防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种铝电解槽的防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构，包含：阴极钢棒（1），阴极炭块（2），其特征在于：阴极钢棒（1）一端置于阴极炭块（2）内部，且其两侧镶入变宽度绝缘板（4），其余部分由扎固糊（5）连接，阴极钢棒（1）另一端紧贴阴极炭块（2）的部分表面镶套防侵蚀保护外套（3）。本结构具有易于制作，结构简单，安装方便，实用有效，并兼有防止电解质侵蚀和抑制水平电流的双重功能。
【专利说明】防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电解装置，特别涉及一种铝电解装置。
【背景技术】
[0002]铝电解槽是炼铝生产的关键主体设备，电解槽的内衬使用寿命和槽内水平电流越来越备受国内外铝行业的广泛关注。
[0003]I)电解质侵蚀内衬侧下部阴极钢棒的危害
众所周知,铝电解槽内衬砌筑并投入生产运行后,槽内存在大量的高温电解质液体和金属铝液，电解质液体主要由冰晶石(Na3AlF6)-氧化铝(Al2O3)溶液组成，冰晶石是氧化铝的溶剂，为了改变电解质的物理化学性质，工业上还会在电解质中增加其他如A1F3、CaF2,MgF2、LiF等添加剂。实践表明，电解质液体对于钢铁材料具有很强的腐蚀性，同时在电解质中析出Na+和F—离子也会逐渐渗入炭素材料中，导致阴极炭块和炭素糊料膨胀而破损。由于上述主要原因，现有铝电解槽的内衬使用寿命一般在800~3000天，而且还有部分电解槽由于多种因素(如材料质量、结构变形和长期高温运行等)会出现早期破损而停槽(寿命仅为2~800天)，从目前电解槽内衬破损的几率来看，约95%以上的电解槽漏炉是发生在侧部阴极钢棒部位，主要表现为电解质液体沿阴极炭块端部渗入并腐蚀熔化阴极钢棒，导致阴极钢棒温度和电流密度增高，进而情况逐步恶化，形成阴极钢棒熔断，电解质液体并附带铝液沿腐蚀缝隙冲出侧壁产生漏炉，部分还会渗入槽底，造成炉底隆起变形。随着电解槽电流容量的增大，一台铝电解槽的内衬筑炉费用会高达50~100万元，内衬寿命的缩短，给生产企业带来了巨大的成本压力。
[0004]2)槽内水平电流的危害
铝电解槽的生产特点是大 电流、强磁场环境。电流的主要作用是产生电化学反应而电解产出金属铝产品。槽内理想的阴极与阳极之间的电流为垂直方向。但由于电流的欧姆定则即电流只走电阻最小的捷径特点。因而，实际生产中的阴极炭块由于界面较大，不同部位的当量电阻有区别，导致了从阴极炭块汇入阴极钢棒的电流在长度方向上的分布有严重区另IJ，由此形成了阴极炭块和阴极钢棒中较大的水平电流分量。
[0005]槽内水平电流的危害主要体现在:水平电流不做功，会引起磁场分布的恶化，导致铝液界面变形和波动，造成铝的二次反应损失，并增加了能耗。
[0006]3)国内外技术现状
目前，国内外对水平电流的危害给予了高度重视，并相继开发应用了如双钢棒阴极，变截面式钢棒阴极结构、异型阴极钢棒、新型阴极钢棒、阶梯式扎糊阴极结构等技术。
[0007]到目前还未见到在阴极钢棒上重点考虑防侵蚀的功能，同时也未见到将阴极钢棒防侵蚀与降低水平电流同时考虑的专利和技术。
[0008]从上述分析来看，单单考虑降低水平电流，而不有效防止电解质对阴极钢棒的侵蚀问题，当电解槽的内衬一旦渗入电解液体，必然会破坏仅考虑降低水平电流的阴极钢棒结构，导致其作用减弱或失效。[0009]因而，结合上述分析，设计一种既能有效防止阴极钢棒免受电解质侵蚀，又具有抑制和降低槽内水平电流双重功效的阴极钢棒结构或组装方法，其实际意义和效果会更好，应用价值也将会更高。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是:提供一种用于铝电解槽的防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构，同时解决电解质侵蚀和水平电流的双重危害难题。
[0011]本发明的技术方案:一种铝电解槽的防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构，包含:阴极钢棒，阴极炭块，其特征在于:阴极钢棒一端置于阴极炭块内部，且其两侧镶入变宽度绝缘板，其余部分由扎固糊连接，阴极钢棒另一端紧贴阴极炭块的部分表面镶套防侵蚀保护外套。
[0012]所述的变宽度绝缘板长度200mm~1200mm,厚度IOmm~15mm,其内外与阴极钢棒和阴极炭块之间的间隙约Imm~5mm。
[0013]所述的变宽度绝缘板的材质包含碳氮化硅板和陶瓷。
[0014]所述的防侵蚀保护外套长度为50mm~700mm,厚度可在20mm~50mm,内壁与阴极钢棒的镶嵌间缝约为1_~5mm,材质包含碳氮化娃和陶瓷。
[0015]本发明的有益效果
1、防侵蚀保护外套的作用主要是保护阴极钢棒关键危险部位免受或减缓电解质液的直接腐蚀，并阻止液体渗入阴极炭块内部，延长阴极钢棒的使用寿命；
2、变宽度绝缘板的作用主要是调整阴极钢棒的导电面积，均匀化电流方向上的阴极炭块与阴极钢棒组装快的电阻，改善阴极电流分布，抑制和降低槽内水平电流分量。
[0016]3、为了便于铝电解槽焙烧启动期间，阴极炭块钢棒沟槽中的气体外排，可在防侵蚀保护外套与阴极钢棒的间隙间包裹牛皮纸(高温燃烧后自然形成排气通道)。
[0017]4、为了防止电解质液体从保护外套与阴极炭块接触部位渗入侵蚀阴极炭块内部的阴极钢棒，保护外套厚度适当大于阴极炭块的钢棒沟槽外沿尺寸以便具有堵缝功能，或在其与阴极炭块接触部位也可增加耐腐蚀的密封圈材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1本发明的结构示意图；
图2本发明的应用实例I ;
图3本发明的应用实例I内部结构图；
图4本发明的应用实例2。
【具体实施方式】
[0019]一种铝电解槽的防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构，包含:阴极钢棒1，阴极炭块2，其特征在于:阴极钢棒I 一端置于阴极炭块2内部，且其两侧镶入变宽度绝缘板4，其余部分由扎固糊5连接，阴极钢棒I另一端紧贴阴极炭块2的部分表面镶套防侵蚀保护外套3。
[0020]本发明的实施例子:如图2和图3所示。为了防止电解质液体从保护外套与阴极炭块接触部 位渗入侵蚀阴极炭块内部的阴极钢棒，保护外套与阴极炭块接触部位也可增加耐腐蚀的密封圈6，如图3。
【权利要求】
1.一种铝电解槽的防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构，包含:阴极钢棒(1)，阴极炭块(2)，其特征在于:阴极钢棒(I)一端置于阴极炭块(2)内部，且其两侧镶入变宽度绝缘板(4)，其余部分由扎固糊(5)连接，阴极钢棒(I)另一端紧贴阴极炭块(2)的部分表面镶套防侵蚀保护外套(3)。
2.根据权利要求1所述的防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构的特征在于:变宽度绝缘板(4)长度200mm~1200mm,厚度IOmm~15mm,其内外与阴极钢棒(I)和阴极炭块(2)之间的间隙约Imm~5mm。
3.根据权利要求1所述的防侵蚀与抑制水平电流的阴极钢棒结构的特征在于:变宽度绝缘板(4)的材质包含碳氮化硅板和陶瓷。
4.根据权利要求1所述的防侵蚀与降低水平电流的阴极钢棒结构的特征在于:防侵蚀保护外套(3)长度为50mm~700mm,厚度可在20mm~50mm,内壁与阴极钢棒的镶嵌间缝约为1mm~5mm,材质包 含碳氮化娃和陶瓷。
【文档编号】C25C3/08GK103774181SQ201210405276
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月23日 优先权日:2012年10月23日
【发明者】席灿明 申请人:贵阳铝镁设计研究院有限公司