铝电解用低耗预焙阳极的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种铝电解用低耗预焙阳极，铝电解用低耗预焙阳极，包括下部体和凸台，凸台上设有碳碗，其中，凸台的形状设置为使得碳碗的内壁各处与凸台的外缘各处之间，在水平位置上的距离一致或趋于一致。该预焙阳极既有效的降低了炭耗，又降低了电耗，同时还提高了电流效率。
【专利说明】铝电解用低耗预焙阳极
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝电解用低耗预焙阳极。
【背景技术】
[0002]铝电解用预焙阳极是铝电解生产必用的第二大主要原料，在铝电解生产过程中，担负导电、参与电化学和化学反应及承重。对于铝电解厂这种高能耗企业来说，特别关注的是资源的高效利用，总是力图通过各种技术措施来降低消耗，以实现生产成本降低，因此对于预焙阳极也同样希望其结构能够向节能降耗、资源高效利用的方向发展。
[0003]对于预焙阳极来说，依照铝电解的碳耗与电耗和电流效率的关系，通常是碳耗与电耗成正比，又与电流效率成反比。即，当碳耗降低，电耗亦降低，而电流效率提高，从而又可使碳耗进一步降低。
[0004]如图1所示，传统的铝电解用预焙阳极的结构通常是由下部体13和凸台11两部分组成。所述下部体13的形状为带棱角的仿长方体形，下部体的底面为平面；所述凸台为梯形凸台，凸台上设有数个凹形的碳碗12，碳碗12用于安装阳极导电装置，经浇铸磷生铁后与钢爪和导电铝杆连接。
[0005]由于凸台的形状为梯形，就使得碳碗内壁与凸台的纵向斜面外缘，在水平位置上的距离长短不等，这样电流通过阳极导电装置，经磷生铁和碳碗内壁流向阳极体时会造成阳极电流分布不均，阳极电压降增大，且凸台的纵向斜面位于靠碳碗间的部分占据凸台的体积过大，造成制造预焙阳极的原料用量大，使用中更换出的阳极残极量大，阳极碳耗高；阳极在成型、焙烧及磷生铁浇铸时，产生的应力不易均匀分散，有时会出现碗口裂纹，从而影响阳极组装的合格品率。
[0006]另外，现有的铝电解用预焙阳极中，凸台的肩部为棱角过渡而与预焙阳极的下部体连接，构成由斜面带棱角的肩部。由于肩部为斜面带棱角的形状，电流走向肩部的棱角处的距离最长，不但影响阳极电流均匀分布，使阳极电压降增加，制造阳极时用料量大，使用中换出的残极量大；阳极在成型、焙烧及组装浇铸时产生的应力不易均匀分散，有时还会出现碗口裂纹，从而影响阳极组装的合格品率。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种能使阳极电流分布均匀的铝电解用低耗预焙阳极。
[0008]解决本发明技术问题所采用的技术方案是该铝电解用低耗预焙阳极包括下部体和凸台，凸台上设有碳碗，其中，凸台的形状设置为使得碳碗的内壁各处与凸台的外缘各处之间，在水平位置上的距离一致或趋于一致。
[0009]优选的是，所述碳碗采用多个，所述凸台包括多个依次相连的圆台体，且圆台体的数量与碳碗的数量相同，各碳碗分别设于各圆台体的内部。
[0010]优选的是，各圆台体之间通过弧形面过渡并依次连接为一体。
[0011]进一步优选的是，所述相邻两圆台体之间过渡用的弧形面是通过切面与圆弧面相结合向凸台的内部方向切圆而形成的。
[0012]优选各所述碳碗的高度和直径相同，各圆台体的大小相同。
[0013]优选的是，所述下部体为仿长方体形，下部体包括四个侧面和一个底面，在所述四个侧面中，相邻两侧面之间通过弧形面过渡连接为一体。
[0014]更优选的是，所述四个侧面分别与底面之间通过弧形面过渡连接为一体。
[0015]更优选的是，所述下部体上设有导流槽，所述导流槽的宽度从下部体的侧面向下部体的内部延伸，导流槽的高度从下部体的底面向下部体的内部延伸。
[0016]优选的是，所述导流槽采用两个，两个导流槽对称设置在下部体的底面上。
[0017]本发明提供的低耗预焙阳极，通过改变现有的预焙阳极的凸台结构，并使凸台的各圆台体的外缘之间通过内切圆连接过渡，即将现有的由带斜面的棱角过渡的结构变成圆弧面过渡的结构形状，即使得碳碗内壁各处至凸台的外缘之间，在水平位置上的距离基本相等，从而可使阳极电流分布均匀，减弱槽内磁流体波动，降低了阳极电压降从而降低电耗，又利于生产稳定，提高电流效率；而各圆台体之间通过内切圆进行过渡，既减轻了阳极重量又可直接减少制造阳极的原料用量，并使得应力得到均匀分散，防止和减少可能出现的碗口裂纹，还保证了凸台强度。
[0018]以400KA铝电解用预焙阳极为例，阳极碳块的尺寸为1650X 700X620mm，原设计(传统的预焙阳极形状)的单块重量为1033kg，提高体积密度后实际平均单块重1045kg，而将之改进为本发明预焙阳极的结构后，单块重量为1009kg，即使得单块重量减轻24?36kg，只按年产20万吨电解铝系列计算，一年可降低碳耗2400?3600吨。
[0019]本发明的有益效果是:
[0020]该预焙阳极通过使阳极电流分布均匀，可降低阳极电压降从而可降低电耗，且阳极电流均匀分布，可减弱铝电解槽内磁流体波动而提高电流效率，依据阳极碳耗与电耗和电流效率的关系，又可进一步降低碳耗。该结构的预焙阳极能够使阳极电流分布均匀，制造时用料比现有的预焙阳极减少，使用时碳耗降低。即本发明预焙阳极通过降低阳极消耗、降低电耗和提高电流效率，可达到资源高效利用，生产成本有效降低的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为传统的铝电解用预焙阳极的结构示意图；
[0022]图2为本发明实施例1中铝电解用低耗预焙阳极的立体图；
[0023]图3为本发明实施例1中铝电解用低耗预焙阳极的结构主视图；
[0024]图4为图3的俯视图；
[0025]图5为图3的A-A剖视图。
[0026]图中:1_凸台；2_碳碗；3_第一弧形面；4_第二弧形面；5_第二弧形面；6_下部体-J-导流槽；11_凸台；12_碳碗；13_下部体。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]本发明铝电解用低耗预焙阳极包括下部体和凸台，凸台上设有碳碗，其中，凸台的结构设置为使得碳碗内壁各处与凸台的外缘各处之间，在水平位置上的距离一致或趋于一致。
[0029]本发明通过将凸台的结构设置为使得碳碗的内壁各处至凸台的外缘各处之间，在水平位置上的距离一致或趋于一致，从而可使阳极电流均匀分布，以减弱铝电解槽内磁流体波动而提高电流效率。
[0030]以下结合实施例对本发明进行详细说明。
[0031]实施例1:
[0032]如图2-5所示，本实施例中，该铝电解用预焙阳极包括下部体6和凸台1，凸台I内部设有多个碳碗2，用于安装导电装置。其中，凸台I的形状设置为使得碳碗的内壁各处至凸台的外缘之间，在水平位置上的距离一致或趋于一致。
[0033]具体地，在本实施例中，凸台I包括多个依次相连的圆台体，且圆台体的数量与碳碗2的数量相同，各碳碗分别设于各圆台体的内部。
[0034]优选地，本实施例中，在凸台的各圆台体中，相邻的两圆台体的外缘之间通过弧形面过渡连接为一体，且各圆台体之间过渡用的圆弧面向凸台的内部方向切圆，从而形成第一弧形面3ο进一步优选地，所述第一弧形面3是通过切面与圆弧面相结合向凸台的内部方向切圆而形成的。本实施例中，所述过渡用的圆弧面的半径为20?195_。
[0035]如图4所示，从俯视图上可看出，相邻两圆台体之间，圆台体的上表面和下表面都是通过内切圆连接为一体，以形成第一弧形面3。
[0036]其中，各碳碗2的尺寸大小都相同，即高度和直径相同，相应地，凸台I中的各圆台体的尺寸大小也都相同。
[0037]对于铝电解用预焙阳极来说，其消耗可分为净耗和毛耗，毛耗由净耗加残极构成。预焙阳极的上部结构为凸台，而凸台在生产中属于无效使用部分，本实施例中的凸台的结构为圆台体形，即改变了现有的凸台的结构形状，圆台体形的凸台体积相对于现有的梯形凸台的体积有所减少，而减少凸台的体积就可以减轻阳极重量，从而可直接降低生产消耗。
[0038]优选地，本实施例中，下部体6为类长方体形，下部体6包括四个垂直设置的侧面和一个底面，所述四个垂直侧面之间通过弧形面连接为一体，即在所述四个侧面中，相邻两侧面之间通过第二弧形面4过渡连接为一体。
[0039]本实施例中，具体来说，第二弧形面4的半径为50?100mm。
[0040]本发明预焙阳极通过将传统预焙阳极体的下部体的四个侧面之间的连接过渡由现有的棱角过渡改为弧形面过渡，既增加了该预焙阳极与电解质的接触面积，又能提高阳极强度，同时使阳极在制造和使用中需装卸吊运时还可减少部分机械消耗。
[0041]优选地，下部体的四个侧面分别与底面之间通过第三弧形面5过渡连接为一体。
[0042]本发明预焙阳极的四个侧面与底面之间的连接过渡由现有的直角或棱角过渡改为弧形面过渡，使得所换新极在1-68小时间还未达到全电流前，耐电解质冲刷，可减少电解质中的碳渣含量，有利于提高电解质导电率，降低碳耗和电耗。
[0043]优选地，如图5所示，下部体6上还设有导流槽7，导流槽7的开口处设置在下部体的底面上，且导流槽的宽度从下部体的侧面向下部体的内部延伸，导流槽的高度从下部体的底面向下部体的内部延伸。
[0044]本发明预焙阳极通过在下部体上增设导流槽，可增加阳极与电解质的接触面积，解决阳极气体出路，利于CO、CO2气体的排出，并加快了阳极底部散热，有助电流效率的提尚O
[0045]优选地，本实施例中，导流槽7采用两个，两个导流槽对称设置在下部体的两个相对的侧面上。导流槽的槽宽为15?28mm，槽高为180?350mmo
[0046]本实施例中的预焙阳极，通过将凸台设置为多个向内切圆的圆台体，从而可直接减少阳极体积减轻重量而降低消耗；通过改进优化凸台的肩部结构形状，切去距碳碗内壁最长的棱角部位，从而使肩部上、下边的长度缩短，减少了横向应力，不仅节约了原料降低消耗，还可使阳极电流均匀分布，降低阳极电压降；通过将下部体的四个侧面之间以及侧面与底面之间均采用弧形面过渡，从而提高了阳极强度和耐冲刷性，可降低阳极机械消耗；通过在阳极下部体上增设导流槽，增加了阳极与电解质的接触面，有利于co、co2气体的排出，又促使碳耗、电耗降低，电流效率提高。
[0047]本发明预焙阳极通过改变传统的预焙阳极的凸台结构，在凸台斜面的碳碗间向内切圆，构成凸台纵向斜面为切面与圆弧面相结合的结构形状，使得碳碗内壁各处至凸台的外圆(即纵向圆弧面)外缘各处之间，在水平位置上的距离相等，与此同时，通过改变凸台的肩部结构形状，用大倒圆角的方法，切去传统结构中与碳碗距离最长的棱角部位，达到了凸台上数个碳碗内壁距至纵向圆弧面外缘之间的距离都趋于一致。由此，既有效的降低了炭耗，又降低了电耗，同时还提高了电流效率。
[0048]实施例2:
[0049]本实施例中的预焙阳极包括下部体和凸台，其中凸台的结构与实施例1中凸台的结构相同，而下部体的结构与传统的预焙阳极的下部体结构相同。也就是说，本实施例中，只对传统预焙阳极的凸台结构进行改进，而并未对下部体的结构进行改进。
[0050]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对其它任何未能脱离本发明的精神实质和原理的情况下，所作出的改变、改进、变型、组合等替代方式，都视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种铝电解用低耗预焙阳极，包括下部体和凸台，凸台上设有碳碗，其特征在于，凸台的形状设置为使得碳碗的内壁各处与凸台的外缘各处之间，在水平位置上的距离一致或趋于一致。
2.如权利要求1所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，所述碳碗采用多个，所述凸台包括多个依次相连的圆台体，且圆台体的数量与碳碗的数量相同，各碳碗分别设于各圆台体的内部。
3.如权利要求2所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，各圆台体之间通过弧形面过渡并依次连接为一体。
4.如权利要求3所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，所述相邻两圆台体之间过渡用的弧形面是通过切面与圆弧面相结合向凸台的内部方向切圆而形成的。
5.如权利要求2所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，各所述碳碗的高度和直径相同，各圆台体的大小相同。
6.如权利要求1-5任一项所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，所述下部体为仿长方体形，下部体包括四个侧面和一个底面，在所述四个侧面中，相邻两侧面之间通过弧形面过渡连接为一体。
7.如权利要求6所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，所述四个侧面分别与底面之间通过弧形面过渡连接为一体。
8.如权利要求6所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，所述下部体上设有导流槽，所述导流槽的宽度从下部体的侧面向下部体的内部延伸，导流槽的高度从下部体的底面向下部体的内部延伸。
9.如权利要求8所述的铝电解用低耗预焙阳极，其特征在于，所述导流槽采用两个，两个导流槽对称设置在下部体的底面上。
【文档编号】C25C3/12GK104498997SQ201410617900
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】胡开华, 何新光, 陈艳玲, 曾青山 申请人:新疆众和股份有限公司