专利名称：一种大型铝电解槽结构的制作方法
技术领域：
一种大型铝电解槽结构，主要应用于400K A以上预焙铝电解槽的设计、制作、生产和技术改造。
背景技术：
现通用的400K A以上的大型铝电解槽，是在铝电解槽阴极结构，即阴极导电面积扩大的基础上实现的，与铝电解槽阴极电导电面积的扩大相对应，铝电解槽阳极导电装置的面积也随之增加，即用增加碳块的数量来扩大阳极导电面积多采用的是已在阳极碳块高度基础上的基础上实现的，现在大型通用的400KA铝电解槽多采用48组单阳极设计双排列设计，即每组阳极大母线吊挂24组阳极碳块.但是阳极碳块的数量增加，其高度变化不大的，阳极碳块的高度依然是小于650_的设计。按阳极每天消耗15_计算，阳极碳块的平均使用周期在30天左右。按每台铝电解槽48组阳极计算，平均每天的换极块数为1. 5块,即简称每天的换极频率为1. 5.
在一般情况下，阳极碳块的高度，决定阳极碳块的使用更换周期，现在大型铝电解槽的阳极总体导电面积的增大，在其阳极碳块使用更换周期不变的情况下，由于其碳块数量的增加，势必造成阳极碳块的更换频率的增大。大型铝电解槽虽有着总体投资减少的优势，但阳极碳块断面尺寸即高度和宽度设计决定着阳极碳块的使用寿命周期。在大型铝电解槽的设计上，影响阳极高度和宽度的加大设计的主要问题原因是(I)阳极碳块高度的增加可能会导致阳极电压降的增加。(2)水平烟罩板到电解槽壳体的高度，只有1250mm装换阳极时尺寸高度受限。(3)阳极覆盖保温料难以均匀覆盖，可能增加阳极电阻。(4)影响碳块预热和阳极底掌排气。(5)阳极碳块重量的增加，易造成爆炸焊片的脱落。由于受到上述负面因素的影响和设计思路的限制，致使大型铝电解槽的构造的设计和铝阳极碳块的使用寿命周期和每天的换极频率仍然停留在小型传统铝电解槽的工艺水平上，并没有得到扩展和创新，因此大型铝电解槽阳极导电系统仍然存在着下列缺陷的产生。(I)残极量大，碳块利用率低(2)换极频繁曹操换极工人操作和机械运行强度较大，(3)阳极导电装置的铝导杆和阳极钢爪的周转量大，因而造成铝电解槽投资成本加大。(4)阳极碳块组装即磷铁浇铸成本增加。(5)频繁的更换阳极造成铝电解槽热平衡及电流均布受到破坏，造成铝电解电耗增加。
发明内容
节能降耗，减少投资，较低生产成本，实现效益最大化，是电解铝企业追求的的终极目标，为了克服现行400K A以上大型铝电解槽沿用小断面阳极所造成的换极周期短，生产及电耗成本加大的上述缺点。本发明提供了一种适合于新的大型铝电解槽创新结构设计的技术方案克服加高阳极难以实现的技术保障措施。
一种大型铝电解槽由阳极碳、铝导杆、阳极钢爪组成的阳极碳块导电装置以及阳极大母线、水平烟罩板、铝电解槽壳体等部件构造组成，其特征是铝电解槽采用阳极碳块高度要740mm至800毫米之间，宽度740mm至800mm之间的大断面阳极碳块,致使阳极碳块的换极周期大于40天，其铝电解槽水平烟罩板到铝电解槽槽壳水平翼板的高度在1300mm至1450mm之间。基于上述技术方案，大型铝电解槽采用40组阳极碳块、即铝电解槽两根阳极大母线每根悬挂20组，其单组阳极碳块的高度大于740mm，宽度大于740mm，致使阳极碳块的换极周期为40天以上，其铝电解槽每天换极块数小于1.1块。基于上述技术方案，大型铝电解槽采用大于750mm以上的加高阳极，为了新阳极能够装入铝电解槽，其铝电解槽水平烟罩板到铝电解槽槽壳体是边缘的高度必须随着碳块加高的情况而加高，一般情况下高于1300mm. 基于上述技术方案，大型铝电解槽采用大于750mm以上的加高阳极，为了消除因 碳块加高而消除的电阻值(即增加的电压降)可采用加粗阳极钢爪直径和改变磷铁环形状，用减少阳极碳块和阳极导导电装置连接电压降的方法予以解决。基于上述技术方案，大型铝电解槽采用大于750mm以上的加高及宽度大于700mm以上的大断面阳极碳块，为克服阳极底掌排气和阳极预热慢的问题，可采用在阳极碳块底部开中缝槽的办法予以解决。基于上述技术方案，大型铝电解槽采用大于750mm以上的加高及宽度大于740mm以上的大断面阳极碳块，为防止因重量增加，铝钢爆炸焊片过渡连接脱落，阳极钢爪与铝导杆之间采用立式爆炸焊片或加强连接爆炸焊片与铝导杆进行连接。大型铝电解槽采用大于750毫米以上加高和740毫米加宽阳极碳块的断面技术方案实施的目的，是延长碳块的使用周期，减少因换极量大，而带来的损失。该技术方案，由于摆脱了现有阳极碳块断面结构尺寸的限制，可使现有大型铝电解槽即大于400KA铝电解槽的结构设计、构造成本及铝电解生产和阳极组装成本大幅度降低，从而达到降低电解铝成本，提高电解铝企业经济效益的目的。
本发明一种大型铝电解槽结构技术方案结合附图和实施例说明。其技术方案和特征则更加清晰。图1 :为本发明实施例的局部主视图。图2 :为图1的平面图示意图。其图中所示⑴阳极碳块、(2)阳极钢爪、(3)爆炸焊片、⑷铝导杆、(5)阳极大母线、(6)水平烟罩板、(7)铝电解槽壳体、(8)铝电解槽水平翼板、(9)磷铁环。
具体实施例本发明技术方案主要应用铝大于400KA铝电解槽的技术改造和新电解槽的制作与安装，其技术方案和特征结合现有400KA的铝电解槽改造则更加清楚。现有400KA铝电解槽阳极碳块铝导杆组，共有48组，其阳极碳块(I)的高度为650mm,阳极碳块(I)的宽度为650mm,阳极碳块的长度为1550mm。其48组阳极碳块(I)的水平投影的总面积为483600平方厘米。其阳极碳块按每天消耗15. 5mm计算，残极高度按150mm计算，阳极碳块的平均使用寿命为32天.平均每天换阳极1. 5块。采用本发明技术方案，将阳极碳块(I)的高度设置为760mm，阳极碳块的宽度为780mm，整台铝电解槽的阳极碳块总数为40组，在阳极碳块的长度为1550mm不变的情况下，其阳极碳块按每天消耗15. 5mm计算，残极高度为150mm计算，阳极碳块的平均使用寿命为40天.则平均每天换更换阳极碳块的数量只有I块。以400KA大型铝电解槽为例其水平烟罩板(6)到铝电解槽壳体水平翼板(8)的高度大于1300mm.阳极碳块的高度为750mm至800mm之间，阳极碳块的宽度在740mm800mm之间.可使铝电解槽阳极碳块的换极周期达到40天。即平均每天换I块阳极。采用该设计方案与现通用的最大采用高650mm的阳极碳块铝电解槽相比(I)阳极钢爪和铝导杆的周转数量可减少30%左右。(2)阳极碳块的利用率大幅提高，残极可减少30%左右。 (3)阳极组装和清残极的工作量可减少30%左右。(4)磷铁的浇铸成本减少30%左右。(5)阳极钢爪和铝导杆的固定资产投资可减少30%左右。(6)由于换极次数的减少，可减少铝电解槽的热损失，有利于电解槽的热平衡。其经济效益十分可观。该项技术方案的技术路线是，为了延长阳极碳块换极周期，减每天的少换极数量，可采用加高阳极和加大阳极断面相结合的方式进行，即在保证阳极总水平投影面积不变，在保证阳极电流分布均匀，阳极电压降增加量在工况条件和技术经济指标优化的情况下，尽量采用加高阳极的设计，降低电解铝生产的综合成本，以保证电解铝生产效益的最大化。
权利要求
1.一种大型铝电解槽由阳极碳、铝导杆、阳极钢爪组成的阳极碳块导电装置以及阳极大母线、水平烟罩板、铝电解槽壳体等部件构造组成，其特征是铝电解槽水平烟罩板到铝电解槽槽壳水平翼板的高度在1300mm至1450mm之间，采用阳极碳块高度在740mm至800毫米之间，宽度在740_至800_之间的大断面阳极碳块。
2.依据权利要求1一种大型铝电解槽其结构特征是大型铝电解槽采用40组阳极碳块、即铝电解槽两根阳极大母线每根悬挂20组，其单组阳极碳块的高度为750mm，宽度大于780mm，致使阳极碳块的换极周期为40天以上，铝电解槽每天换极块数小于1.1块。
全文摘要
一种大型铝电解槽由阳极碳、铝导杆、阳极钢爪组成的阳极碳块导电装置以及阳极大母线、水平烟罩板、铝电解槽壳体等部件构造组成，其特征是解槽水平烟罩板到铝电解槽槽壳水平翼板的高度在1300mm至1450mm之间，铝电解槽采用阳极碳块高度要740mm至800毫米之间，宽度740mm至800mm之间的大断面阳极碳块，致使阳极碳块的换极周期大于40天，其铝电电解槽每天换极块数小于1.1块，该技术方案实施的目的，是延长碳块的使用周期，减少因换极量大，而带降低电解铝生产的综合成本，以保证电解铝生产效益的最大化。
文档编号C25C3/08GK103014766SQ20131001810
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者高德金, 戚宗华, 张德成, 张念玲, 杜玉峰 申请人:戚宗华