专利名称：铝电解阳极装置及其制备方法
技术领域：
本发明涉及铝电解生产中使用的设备，是一种铝电解阳极装置及其制备方法。
背景技术：
在铝电解生产中使用的铝电解阳极装置(也称阳极炭块组)由阳极炭块、阳极导杆和阳极钢爪构成。通常阳极导杆和阳极钢爪为一体，将阳极钢爪与阳极炭块采用磷生铁溶化浇铸冷却后连结为一体。这种结构及生产方法存在的不足是磷生铁在溶化时需要加温至130°C以上，耗电量极大，并且磷生铁在溶化过程中产生大量的氧化碳等有害气体，严重污染大气环境，特别是操作车间内有害气体浓度很高，对操作人员的身体健康有较大的损害；另外，当铝电解阳极装置在铝电解生产时，阳极氧化及电解后水平上涨时，易造成磷生铁被冲刷熔化掉，导致原铝质量下降，并缩短了铝电解阳极装置的使用寿命；由于磷生铁与阳极炭块接触时是完全利用磷生铁的受热膨胀进行接触的，它们的接触压降较高，导致电解时的耗电量较高等。
发明内容
本发明的目的是，提供一种铝电解阳极装置及其制备方法，它改变采用磷生铁与阳极炭块连接的方式和材料，从而消除公知技术的不足。本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现铝电解阳极装置，包括阳极炭块，阳极炭块上部开设炭碗，阳极钢爪置入炭碗内，炭碗与阳极钢爪之间的空腔内填充炭素料，炭素料采用的原料重量比为人造石墨45-80、金属屑5-40和树脂结合剂15-20。炭素料的上平面高于阳极炭块的上平面。炭素料的上平面高于阳极炭块的上平面的距离为20-40 毫米。炭素料的原料重量比为人造石墨55-75、金属屑10-30和树脂结合剂15-20。所述的铝电解阳极装置的制备方法，包括以下步骤
①取已加工完成的阳极炭块和阳极钢爪备用；
②按重量比取人造石墨45-80、金属屑5-40和树脂结合剂15-20混合均勻制成炭素
料；
③将炭素料置入阳极炭块上部开设的炭碗的下部，采用压力将炭素料压密实；
④将阳极钢爪置入炭碗内，使阳极钢爪的底面与步骤③压密实的炭素料相接触，使阳极钢爪的中心部位与炭碗的中心部位重合；
⑤将步骤②的炭素料置入炭碗内，使炭素料充满阳极钢爪外壁与炭碗内壁间的距离形成的空腔内，向炭素料加压将炭素料压密实，使炭素料在常温或加热下凝固后即可。所述的铝电解阳极装置的制备方法，制取两个半圆形模具，将半圆形模具置入阳极钢爪位于阳极炭块上平面的外周，使半圆形模具的内壁与阳极钢爪的外壁间的距离与炭碗的内壁与阳极钢爪的外壁间的距离相等，再将步骤②的炭素料置入半圆形模具内壁与阳极钢爪外壁间的距离形成的空腔内，向炭素料加压，将炭素料压密实，然后将两个半圆型模具分别在两侧取下，形成炭素料凸块，使炭素料在常温或加热下凝固。所述的向炭素料加压，可采用压力机或捣固机向炭素料加压使炭素料密实。阳极钢爪的外壁与炭碗内壁间的距离为40-180毫米。步骤③中采用压力压密实后的炭素料的厚度为10-20毫米。本发明所述的铝电解阳极装置及其制备方法采用炭素料使阳极炭块与阳极钢爪连接，彻底改变了采用磷生铁连接阳极炭块和阳极钢爪存在的不足，生产中无粉尘、无异味、无有害气体、无任何污染，对操作人员身体健康无任何损害，同时，耗能极低，仅为用磷生铁连接时耗能的二十分之一左右。经过测试证明炭素料在温度升高时，导电率增强，电阻率下降，在铝电解生产过程中能够节省大量的电能，炭素料还能有效抵抗电解质的侵蚀， 从而延长了阳极炭块的使用寿命，并且，采用炭素料将阳极钢爪与阳极炭块连接为一体的强度与采用磁生铁连接强度相同。同时，由于增加了炭素料与阳极钢爪的接触面积，提高了其导电性，并保护了阳极炭块在使用时免受冲刷，延长了其使用寿命等。
附图1是本发明铝电解阳极炭块装置的结构示意图。
具体实施例方式对照附图和实施例对本发明做进一步说明。本发明为了完成发明目的，达到本发明所述的优点，提供的技术方案中的实施例是如图1所示，图中4是阳极炭块，阳极炭块4上部开设炭碗5，阳极钢爪3置入炭碗5内， 炭碗5与阳极钢爪3之间的空腔内填充炭素料6，炭素料6采用的原料重量比为人造石墨 45-80、金属屑5-40和树脂结合剂15-20。本发明炭素料6采用的原料重量比优选的方案是人造石墨55-75、金属屑10-30和树脂结合剂15-20。所述树脂结合剂可以是粉状、也可以是液体或半干粉状。树脂结合剂用于将人造石墨与金属屑粘结在一起，凝固后为一体。本发明所述的铝电解阳极装置及其制备方法中所述的炭素料6采用的原料按重量比计可以有多种组合
1、人造石墨45、金属屑40和树脂结合剂15。2、人造石墨65、金属屑15和树脂结合剂20。3、人造石墨80、金属屑5和树脂结合剂15。4、人造石墨70、金属屑10和树脂结合剂20。5、人造石墨60、金属屑20和树脂结合剂20。6、人造石墨52、金属屑30和树脂结合剂18。7、人造石墨50、金属屑35和树脂结合剂15。8、人造石墨75、金属屑10和树脂结合剂15。9、人造石墨70、金属屑15和树脂结合剂15。10、人造石墨55、金属屑30和树脂结合剂15。本发明所述炭素料6采用的原料还可采用废阴极炭块或废阳极炭块粉碎磨成粉状替代人造石墨。本发明为了增加导电面积，可以使炭素料6的上平面高于阳极炭块4的上平面。本发明为了增加导电面积，并达到较好效果的设计方案为将炭素料6的上平面高于阳极炭块4的上平面的距离H为20-40毫米。
本发明所述的铝电解阳极装置的制备方法，包括以下步骤
①取已加工完成的阳极炭块4和阳极钢爪3备用；
②按重量比取人造石墨45-80、金属屑5-40和树脂结合剂15-20混合均勻制成炭素料
6 ；
③将炭素料6置入阳极炭块4上部开设的炭碗5的下部，采用压力将炭素料6压密实；
④将阳极钢爪3置入炭碗5内，使阳极钢爪3的底面与步骤③压密实的炭素料6相接触，使阳极钢爪3的中心部位与炭碗5的中心部位重合；
⑤将步骤②的炭素料6置入炭碗5内，使炭素料6充满阳极钢爪3外壁与炭碗5内壁间的距离形成的空腔内，向炭素料6加压将炭素料6压密实，使炭素料6在常温或加热下凝固后即可。本发明所述的铝电解阳极装置的制备方法为增加炭素料与钢爪的接触面积，提高其导电性等优点，还可增加下述步骤制取两个半圆形模具，将半圆形模具置入阳极钢爪3 位于阳极炭块4上平面的外周，使半圆形模具的内壁与阳极钢爪3的外壁间的距离与炭碗 5的内壁与阳极钢爪3的外壁间的距离相等，再将步骤②的炭素料6置入半圆形模具内壁与阳极钢爪3外壁间的距离形成的空腔内，向炭素料6加压，将炭素料6压密实，然后将两个半圆型模具分别在两侧取下，形成炭素料凸块7，此处已压密实的炭素料凸块7高出阳极炭块4上平面的高度H —般为20-40毫米为佳，这是以低成本达到提高导电性能等优点的优选方案。使炭素料6在常温或加热下凝固。加热下可使凝固时间缩短，加热温度一般为 50-150°C。本发明所述的向炭素料6加压，可采用压力机或捣固机向炭素料6加压使炭素料 6密实，压力机、捣固机均为公知技术。本发明阳极钢爪3的外壁与炭碗5内壁间的距离为40-180毫米。本发明步骤③中采用压力压密实后的炭素料6的厚度H1为10-20毫米。本发明所述的金属屑的比表面积一般为250-450m2/kg。图中，1是阳极导杆，2是阳极钢爪连接筋。
权利要求
1.铝电解阳极装置，包括阳极炭块(4)，阳极炭块(4)上部开设炭碗(5)，阳极钢爪(3) 置入炭碗(5)内，其特征在于炭碗(5)与阳极钢爪(3)之间的空腔内填充炭素料(6)，炭素料(6)采用的原料重量比为人造石墨45-80、金属屑5-40和树脂结合剂15-20。
2.根据权利要求1所述的铝电解阳极装置，其特征在于炭素料(6)的上平面高于阳极炭块(4)的上平面。
3.根据权利要求1或2所述的铝电解阳极装置，其特征在于炭素料(6)的上平面高于阳极炭块(4)的上平面的距离H为20-40毫米。
4.根据权利要求1所述的铝电解阳极装置，其特征在于炭素料(6)的原料重量比为 人造石墨55-75、金属屑10-30和树脂结合剂15-20。
5.权利要求1-4任一项所述的铝电解阳极装置的制备方法，其特征在于包括以下步骤①取已加工完成的阳极炭块(4)和阳极钢爪(3)备用；②按重量比取人造石墨45-80、金属屑5-40和树脂结合剂15-20混合均勻制成炭素料(6)；③将炭素料(6)置入阳极炭块(4)上部开设的炭碗(5)的下部，采用压力将炭素料(6) 压密实；④将阳极钢爪(3)置入炭碗(5)内，使阳极钢爪(3)的底面与步骤③压密实的炭素料 (6)相接触，使阳极钢爪(3)的中心部位与炭碗(5)的中心部位重合；⑤将步骤②的炭素料(6)置入炭碗(5)内，使炭素料(6)充满阳极钢爪(3)外壁与炭碗(5)内壁间的距离形成的空腔内，向炭素料(6)加压将炭素料(6)压密实，使炭素料(6)在常温或加热下凝固后即可。
6.根据权利要求5所述的铝电解阳极装置的制备方法，其特征在于制取两个半圆形模具，将半圆形模具置入阳极钢爪(3)位于阳极炭块(4)上平面的外周，使半圆形模具的内壁与阳极钢爪(3)的外壁间的距离与炭碗(5)的内壁与阳极钢爪(3)的外壁间的距离相等， 再将步骤②的炭素料(6)置入半圆形模具内壁与阳极钢爪(3)外壁间的距离形成的空腔内，向炭素料(6)加压，将炭素料(6)压密实，然后将两个半圆型模具分别在两侧取下，形成炭素料凸块(7)，使炭素料在常温或加热下凝固。
7.根据权利要求5所述的铝电解阳极装置的制备方法，其特征在于所述的向炭素料(6)加压，可采用压力机或捣固机向炭素料(6)加压使炭素料(6)密实。
8.根据权利要求5所述的铝电解阳极装置的制备方法，其特征在于阳极钢爪(3)的外壁与炭碗(5)内壁间的距离为40-180毫米。
9.根据权利要求5所述的铝电解阳极装置的制备方法，其特征在于步骤③中采用压力压密实后的炭素料(6)的厚度(H1)为10-20毫米。
全文摘要
本发明公开了一种铝电解阳极装置及制备方法，包括阳极炭块，阳极炭块上部开设炭碗，阳极钢爪置入炭碗内，炭碗与阳极钢爪之间的空腔内填充炭素料，炭素料采用的原料重量比为人造石墨45-80、金属屑5-40和树脂结合剂15-20。其制备方法包括以下步骤①取已加工完成的阳极炭块和阳极钢爪备用；②按重量比取上述重量比原料混合均匀制成炭素料；③将炭素料压密实；④将阳极钢爪置入炭碗内，使阳极钢爪的中心部位与炭碗的中心部位重合；⑤使炭素料在常温或加热下凝固后即可。本发明改变采用磷生铁与阳极炭块连接的方式和材料，从而消除公知技术的不足。
文档编号C25C3/12GK102168286SQ20111009531
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者朱振国, 谭春耕, 谭春雷 申请人:淄博春耕工贸有限公司