为170?190毫米。由此具有上述厚度的子内衬使得本发明上述实施例的电解槽的四个等温线处的温度均在理论范围值内，由此可以显著提高电解槽的使用寿命O
[0033]实施例1
[0034]如图1所示，400kA电解槽内衬设计,槽底第一层是80mm娃酸I丐板；第二层是65mm高强保温砖层；第三层是65mm轻质蛭石保温砖层；第四层是180mm干式防渗料，边部是一块80mm娃酸韩板；第五层烧注料层高度287mm,侧部耐火砖65mm,侧部炭块580mm,人造伸腿高度290mm。
[0035]按照此设计方案在40台电解槽开展试验，电解槽投产启动3个月达到稳定期测量:(I)干式防渗料层内(阴极炭块底部)等温线平均温度898°C ； (2)干式防渗料层与保温砖层等温线平均温度797°C;(3)扎糊层与干式防渗料层间(人造伸腿角处)等温线平均温度697°C ； (4)硅酸钙板与保温砖层等温线平均温度167°C。
[0036]由此，上述电解槽四个等温线处的温度均在理论温度范围值内，说明电解槽内衬结构设计合理，工艺加与优化，可以实现电解槽长寿命指标。
[0037]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0038]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0040]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0041]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种电解槽，其特征在于，包括: 槽壳,所述槽壳内限定有容纳空间； 槽内衬，所述槽内衬位于所述槽壳的底壁上，所述槽内衬包括由上至下分布的多层子内衬；和 至少一组热电偶，所述热电偶位于所述槽内衬内且与温度显示仪相连用于监测所述槽内衬的温度。
2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述热电偶包括多组，多组所述热电偶间隔开设置在所述槽内衬内。
3.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于，多组所述热电偶沿纵向间隔开设置在多层所述子内衬的层内和/或层间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电解槽，其特征在于，所述子内衬由上至下分别为阴极炭块层、干式防渗料层、轻质蛭石保温砖层、高强保温砖层、硅酸钙保温板。
5.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，所述热电偶为四组，四组所述热电偶分别设置在所述阴极炭块层和干式防渗料层之间，扎糊层与干式防渗料层之间，干式防渗料层和轻质蛭石保温砖层之间，高强保温砖层和硅酸钙保温板之间。
6.根据权利要求5所述的电解槽，其特征在于，设置在所述干式防渗料层内的所述热电偶邻近所述干式防渗料层的上表面。
7.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于，设置在所述干式防渗料层内的所述热电偶距离所述干式防渗料层的上表面2厘米。
8.根据权利要求5所述的电解槽，其特征在于，所述子内衬还包括:浇筑料层，所述浇筑料层设在所述干式防渗料层的上边缘且位于所述阴极炭块层的外周，所述浇筑料层与所述阴极炭块层之间具有扎糊层，所述热电偶位于所述扎糊层与所述干式防渗料层之间。
【文档编号】C25C3/20GK104233375SQ201410418426
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】赵瑞敏, 李顺华 申请人:云南云铝涌鑫铝业有限公司, 云南省铝电解节能减排工程技术研究中心