电解槽的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电解槽，所述电解槽包括：底板；槽壳，所述槽壳设在所述底板上，所述槽壳内限定有容纳空间；和纳米材料保温层，所述纳米材料保温层设在所述槽壳的外表面以及所述底板的下表面的至少一个上。根据本发明实施例的电解槽，通过在槽壳的外表面以及底板的下表面的至少一个上设置纳米材料保温层，纳米材料保温层可对电解槽进行外保温，使电解槽的热量损失显著减少，使电解槽向周围环境通过对流、辐射和传导而损失的热量减少，有效调节了电解槽的热量平衡，使电解槽的保温性能大大提高，为低温低压控制技术的实现创造了条件。
【专利说明】电解槽
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝电解【技术领域】，更具体地，涉及一种电解槽。
【背景技术】
[0002]铝工业是一个耗能大户，电解铝行业普遍存在高能耗这个现象，电能成本约占总成本的40%左右，高能耗，电流效率低、电解槽寿命短等问题制约着我国铝工业的发展。目前我国铝工业主要存在:(一)、资源先天不足，工艺复杂，影响氧化铝成本；(二)、企业小而分散，劳动生产率较低，难以形成规模效益；(三)、技术装备水平落，自动化水平低，技术改造和应用相对较慢；(四)、产量过剩，供过于求；(五)、产品质量欠佳，品种少，市场竞争能力弱等问题已经严重困扰着我国铝工业的发展。
[0003]因此，整个冶金行业都面临着严峻的考验，电力价格逐年上涨、铝价低位徘徊使电解铝行业步入了前所未有的低迷状态，其中，70%的电解铝行业都处于亏损状态。在这样的大环境下，只有做到降本增效、节能降耗，用最低的成本生产同样的商品，才能够在日益激烈的竞争中有自己的一席之地。
[0004]近年来，我国铝电解新技术、新材料、新装备的技术研发和工业化试验研究都取得了很大的进步，并且都大幅度的进行了产业化推广，获得了良好的效果。节能降耗显得更加重要，低温低电压生产控制技术日益成为铝电解领域所要实现的目标。
[0005]我公司相继研发了铝电解用磷生铁阴极制备方法技术、曲面阴极高能效铝电解槽的熔炼技术、铝电解低温控制方法技术，并且取得了成功，在大型预焙电解槽系列开展了应用，磷生铁技术应用后，平面槽平均电压与传统扎糊槽相比，降低80mv-150mv ；曲面阴极技术实施后，槽电压`由传统的平面槽相比，降低200-300mv ;在电解槽上开展曲面磷生铁技术集成应用，槽平均电压降低200-350mv。电解槽平均槽温由940_945°C降至935_938°C之间，平均槽电压由4.15V降至3.9V左右，吨铝直流电耗降低lOOOkwh/t.Al，实现了低温点电压生产的同时，电解槽保温问题随之而来。
[0006]因槽电压的降低，减少了热量的输入，电解槽运行偏冷，伸腿过长，电解槽运行不稳定，电流效率低，电解质粘度增大，流动性降低，炭渣不易分离，氧化铝在电解质中的溶解性与润湿性降低，效应系数升高，阳极效应增多，影响了工艺的控制。因此，电解槽的保温性能有待进一步改进。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种保温性能好的电解槽。
[0008]根据本发明实施例的电解槽，包括:底板；槽壳，所述槽壳设在所述底板上，所述槽壳内限定有容纳空间；和纳米材料保温层，所述纳米材料保温层设在所述槽壳的外表面以及所述底板的下表面的至少一个上。
[0009]根据本发明实施例的电解槽，通过在槽壳的外表面以及底板的下表面的至少一个上设置纳米材料保温层，纳米材料保温层可对电解槽进行外保温，使电解槽的热量损失显著减少，使电解槽向周围环境通过对流、辐射和传导而损失的热量减少，有效调节了电解槽的热量平衡，使电解槽的保温性能大大提高，为低温低压控制技术的实现创造了条件。
[0010]另外，根据本发明上述实施例的电解槽，还可以具有如下附加的技术特征:
[0011]根据本发明的一个实施例，所述纳米材料保温层包括两层，每层所述纳米材料保温层的厚度为10_30mm。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述纳米材料保温层为憎水性硅酸盐板。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述电解槽还包括:侧部炭块，所述侧部炭块设在所述电解槽上部且邻近所述槽壳的内表面设置，所述侧部炭块与所述槽壳之间设有陶瓷纤维保温板。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述侧部炭块的上端和下端分别设有周围糊。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述电解槽还包括:浇注料层，所述浇注料层邻近所述槽壳的内表面设置，所述浇注料层与所述槽壳之间设有陶瓷纤维背衬板。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述槽壳的下表面与所述底板之间设有干式防渗料层。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述底板的下表面上设有所述纳米材料保温层。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述底板包括:硅酸钙保温板，所述硅酸钙保温板位于所述底板底部且与所述纳米材料保温层相连；和高强蛭石保温砖，所述高强蛭石保温砖位于所述底板顶部且设在所述干式防渗料层和所述硅酸钙保温板之间。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述底板还包括:轻强保温砖，所述轻强保温砖设在所述硅酸钙保温板与所述高强蛭石保温砖之间。
[0020]本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0022]图1是根据本发明实施例的电解槽的结构示意图。
[0023]附图标记:
[0024]电解槽100 ；
[0025]槽壳10 ;陶瓷纤维保温板11 ;陶瓷纤维背衬板12 ；
[0026]底板20 ;娃酸韩保温板21 ;闻强輕石保温砖22 ;轻强保温砖23 ；
[0027]纳米材料保温层30 ；
[0028]侧部炭块40 ；
[0029]周围糊50;
[0030]浇筑料层60 ；
[0031]干式防渗料层70。
【具体实施方式】[0032]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0033]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0034]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035]下面结合附图具体描述根据本发明实施例的电解槽100。
[0036]如图1所示，根据本发明实施例的电解槽100包括:底板20、槽壳10和纳米材料保护层。具体而言，槽壳10设在底板20上，槽壳10内限定有容纳空间，纳米材料保温层30设在槽壳10的外表面以及底板20的下表面的至少一个上。
[0037]根据本发明实施例的电解槽100，通过在槽壳10的外表面以及底板20的下表面的至少一个上设置纳米材料保温层30，纳米材料保温层30可对电解槽100进行外保温，使电解槽100的热量损失显著减少，电解槽100向周围环境通过对流、辐射和传导而损失的热量减少，有效调节了电 解槽100的热量平衡，从而使电解槽100的保温性能大大提高，为低温低压控制技术的实现创造了条件。
[0038]根据本发明的一个实施例，纳米材料保温层30包括两层，每层纳米材料保温层30的厚度为10-30mm。两层纳米材料保温层30的设置，使得电解槽100的保温性能进一步提高。具体地，在本发明的一个具体实施例中，纳米材料保温层30在电解槽100焙烧启动完毕后设置，并用夹具进行固定，使其稳固的位于电解槽100上。优选地，两层纳米材料保温层30的厚度均为20mm。
[0039]纳米材料保温层30可采用纳米保温材料制备而成，纳米保温材料具有如下优点:
[0040]I)、耐高温、应用范围广:纳米保温材料使用温度可达100(TC，可广泛应用于需高温隔热的领域；
[0041]2)、导热系数低、节能效果佳:纳米保温材料具备超低导热系数，节能效果极佳；
[0042]3)、抗渗、抗裂、憎水性能优异:纳米保温材料憎水性极佳，在防止液态水渗透、结霜、结露的同时又能保证水汽的通过，使建筑能够呼吸，延长了产品的使用寿命；
[0043]4)、密度小、厚度薄、运输施工方便。由此，用纳米保温材料制备的纳米材料保温层30也具有上述有益的效果。具体地，纳米材料保温层30可为憎水性硅酸盐板。憎水性硅酸盐板保温性好，可应用于电解槽100上进行保温。
[0044]根据本发明的一个实施例，电解槽100还包括侧部炭块40，侧部炭块40设在电解槽100上部且邻近槽壳10的内表面设置，侧部炭块40与槽壳10之间设有陶瓷纤维保温板11，以对电解槽100进行内保温。陶瓷纤维保温板11的厚度可设为6mm。进一步地，根据本发明的一个实施例，侧部炭块40的上端和下端分别设有周围糊50。具体地，可在阴极侧部炭块40两端的头沟槽部位向内压40mm的周围糊50。
[0045]进一步地，根据本发明的一个实施例，电解槽100还包括浇注料层60，浇注料层60邻近槽壳10的内表面设置，浇注料层60与槽壳10之间设有陶瓷纤维背衬板12。由此，陶瓷纤维背衬板12可以提高电解槽100四周的保温性能。陶瓷纤维背衬板12的厚度可以根据不同的保温情况进行设置，例如，可以将陶瓷纤维背衬板12的厚度设为80_。另外，将陶瓷纤维背衬板12设在浇筑料层60与槽壳10之间，可以使陶瓷纤维背衬板12受到保护，提高了陶瓷纤维背衬板12的使用寿命。
[0046]在本发明的一些【具体实施方式】中，槽壳10的下表面与底板20之间设有干式防渗料层70。进一步地，底板20的下表面上设有纳米材料保温层30。此时，纳米保温层位于电解槽100的炉底位置，纳米材料保温层30可对电解槽100的底部进行保温，进一步提高了电解槽100的保温性能。其中，纳米材料保温层30可在电解槽100筑炉过程中设置，纳米材料保温层30的厚度可设为20mm。
[0047]具体地，根据本发明的一个实施例，底板20包括硅酸钙保温板21和高强蛭石保温砖22。硅酸钙保温 板21位于底板20底部且与纳米材料保温层30相连。高强蛭石保温砖22位于底板20顶部且设在干式防渗料层70和硅酸钙保温板21之间。硅酸钙保温板21与高强蛭石保温砖22的设置进一步提高了底板20的保温性能。其中，硅酸钙保温板21的厚度可设为80mm,高强蛭石保温砖22的厚度可设为60_。
[0048]进一步地，根据本发明的一个实施例，底板20还包括轻强保温砖23，轻强保温砖23设在硅酸钙保温板21与高强蛭石保温砖22之间。由此，底板20由上至下依次设有高强蛭石保温砖22、轻强保温砖23、硅酸钙保温板21和纳米材料保温层30，四层保温层的设置可以使电解槽100的保温性能大大提高。其中，轻强保温砖23的厚度可设为65mm，四层保温层均可在电解槽100筑炉过程中设置完毕。
[0049]以现有技术中的702#实验槽为例，在集成应用了曲面磷生铁阴极浇铸技术和低温低电压控制技术的基础上采用了根据本发明实施例的电解槽100进行试验。702#实验槽的技术指标为:平均电流效率95.5%，平均槽电压3.8V，直流电耗11860kwh/t.Al，电耗较低(国内大型槽平均直流电耗指标为13014kWh/t.Al，国内最优直流电耗指标为12339kWh/t.Al。)，炉底温度60-70°C，小窗温度260-270°C，比未采用保温技术时的温度平均低50°C，电解平均温度较均衡的控制在935°C _940°C之间，槽平均电压达到3.8V，槽电压在原来的基础上下降了 lOOmv，实现了低温低电压稳定生产。702#实验槽的技术指标达到国内先进、国际领先水平，为低温低电压的产业化应用创造了条件。
[0050]根据本发明实施例的电解槽100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0051]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。[0052]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和 变型。
【权利要求】
1.一种电解槽，其特征在于，包括: 底板； 槽壳，所述槽壳设在所述底板上，所述槽壳内限定有容纳空间；和纳米材料保温层，所述纳米材料保护层设在所述槽壳的外表面以及所述底板的下表面的至少一个上。
2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述纳米材料保温层包括两层，每层所述纳米材料保温层的厚度为10-30mm。
3.根据权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述纳米材料保温层为憎水性硅酸盐板。
4.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，还包括:侧部炭块，所述侧部炭块设在所述电解槽的上部且邻近所述槽壳的内表面设置，所述侧部炭块与所述槽壳之间设有陶瓷纤维保温板。
5.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，所述侧部炭块的上端和下端分别设有周围糊。
6.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，还包括:浇注料层，所述浇注料层邻近所述槽壳的内表面设置，所述浇注料层与所述槽壳之间设有陶瓷纤维背衬板。
7.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述槽壳的下表面与所述底板之间设有干式防渗料层。
8.根据权利要求7所述的电解槽，其特征在于，所述底板的下表面上设有所述纳米材料保温层。
9.根据权利要求8所述的电解槽，其特征在于，所述底板包括: 硅酸钙保温板，所述硅酸钙保温板位于所述底板底部且与所述纳米材料保温层相连；和 高强蛭石保温砖，所述高强蛭石保温砖位于所述底板顶部且设在所述干式防渗料层和所述硅酸钙保温板之间。
10.根据权利要求9所述的电解槽，其特征在于，所述底板还包括:轻强保温砖，所述轻强保温砖设在所述硅酸钙保温板与所述高强蛭石保温砖之间。
【文档编号】C25C3/08GK103741166SQ201310742767
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】杨叶伟, 车立志, 赵瑞敏, 熊自勇, 张平均, 杨国荣, 王建平, 汤其富, 龙昌红, 李顺华 申请人:云南云铝涌鑫铝业有限公司