专利名称：新型铝电解槽阴极导电结构的制作方法
技术领域：
新型铝电解槽阴极导电结构主要应用于预焙铝电解槽的构造与电解铝的生产。
背景技术：
现同通用的铝电解槽阴极导电结构由电解槽钢壳体、底部防渗漏料层、侧部 炉墙、捣固糊料、阴极碳块钢棒组砌筑所构成。在铝电解槽钢壳体内，保温层防 渗漏料层上，环周侧部炉墙的中部，相邻两碳块之间采用缝间糊捣固连接填充， 将多个阴极碳块钢棒组捣固砌筑成的一个整体阴极碳块水平导电层。在电解生产 过程中，电解铝液熔池内的铝液和的电解槽阴极碳块导电层构成一个阴极导电 体。电解产成的电解铝液，在铝电解过程中不仅有着导电和保护阴极碳块的作用， 还有着调节电解槽温度，维持电解槽热平衡，加热阴极碳块，提高其导电性能的 作用，现同通用的铝电解槽阴极结构，主要存在以下几个缺点
1、 电解槽内的铝液置于阴极碳块上表面，电解槽阴极碳块上下部之间温度 差较大，阴极内衬整体热平衡难以实现，造成阴极碳块的自身的电阻较高，槽底 电压降升高；
2、 电解槽熔池内作为阴极导电体的铝液只和阴极碳块内衬上表面接触，阴 极碳块的导电面积较小，造成阴极碳块内衬整体结构导电效率低下，电解电流密 度难以提高；
3、 电解槽阴极碳块底部和阴极钢棒之间连接采用糊捣固结合，由于材料的 理化性能不同，造成阴极槽底电压降过高；
4、 两碳块连接处易产生铝液和电解质的渗漏；造成置于阴极碳块底部的阴极钢棒熔断以及漏槽事故的发生，阴极碳块之间采用缝间糊捣固连接，不仅捣固 工艺复杂，而且槽阴极内衬使用寿命较短。
5、电解槽阴极碳块上表面设置为水平面，在生产过程中，电解槽阴极内衬 上部的铝液，在磁场的作用下，会产生铝液磁旋流，从而造成电解质极距的设定 增高，槽电压设定加大，致使电解铝的工艺电耗增加。 发明内容
为了克服现通用铝电解槽阴极结构存在的上述缺点，在电解槽设计时，充分 利用电解溶池内产成铝液自身的导电导热性能优于其他材料的特点，提高阴极碳 块的导电率，减少铝液磁旋流波动对电解极距设定的负面影响，降低铝电解槽阴 极内衬的电阻值和电压降以及电耗损失，延长铝电解槽的使用寿命，降低铝电解 槽阴极结构的制作生产和维修成本，结合铝电解槽结构大型化，功能多样化的发 展趋势，和现有的新材料技术，本发明设计出新型铝电解槽阴极导电结构。.
新型铝电解槽阴极导电结构由电解槽钢壳体，底部保温防渗漏料层、侧部 炉墙体、和端部带有金属导电接头的阴极碳块构造而成，其技术特征是阴极碳 块的端部以及金属导电接头，构造在铝电解糟钢壳体内侧的部侧部炉墙内，铝液 电解熔池内的阴极碳块下底部不设置阴极钢棒。
依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构的阴极碳块的端部构造有金 属导电接头。
依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构端部构造有金属导电接头的 阴极碳块的两端砌筑在侧部炉墙内，电解铝液熔池内的阴极碳块的底部可砌筑在 电解槽保温防渗漏料层上，形成阴极碳块上表面凸起，保温防渗漏料层上表面下 凹的凹凸台槽式阴极导电结构，电解过程中相邻两碳块的凹槽内有铝液。依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构端部构造有金属导电接头的 阴极碳块的两端砌筑在侧部炉墙内，电解铝液熔池内的阴极碳块的下半部分可砌 筑在电解槽保温防渗漏料层内，形成阴极碳块上表面凸起，防渗漏料层上表面下 凹的凹凸台槽式阴极导电结构，电解过程中相邻两碳块的凹槽内有铝液。
依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构的金属导电接头和阴极碳 块的端部砌筑在铝电解槽的侧部炉墙内，电解铝液熔池内阴极碳块的底部与电解 槽保温防渗漏料层之间可设置铝液流通间隔，相邻的阴极碳块侧部之间设置有铝 液可上下流通的间隔，阴极碳块的环周有铝液流通。
依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构的在保温防渗漏料层上设置 有阴极碳块支撑凸台，将端部构造有金属导电接头的阴极碳块的底部构置在阴极 碳块支撑凸台上。
依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构的阴极碳块断面可以是矩 形，或是圆形，阴极碳块沿通长方向可以是一整块，或从中间断开分为左右两块。
依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构在阴极碳块上可构造出凹凸 槽和圆孔。
依据上述技术方案，新型铝电解槽阴极导电结构的在阴极碳块端部构造的金 属导电接头，其金属导电接头可在阴极碳块端部的外表面用导电夹板接头和夹紧 螺栓进行压接连接，也可用金属导电螺栓与阴极碳块端部直接进行永固连接，或 用导电环进行连接。
新型铝电解槽阴极导电结构，由于取消了阴极钢棒，降低了槽底电压降 在铝电解生产时，电解槽溶池内的铝液能将阴极碳块大面积加热，使阴极碳块电 阻率下降，致使阴极碳块与铝液接触的传导电流表面积加 ，提高阴极铝液的导电电流密度；同时利用阴极碳块对铝液磁旋流起阻隔作用，减少铝液与电解质界 面之间的水平波动，达到降低电解极距和低电压设定效果，延长了电解槽的使用 寿命，可实现减少电解铝生产电耗的目的。
结合实施例以及附图，对新型铝电解槽阴极导电结构特点的理解则更加明了。
图l:新型铝电解槽阴极导电结构一个实施例的构造断面示意图
图2:新型铝电解槽阴极导电结构第二个实施例的构造断面示意图
图3:新型铝电解槽阴极导电结构第三个实施例的构造断面示意图4:上述三个实施例表示阴极碳块构造的新型铝电解槽阴极导电结构的铝电解
槽截面示意图。
图5: —种断面为圆形的阴极碳块以及端部金属导电接头结构的示意图 图6:是图5的断面图
图7: —种断面为矩形的阴极碳块以及端部金属导电接头结构的示意图 图8:是图7的断面图 图9:是图7的平面图 上述图中序号所示
l阴极碳块、2端部金属导电接头、3电解槽钢壳体、4底部保温防渗漏料层、5 侧部炉墙体、6铝液熔池、7支撑凸台、8大母线导电连接件、9金属导电夹板接 头、IO加紧螺栓、ll金属导电环、12金属导电螺栓。
具体实施方式
新型铝电解槽阴极导电结构是在现通用的铝电解槽阴极内衬结构和材)抖基础上改进设计而来，其施工砌筑工艺仍可按现通用的铝电解槽内衬结构的要求和 标准进行。
如图1所示，在实施例一中，新型铝电解槽阴极导电结构中的阴极碳块(l) 的两端有构造有与阴极大母线相连接的金属导电接头(2)和大母线导电连接件
(8)，阴极碳块(1)的两端部和金属导电接头(2)以及大母线连接件(8)的 一部分构造砌筑在电解槽钢壳体(3)内的侧部炉墙内，处于电解槽铝液熔池内 的阴极碳块的底部与下面的底部保温防渗漏料层(4)相隔一定的距离高度，相 当电解熔池内的铝液将阴极碳块包围，阴极碳块穿插在铝液当中。铝液可以在电 解槽阴极碳块底部进行流通。
如图2所示，在实施例二中，新型铝电解槽阴极导电结构为了防止阴极碳块 中部的断裂和浮漂可在底部保温防渗漏层(4)上和阴极碳块之间构造出阴极碳 块支撑凸台(7)，用于固定阴极碳块(l)。为了减少阴极碳块的长度方向的热应 力和加大铝液与阴极碳块的接触面积，可以将阴极碳块断开，分为左右俩段，将 带有阴极碳块导电金属接头的两端分别构造砌筑在电解槽两侧的侧部炉墙内。
如图3所示，在实施例三中，新型铝电解槽阴极导电结构中的阴极碳块(1) 的两端以及阴极碳块金属导电接头(2)分别构造砌筑电解槽两侧的侧部炉墙内， 阴极碳块的底部直接构造在底部保温防渗漏料层上，如图4中部的四个阴极碳块 (1)所示，两个阴极碳块(1)之间留有一定的铝液间隙，阴极碳块(1)的底 部与防渗漏料层(4)相互构造成阴极碳块(1)凸起，的侧底部防渗漏料层(4) 下凹，凹槽内有铝液的凹凸槽型阴极碳块(1)与铝液的导电结构。
如图3所示，在实施例三中，新型铝电解槽阴极导电结构阴极碳块(1)的 两端以及金属导电接头(2)分别构造砌筑电解槽两侧的侧部炉墙内(5)，阴极碳块(1)的下半部分可直接构造在底部保温防渗漏料层内，如图4左侧的的四 个阴极碳块(1)所示，两个阴极碳块(1)之间留有一定的铝液间隙，阴极碳块 (1)的上表面与防渗漏料层(4)的上表面相互构造成阴极碳块凸起，两侧部碳
块之间防渗漏料、层上表面(4)下凹，凹槽内有铝液的凹凸槽型阴极碳块(1)与
铝液的导电结构。
如图6图8所示阴极碳块的的断面可以是矩型，也可以是圆形，还可以设计
成梯形。
如图7图3所示，可在阴极碳块中部设置铝液流通孔，或阴极碳块上部可开 铝液流通凹槽。
如图5所示，起到阴极碳块(1)端部与电解槽阴极大母线过度相连接作用 的阴极碳块(1)端部金属导电接头(2),可采用金属导电环(11)与阴极碳块 (1)相连接，金属导电环(11)与阴极碳块(1)之间可采用螺纹连接。
如图5所示，起到阴极碳块(1)端部与电解槽阴极大母线过度相连接作用 的阴极碳块端部金属导电接头(2)，可采用金属导电螺栓(12)与阴极碳块(1) 相连接，如图5左端所示。
如图7图9所示，起到阴极碳块(1)端部与电解槽阴极大母线过度相连接 作用的阴极碳块端部金属导电接头(2)，可采用在阴极碳块端部打孔，再用金属 导电夹板(9)夹住阴极碳块用加紧螺栓(10)紧固的方式进行构造。
阴极碳块(1)端部的金属导电接头(2)可以构造成与阴极大母线直接相 连接的形式，也可以在阴极碳块端部金属导电接头(2)上采用焊接加工出母线 导电连接件(8)的方式将阴极碳块与阴极大母线进行连接。
导电金属和阴极碳块之二者之间可以涂抹上导电胶，以减少界面结合电阻。
权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构由电解槽钢壳体(3)，底部保温防渗漏料层(4)、侧部炉墙体(5)、和端部带有金属导电接头(2)的阴极碳块(1)构造而成，其技术特征是阴极碳块(1)端部构造有金属导电接头(2)，将阴极碳块(1)的端部以及金属导电接头(2)，构造在铝电解槽钢壳体(3)内侧的部侧部炉墙(5)内，铝液电解熔池(6)内的阴极碳块(1)下底部不设置阴极钢棒。
2.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是阴极碳 块(1)的端部构造有金属导电接头(2)。
3.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是端部构 造有金属导电接头(2)的阴极碳块(1)的两端砌筑在侧部炉墙(5)内，电 解铝液熔池(6)内的阴极碳块(1)的底部可砌筑在电解槽保温防渗漏料层 (4)上，形成阴极碳块(1)上表面凸起，保温防渗漏料层(4)上表面下凹 的凹凸台槽式阴极导电结构，电解过程中相邻两碳块的凹槽内有铝液。
4.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是端部构 造有金属导电接头(2)的阴极碳块(1)的两端砌筑在侧部炉墙(5)内，电 解铝液熔池(6)内的阴极碳块(1)的下半部分可砌筑在电解槽保温防渗漏 料层(4)内，形成阴极碳块(1)上表面凸起，防渗漏料层上表面(4)下凹 的凹凸台槽式阴极导电结构，电解过程中相邻两碳块的凹槽内有铝液。
5.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是金属导 电接头(2)和阴极碳块(1)的端部砌筑在铝电解槽的侧部炉墙(2)内，电 解铝液熔池(6)内阴极碳块(1)的底部与电解槽保温防渗漏料层(4)之间 可设置铝液流通间隔，相邻的阴极碳块(1)恻部之间设置有铝液可上下流通的间隔，阴极碳块(1)的环周有铝液流通。
6.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是在保温 防渗漏料层(4)上设置有阴极碳块支撑凸台(7)，将端部构造有金属导电接头(2)的阴极碳块(1)的底部构置在阴极碳块支撑凸台(7)上。
7.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是阴极碳 块(1)断面可以是矩形，或是圆形，阴极碳块(1)通长方向可以是一整块， 或从中间断开分为左右两块。
8.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是阴极碳 块上可构造出凹凸槽和圆孔。
9.根据权利要求1新型铝电解槽阴极导电结构，其技术特征是在阴极碳块(1)端部构造的金属导电接头(2)，其金属导电接头(2)可在阴极碳 块(2)端部的外表面用导电夹板接头(9)和夹紧螺栓(10)进行压接连接， 也可用金属导电螺栓(12)与阴极碳块(1)端部直接进行永固连接，或用导 电环(11)进行连接。
专利摘要新型铝电解槽阴极导电结构主要应用于预焙铝电解槽阴极内衬的构造与电解铝的生产，其所采用的技术方案是取消现通用阴极碳块钢棒组阴极碳块底部的阴极钢棒构造设置，将端部构造有金属导电接头的阴极碳块，构造在铝电解槽保温防渗漏料层上和侧部炉墙内的铝液电解熔池内。致使电解槽溶池内的铝液能将阴极碳块大面积加热，使阴极碳块电阻率下降，致使阴极碳块与铝液接触的传导电流表面积加大，提高阴极铝液的导电电流密度；同时利用阴极碳块对铝液磁旋流起阻隔作用，减少铝液与电解质界面之间的水平波动，达到降低电解极距和低电压设定效果，延长了电解槽的使用寿命，可实现减少电解铝生产电耗的目的。
文档编号C25C3/00GK201358305SQ20092000700
公开日2009年12月9日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者青 杨, 伟 高, 高德金 申请人:高德金