专利名称：一种导流式硼化钛涂层阴极铝电解槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金领域的铝电解槽，特别是一种导流式硼化钛涂层阴极铝电解槽。
背景技术：
在电解生产中需要消耗大量的电能，每电解生产1吨铝约需耗电15000kWh，占生产成本的三分之一左右。因此研究开发高能效铝电解槽，一直是铝电解行业的重要课题。
发明内容
本发明的目的是对常规预焙阳极槽实施改造，提出一种导流式硼化钛涂层阴极铝电解槽。该结构的铝电解槽改造量小，无需对现有的铝电解槽的阴极和阳极导电系统、氧化铝输送和加料系统、排烟系统、槽壳结构等进行改造，能够有效解决槽内阳极气体的排放和氧化铝的扩散问题，并在不影响电解槽的有效使用面积或结构强度的条件下，有足够的铝液贮存空间并能够保障铝液排放的通畅，提高电解槽单位产量，降低吨铝电耗。
本发明的技术方案是①中央纵向聚铝沟b、周边聚铝沟a和中部横向连接沟c相结合的开沟方式；中央纵向聚铝沟b和横向连接沟c为矩形断面，周边沟a结合人造伸腿5做成梯形断面；中央纵向聚铝沟b、周边聚铝沟a有效容积可容纳12到24小时的电解铝液量；
②阴极表面和阳极底掌做成相同的由槽中央向两侧大面倾斜的坡度，坡度大小为2.5°至10°；③中间下料点下方的中央聚铝沟b上设置与阴极材料相同的档料盖板13；④阴极表面敷设TiB2复合材料涂层，厚度1mm至3mm；⑤电解槽侧下部和底部紧贴槽壳12设置30mm厚的微孔硅酸钙板11，阴极炭块10下采用耐火防渗料9；⑥导流式电解槽的其余结构与材料构成均与常规预焙阳极中间下料铝电解槽相同；⑦导流式电解槽的主要工艺参数范围阳极电流密度为0.8至1.2A/cm2、电解温度920至940℃(电解质过热度15至20℃)、阳极炭块上表面氧化铝覆盖层厚度150至200mm、工作极距约为2.5至3.5cm；发明的优点和积极效果1.本发明特别适合对现有常规预焙阳极中间点式下料铝电解槽实施导流式铝电解槽改造。
2.提出的新型导流式铝电解槽结构，对现有铝电解槽的改造量少，其阴极和阳极导电系统、氧化铝输送和加料系统、排烟系统、槽壳结构等无需改造。
3.中央纵向聚铝沟b和周边聚铝沟a的布置方式和有效容积大小，不会影响电解槽的有效使用面积和结构强度，并保障了铝液排放的通畅和足够的铝液贮存空间。
4.阴极表面敷设TiB2复合材料涂层，可使电解生成的铝液对阴极表面良好润湿。
5.电解槽的耐火与保温结构及材料的设计，有利于减少槽体散热损失，维持导流槽的正常热平衡及增强其抵抗热扰动的能力。
6.提出的导流式铝电解槽工艺参数条件，通过降低工作极距，减少槽电压，提高阳极电流密度，降低电解温度等措施，可保障电解槽的正常运行，与相同规模的常规预焙阳极槽相比，电解槽单位产量提高20至50％，吨铝电耗降至12500kWh以下，生产成本减少20％以上。
图1导流式铝电解槽槽体1/4部分结构纵向剖面图1-氧化铝粉末；2-氧化铝结壳； 3-阳极碳块；4-则部碳块； 5-人造伸腿； 6-耐火砖；7-保温砖；8-阴极钢棒； 9-耐火防渗料；10-阴极碳块； 11-微孔硅酸钙板；12-槽壳钢板；13-挡料板； 14-耐火混凝土；a-周边聚铝沟；b-中央聚铝沟； c-中部横向连接沟。
图2图1的A-A，即横向剖视图；图3图2的B-B剖视图；图4图3的C-C剖视图。
具体实施例方式现以系列电流强度为140kA至160kA的预焙阳极中间点式下料铝电解槽为例予以说明。此类电解槽通常为20至24组阳极，分二列平行布置，中间下料点为四个，阴极10为13至14组，大加工面300至350mm，端部加工面为400至450mm，阳极3尺寸为1450×660×540mm，工作极距4.5至5.5cm，槽电压4.2V左右，槽内电解质和铝液高度通常各有18至22cm。
采用本专利技术对现有电解槽实施大修改造时，厂房布置、阴极母线、上部槽的阳极导电系统和氧化铝输送、加料系统、排烟系统等均可维持不变，仅需要将阳极3和阴极10改成所要求的异型结构(坡度大小为2.5°至10°)，并在阴极10上开出相应的中央纵向聚铝沟b、横向连接沟C和周边聚铝沟a，在下料点下方的中央聚铝沟b上设置与阴极材料相同的档料盖板13，电解槽侧下部和底部紧贴槽壳12设置30mm厚的微孔硅酸钙板11，阴极炭块10下采用耐火防渗料9，在阴极表面敷设1mm至3mm的TiB2复合材料涂层，并采用烟气焙烧技术对大修槽进行焙烧启动。
电解槽的主要工艺参数范围阳极电流密度为0.8至1.2A/cm2、电解温度920至940℃(电解质过热度15至20℃)、阳极炭块上表面氧化铝覆盖层厚度150～200mm、工作极距约为2.5至3.5cm，槽电压3.0至4.0V，电解质高度18至22cm，阳极下方基本没有明显的铝液层。
权利要求
1.一种导流式硼化钛涂层阴极铝电解槽，其特征在于①中央纵向聚铝沟b、周边聚铝沟a和中部横向连接沟c相结合的开沟方式；中央纵向聚铝沟b和横向连接沟c为矩形断面，周边沟a结合人造伸腿5做成梯形断面；中央纵向聚铝沟b、周边聚铝沟a有效容积可容纳12到24小时的电解铝液量；②阴极表面和阳极底掌做成相同的由槽中央向两侧大面倾斜的坡度，坡度大小为2.5°至10°；③中间下料点下方的中央聚铝沟b上设置与阴极材料相同的档料盖板13；④阴极表面敷设TiB2复合材料涂层，厚度1mm至3mm；⑤电解槽侧下部和底部紧贴槽壳12设置30mm厚的微孔硅酸钙板11，阴极炭块10下采用耐火防渗料9；⑥导流式电解槽的其余结构与材料构成均与常规预焙阳极中间下料铝电解槽相同；⑦导流式电解槽的主要工艺参数范围阳极电流密度为0.8至1.2A/cm2、电解温度920至940℃(电解质过热度15至20℃)、阳极炭块上表面氧化铝覆盖层厚度150至200mm、工作极距约为2.5至3.5cm。
全文摘要
本发明涉及冶金领域的铝电解槽，特别是一种导流式硼化钛涂层阴极铝电解槽，其特征在于中央纵向聚铝沟b、周边聚铝沟a和中部横向连接沟c相结合的开沟方式；中央纵向聚铝沟b和横向连接沟c为矩形断面，周边沟a结合人造伸腿5做成梯形断面；有效容积可容纳12到24小时的电解铝液量。本发明特别适合对现有常规预焙阳极中间点式下料铝电解槽实施导流式铝电解槽改造，电解槽单位产量提高20至50％，吨铝电耗降至12500kWh以下，生产成本减少20％以上。
文档编号C25C3/08GK1718866SQ20041002339
公开日2006年1月11日 申请日期2004年7月6日 优先权日2004年7月6日
发明者周乃君, 李劼, 姜昌伟, 周正明 申请人:中南大学