专利名称：一种铝电解用蜂窝状预焙阳极的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铝电解用预焙阳极，特别是一种铝电解用蜂窝状预焙阳极， 属于铝电解技术领域，。
背景技术：
在铝电解生产过程中，炭阳极的使用能效对电解生产的稳定性起着非常关键的作 用，且直接影响着电解生产的主要技术指标如电解能耗、电流效率以及吨铝炭耗等，因而被 称为铝电解槽的“心脏”。电解过程中，在直流电流的作用下将发生如下电极反应2A1203+3C = 4A1+3C02(1)A1203+3C = 2A1+3C0(2)上述反应中的C02和CO均在阳极底掌部位产生，正常情况下，C02占70%左右，CO 占30%左右。传统预焙炭阳极由于阳极底掌面积大且不平整，加之底部全部浸润在熔融电 解质中处于全封闭状态，炭阳极在电解过程中产生的C02和CO气体难以及时排出，由此产 生一定的气膜电压而使得铝电解生产的槽电压逐渐升高，造成电能消耗的增加；此外，当阳 极底掌气泡积累到一定程度的时候就会冲破熔融电解质层而集中排出，导致电解槽电压摆 动加剧，不利于电解槽生产运行的稳定性。为了及时有效地排出炭阳极所产生的气体，人们围绕阳极设计方面采取了一些措 施，形成了若干专利技术。吴举等、杨晓东等、龚石开等、王佐任等、郎光辉等、王有来等高刘 以及任宗顺等分别开发了沿阳极底部纵向或横向开设深浅和宽度不一的水平或倾斜沟槽， 以达到及时有效排出阳极气体的实用新型和发明专利；田永等、翟所云等、席灿明、秦小明 和秦子明以及王绍鹏等发明了炭阳极底部、侧部倒角(方形或圆形)的实用新型专利，其目 的也是及时有效排出阳极气体和加强阳极抗电解质冲刷。就底部开槽阳极而言，由于开槽数量有限(最多两条)，位于槽边缘部位的气泡很 容易排出，而距离开槽较远的阳极底掌面积仍易积累气泡，这样就导致两个后果，其一是当 积累的气泡集中排出时仍对电解槽造成冲击，引起电压摆动；其二是阳极消耗不均勻性增 强，沿槽的两边由于气泡不断排出而在连续消耗，距离槽较远的部位由于气泡产生的绝缘 膜而影响电极反应，导致阳极底掌更加不平整，且在电解质冲刷作用下更容易使得电解槽 产生炭渣。同样，对于边部和侧部倒角的阳极(无论是棱角还是圆弧形角)，也只是在减缓 电解质对阳极冲刷、从而减少槽内炭渣的同时，使得阳极底掌四周靠近边部的部位所形成 气泡容易排出，距离变部越远，尤其是在阳极底掌中心部位所产生的气泡排出的难易程度 几乎和传统阳极一样。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足而提供一种外形结构合理、加工简 单、有利于阳极气泡排出的铝电解用蜂窝状预焙阳极。[0010]本实用新型的技术方案一种铝电解用蜂窝状预焙阳极，是在预焙阳极的高度方 向或长度方向设置有多组对称分布的导气孔。本实用新型中，所述导气孔为沿所述阳极高度方向的垂直孔或倾斜孔中的至少一 种；所述导气孔为沿所述阳极长度方向的水平孔，整个阳极形成类似蜂窝状的结构。本实用新型中，所述导气孔为贯通阳极的通孔或半贯通阳极的盲孔中的至少一 种。本实用新型中，所述导气孔横截面为圆孔或多边形孔，其直径或外切圆直径为 IOmm 60mm。本实用新型中，导气孔的间距为50mm 300mm。本实用新型中，沿所述阳极底部的长度方向设有导向沟，所述导气沟与沿所述阳 极高度方向的垂直孔或倾斜孔连通。本实用新型由于采用上述结构，与现有技术相比，具有如下优点1)由于增加了大量均勻分布的阳极气体排放通道，有利于阳极气泡的及时和均勻 排出，降低气膜层厚度，从而可以有效减缓炭阳极底掌气泡聚集而产生的电压摆动，有效降 低因炭阳极底掌气膜压降和氧化铝浓差极化电压导致的电解能耗；2)本实用新型阳极的导气孔不论开孔方向，都连通至阳极顶部，故这些导气孔的 不会随着阳极的消耗而失去其导气的功能，即导气孔可以在阳极电解消耗的整个使用周期 内都发挥功效。3)本阳极制作简单，只需在阳极振动成型时对模具进行修改即可，无需附加工艺， 易于实现。
附图1为本实用新型阳极实施例1的主视图；附图2为本实用新型阳极实施例1的侧视图；附图3为本实用新型阳极实施例1的俯视图；附图4为本实用新型阳极实施例2的主视图；附图5为本实用新型阳极实施例2的侧视图；附图6为本实用新型阳极实施例2的俯视图；附图7为本实用新型阳极实施例3的主视图；附图8为本实用新型阳极实施例3的侧视图；附图9为本实用新型阳极实施例3的俯视图；附图10为本实用新型阳极实施例4的主视图；附图11为本实用新型阳极实施例4的侧视图；附图12为本实用新型阳极实施例4的俯视图；附图13为本实用新型阳极实施例5的主视图；附图14为本实用新型阳极实施例5的侧视图；附图15为本实用新型阳极实施例5的俯视图。附图中1-阳极炭块、2-钢爪、3-爆炸焊块、4-铝导杆、5-磷生铁、6-导气孔、7-导 气沟。
具体实施方式
实施例1 参见附图1、2、3，本实施例为在阳极炭块1上设置有纵向(即垂直)开孔的蜂窝 状阳极。本实施例中，阳极的总长度1300 1700mm，宽600 700mm，高500 600mm，和 现行阳极保持一致，但在阳极炭块的沿长度方向制作三排纵向导气孔6，导气孔为圆形或多 边形，其直径或外切圆直径为10-60mm，形成类似蜂窝的结构。这些通孔的存在，使得在铝电 解进行过程中，炭块4的底部所产生较小的C02/C0气泡会迅速从阳极底掌经这些导气孔排 出，从而降低气膜层厚度，降低气膜电阻，提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并 降低电解能耗。实施例2 参见附图4、5、6，本实施例为在阳极炭块1上设置有横向(即水平)开孔的蜂窝状 阳极。本实施例中，阳极炭块大小和实施例1基本一样，其区别之处在于导气孔6的开设方 式由垂直的纵向变为水平方向，导气孔为圆形或多边形，其直径或外切圆直径为10-60mm。 该实施例既可增加阳极的导电面积，又可在阳极消耗过程增加气体溢出的通道，从而降低 气膜层厚度，降低气膜电阻，提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并降低电解能耗。实施例3 参见附图7、8、9，本实施例为在阳极炭块1上设置有倾斜开孔的蜂窝状阳极。本实 施例中，阳极炭块大小和实施例1基本一样，但是，为了进一步增加阳极的物理强度以及保 证在阳极的不断消耗过程中，气体能有效的排出，将所有的导气孔6设置为倾斜方式，所述 导气孔6相对于阳极炭块1的底边的倾斜的角度a为15° 75°，导气孔为圆形或多边 形，其直径或外切圆直径为10-60mm。由于导气沟的倾斜设置，将更有利于气体的排出，而 且，由于设置为多层导气孔的排布，保证了阳极消耗过程中始终有导气孔的存在，这将更有 利于气泡的排出并对电解质的稳定性有重大的作用，从而降低气膜层厚度，降低气膜电阻， 提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并降低电解能耗。实施例4 参见附图10、11、12，本实施例为在阳极炭块1上设置有纵向(即垂直)开孔与底 部开槽相结合的蜂窝状阳极。本实施例中，阳极开孔和实施例1 一样，但在阳极底部开孔的 对应位置增加两条导气沟7。导气沟中的气体可通过导气孔快速排出，导气孔可为圆形，亦 可为近似圆形的多边形，其直径或外切圆直径为10-60mm，导气沟宽度为10 40mm，高度为 100 300mm。通过导气孔和导气沟的配合使用，将更有利于阳极气体的快速排出，从而降 低气膜层厚度，降低气膜电阻，提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并降低电解能耗。实施例5参见附图13、14、15，本实施例为在阳极炭块1上设置有纵向(即垂直)开孔、水平 横向孔和倾斜横向孔。本实施例中，垂直开孔和实施例1类似、水平开孔和实施例2类似、 倾斜水平开孔和实施例3类似，不同之处在于三者有机组合(组合方式不局限于此实施例， 可用多种组合方法组合使用)。导气孔可为圆形，亦可为近似圆形的多边形，其直径或外切圆直径为10-60mm。水平、垂直和倾斜导气孔的组合使用，将更有利于阳极气体的快速排出， 从而降低气膜层厚度，降低气膜电阻，提高电解槽稳定性，最终提高电解槽电流效率并降低 电解能耗。
权利要求1.一种铝电解用蜂窝状预焙阳极，其特征在于在预焙阳极的高度方向或长度方向设 置有多组对称分布的导气孔。
2.根据权利要求1所述的铝电解用蜂窝状预焙阳极，其特征在于所述导气孔为沿所 述阳极高度方向的垂直孔或倾斜孔中的至少一种；所述导气孔为沿所述阳极长度方向的水 平孔。
3.根据权利要求2所述的铝电解用蜂窝状预焙阳极，其特征在于所述导气孔为贯通 阳极的通孔或半贯通阳极的盲孔中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的铝电解用蜂窝状预焙阳极，其特征在于导气孔的间距为 50mm 300mm
5.根据权利要求1 4任意一项所述的铝电解用蜂窝状预焙阳极，其特征在于所述 导气孔横截面为圆孔或多边形孔，其直径或外切圆直径为IOmm 60mm。
6.根据权利要求2所述的铝电解用蜂窝状预焙阳极，其特征在于沿所述阳极底部的 长度方向设有导向沟，所述导气沟与沿所述阳极高度方向的垂直孔或倾斜孔连通。
专利摘要本实用新型涉及一种铝电解用预焙阳极结构。其特征在于在在预焙阳极的高度方向或长度方向设置有多组对称分布的导气孔，确保炭阳极在电解过程中阳极底掌产生的气泡能及时并均匀排出，该导气孔可为垂直孔、水平孔或倾斜孔，整个阳极形成类似蜂窝状的结构。本实用新型具有以下优点1)增加了大量均匀分布的阳极气体排放通道，有利于阳极气泡的及时和均匀排出，降低气膜层厚度，可以有效减缓炭阳极底掌气泡聚集而产生的电压摆动，有效降低因炭阳极底掌气膜压降和氧化铝浓差极化电压导致的电解能耗；2)可以在其电解的整个使用周期内都发挥功效。本实用新型制作简单，只需在阳极振动成型时对模具进行修改即可，无需附加工艺，易于实现。
文档编号C25C3/12GK201778126SQ20102052125
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者丁凤其, 吕晓军, 张红亮, 李劼, 肖劲, 肖胜华, 赖延清 申请人:湖南中大业翔科技有限公司