一种节能型铝电解槽的曲面阴极结构的制作方法

本实用新型涉及铝电解设备领域，具体涉及一种节能型铝电解槽的曲面阴极结构。

背景技术：

金属铝的生产目前都是利用电解法将氧化铝在催化剂作用下还原而成，在电解槽内，阴极碳块是十分重要的构件。现通用的铝电解槽阴极结构由多个阴极碳块钢棒组、砌筑在铝电解槽钢壳体内的侧部炉墙和底部保温层上捣固砌筑而成；阴极钢棒用捣固糊捣固砌筑在阴极碳块底部沿碳块长度方向加工出的阴极钢棒槽内，阴极碳块钢棒组的两侧端砌筑在电解槽内的侧部炉墙内，其长度方向由两侧部炉墙向电解槽长度中心线方向延伸并水平布置构造在保温层上，阴极钢棒的两端通过碳块端部的侧部炉墙和电解槽碳块端部的侧部钢壳体上的窗口延伸至电解槽外，与布置在电解槽外侧部的阴极大母线相连接。这种由阴极钢棒通过碳块端部侧部钢壳体和侧部炉墙插入到阴极碳块内底部，向电解槽内进行导电、平衡阴极电流分布的铝电解槽阴极内衬导电结构，具有以下缺点和不足：1、由于阴极钢棒要穿过电解槽的侧部钢壳体与阴极汇流大母线进行导电连接， 需在电解槽侧壁上开设许多通孔，影响壳体的强度，高温下容易变形，使用寿命低下。2、阴极炭块与阴极钢棒之间的接触压降较大，增加了耗电量，电能的利用率低下。3、由于现有的阴极钢棒水平设置，电解槽内的垂直电流密度分部不均，水平损耗电流增加，电流效率下降。4、为了提高电能的利用率，一种方式是提高电流效率，另一种是降低阴极与阳极之间的极距，降低槽电压，但是由于电解得到的铝液受到磁场的影响会产生旋流运动，极距越小磁场越强，铝液的波动越大，反而不利于降低能耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种节能型铝电解槽的曲面阴极结构，以解决上述问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种节能型铝电解槽的曲面阴极结构，包括槽壳、底部保温层、阴极炭块、阴极导电棒和侧部耐热墙体，所述槽壳包括水平的底板和多块竖直的侧板，所述底板与侧板围成空腔；所述底部保温层设置于底板的上表面，所述侧部耐热墙体设置于侧板的内壁；所述阴极炭块设置于底部保温层的上方；所述底板固定安装于支撑架上，所述底板上设置有一组竖直的下通孔，所述底部保温层上设置有一组竖直的上通孔，每个上通孔与一下通孔相连；所述阴极导电棒与阴极炭块的材质相同且一体成型，阴极导电棒竖直贯穿上通孔和下通孔，阴极导电棒与下通孔之间设置有绝缘层；所述阴极炭块的上表面的截面呈波浪形。

进一步地，所述底板包括上底板和下底板，所述上底板的边缘与下底板的边缘通过竖直的连接板相连，且上底板、下底板以及连接板围成内腔，所述下通孔为竖直贯穿上底板和下底板的连接筒，所述下底板的下方设置有水箱，所述水箱内设置有水泵，所述水泵连接有冷却管，所述冷却管与内腔的一端相连，内腔的另一端连接有循环管，所述循环管与水箱相通，且循环管上设置有散热器。

进一步地，所述散热器包括上横管和下横管，所述上横管与下横管之间连接有多根散热管。

进一步地，所述底板的边缘设置有超出侧板外的加强部，所述加强部与侧板之间设置有一组加强板。

进一步地，所述绝缘层为耐火粘土层。

进一步地，所述阴极导电棒为空心棒。

进一步地，所述底部保温层为硅酸铝层。

进一步地，所述侧板的顶面设置有凹槽，所述侧板的上方设置有隔热罩，所述隔热罩的罩体下边缘位于凹槽内并通过螺钉与侧板相连；所述隔热罩上设置有排烟管。

进一步地，所述侧部耐热墙体由耐火砖砌筑而成。

本实用新型的有益效果是：1、阴极导电棒竖直设置，将通孔设置在底板上，由于底部保温层的存在，底板的温度低于侧板的温度，同时可适当增加底板的厚度，不会影响槽壳的强度，有利于提高槽壳的使用寿命；此外，阴极导电棒竖直设置还解决了电解槽内的垂直电流密度分部不均，水平损耗电流较大的问题。2、阴极导电棒与阴极炭块的材质相同且一体成型，避免了阴极导电棒与阴极炭块之间的接触压降，减小了整体压降，电能的损耗减小，利用率得到提高，更加节能。3、通过将阴极炭块的上表面设置为波浪形，增加铝液旋流时的阻力，阻止铝液的旋流，可降低阴极与阳极之间的极距，降低槽电压，更加节能。

附图说明

图1是本实用新型的侧视示意图。

图2是本实用新型的主视示意图。

附图标记：1—底板；2—底部保温层；3—阴极炭块；4—阴极导电棒；5—侧部耐热墙体；6—侧板；7—支撑架；8—连接筒；9—绝缘层；10—加强部；11—加强板；12—隔热罩；13—排烟管；14—上底板；15—下底板；16—连接板；17—水箱；18—水泵；19—冷却管；20—循环管；21—散热器；22—上横管；23—下横管；24—散热管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型的一种节能型铝电解槽的曲面阴极结构，包括槽壳、底部保温层2、阴极炭块3、阴极导电棒4和侧部耐热墙体5，所述槽壳包括水平的底板1和多块竖直的侧板6，所述底板1与侧板6围成空腔，具体地，槽壳由钢制的底板1和侧板6焊接成型。所述底部保温层2设置于底板1的上表面，起到阻热保温的作用，避免底板1的温度过高，降低散热速度，减少热量损耗，底部保温层2可采用现有任意的耐高温绝缘保温材质，优选的，所述底部保温层2为硅酸铝层。所述侧部耐热墙体5设置于侧板6的内壁，起到保护侧板6的作用，具体可采用耐火砖。所述阴极炭块3设置于底部保温层2的上方。

所述底板1固定安装于支撑架7上，支撑架7可采用抗压能力强的混凝土，或者采用型钢焊接成型，用于支撑整个电解槽，使槽壳与地面之间具有一定的间距，以便于竖直设置阴极导电棒4。所述底板1上设置有一组竖直的下通孔，所述底部保温层2上设置有一组竖直的上通孔，每个上通孔与一下通孔相连，将用于插入阴极导电棒4的通孔开设在槽壳的底板1上，由于底部保温层2的存在，底板1的温度低于侧板6的温度，同时可适当增加底板1的厚度，不会影响槽壳的强度，有利于提高槽壳的使用寿命。所述阴极导电棒4与阴极炭块3的材质相同且一体成型，阴极炭块3的材质与现有技术一致，现有技术中，阴极导电棒4插入阴极炭块3内，两者之间存在较大的接触压降，而本实用新型的阴极导电棒4与阴极炭块3采用相同的材质，且加工时一体成型，两者成为一个整体，避免了阴极导电棒4与阴极炭块3之间的接触压降，减小了整体压降，电能的损耗减小，利用率得到提高，更加节能。阴极导电棒4竖直贯穿上通孔和下通孔，阴极导电棒4竖直设置，避免电解槽内的垂直电流密度分部不均，减小水平损耗的电流，有利于降低能耗。阴极导电棒4与下通孔之间设置有绝缘层9，避免槽壳通电。

所述阴极炭块3的上表面的截面呈波浪形，凹凸不平的表面增加铝液旋流时的阻力，阻止铝液的旋流，可降低阴极与阳极之间的极距，降低槽电压，更加节能。

本实用新型安装时，先将支撑架7固定在地面上，将槽壳焊接成型，然后将槽壳固定安装在支撑架7上，浇筑底部保温层2，留出上通孔，砌筑侧部耐热墙体5，然后将加工好的阴极炭块3和阴极导电棒4放入槽壳内，并使阴极导电棒4贯穿上通孔和下通孔，然后向阴极导电棒4与上通孔之间的间隙中填充耐火粘土，保证密封，并向阴极导电棒4与下通孔之间充入耐火粘土作为绝缘层9。

底板1需要承受较大的重量，虽然有了底部保温层2的隔热作用，但由于电解槽内的温度高达900多度，还是有不少的热量传递至底板1，如果底板1的温度过高，会影响强度，因此，为了确保底板1始终具有足够的强度，保证安全生产，所述底板1包括上底板14和下底板15，所述上底板14的边缘与下底板15的边缘通过竖直的连接板16相连，且上底板14、下底板15以及连接板16围成内腔，所述下通孔为竖直贯穿上底板14和下底板15的连接筒8，所述下底板15的下方设置有水箱17，所述水箱17内设置有水泵18，所述水泵18连接有冷却管19，所述冷却管19与内腔的一端相连，内腔的另一端连接有循环管20，所述循环管20与水箱17相通，且循环管20上设置有散热器21。水箱17中盛装冷却水，水泵18将冷却水通过冷却管19输入底板1的内腔中，冷却水吸收底板1的热量变为热水，然后通过循环管20排出，再在散热器21中散热冷却，最后回流至水箱17循环利用。所述散热器21具体包括上横管22和下横管23，所述上横管22与下横管23之间连接有多根散热管24，散热管24采用导热系数高的管道，如铜管等，多根散热管24同时散热，增加散热速度。

为了进一步地提高槽壳的强度，所述底板1的边缘设置有超出侧板6外的加强部10，所述加强部10与侧板6之间设置有一组加强板11。

绝缘层9可采用现有任意耐高温的绝缘材质，优选的，所述绝缘层9为耐火粘土层。

所述阴极导电棒4为空心棒，一是能够节省原材料，降低重量，便于运输和安装，二是能够减小电阻，降低能耗。

所述侧板6的顶面设置有凹槽，所述侧板6的上方设置有隔热罩12，所述隔热罩12的罩体下边缘位于凹槽内并通过螺钉与侧板6相连；所述隔热罩12上设置有排烟管13。隔热罩12起到隔热、降低热损耗的作用，排烟管13将烟气及时排出，避免影响铝的质量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。