一种导流型的铝电解阴极槽的制作方法

本实用新型涉及铝电解阴极槽，尤其涉及一种导流型的铝电解阴极槽。

背景技术：

阴极碳块是铝电解阴极槽结构的主要组成部分，在铝电解生产中即起着导电作用，又作为铝电解阴极槽内衬材料，阴极碳块的结构直接影响着电解槽的使用效率、寿命和电的热消耗，因此国际铝行业十分重视高质量的阴极碳块的应用。

传统的阴极是阴极体通过钢棒和扎糊或磷生铁浇筑形成导电体其焊接复杂，投入成本大，且在钢棒与阴极体接触的过度区域容易局部发热。

现有的铝电解工艺中，只有一小部分电流从阳极炭块侧部进入到位于中间通道和侧部通道的电解质中，绝大部分的电流通过阳极下方进入到电解质中，阳极下方的电流垂直通过电解质，一旦电流进入到电阻率较小的铝液中，电流方向就发生较大的偏转，产生水平电流，另外电流从槽中心到槽侧部逐渐增大，在靠近炉帮时又逐渐减小且电流的方向发生转变，特别是靠近侧部上层的铝液中，产生很多反方向的电流，这是由于侧部的炉帮不导电，在此汇聚的电流只有通过下方的铝液进入到阴极炭块中，所以发生转向，而在铝液进入阴极的过程中电流的密度非常的不均匀，靠近电流输出端的电流明显电流更加密集。

技术实现要素：

本实用新型提供一种导流型的铝电解阴极槽，以解决现有的电解阴极内电流方向不可控制，电流不均匀，水平电流损耗电能等问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种导流型的铝电解阴极，包括炭结构的阴极体，所述阴极体的下端间隔设置多条同炭材质导电柱，所述多条导电柱配合所述阴极体形成用于引导电流走向的多条导流通道。

在一些实施方式中，所述多条导电柱位于所述阴极体并延伸至电解槽底部连接铝、铜材料的连接块形成导电通道。

在一些实施方式中，所述阴极体的边缘设置有多条条状凹槽，所述多条条状凹槽、沟槽横向围绕所述阴极体设置。

在一些实施方式中，所述阴极体的底部设有耐火材料，所述耐火材料与所述导电柱的延伸段设有温度传感器、漏槽报警。

在一些实施方式中，所述导电柱的电流进、出端设有铜铝扣板，所述铜铝扣板紧密结合于所述导电柱的电流进、出端。

在一些实施方式中，所述导电柱的电流进、出端有多个通孔，位于所述导电柱的底部并连接铝铜扣板设有的多个通孔。

在一些实施方式中，所述导电柱的外表面与铝铜扣板连接处，设置有一层含金属汞的碳块材料浆糊。

在一些实施方式中，所述阴极体还包括设置多组几何形导电柱，所述阴极体与所述导电柱为一体化且同材质结构。

在一些实施方式中，所述导电柱进出端连接铝铜扣板，铝铜扣板焊接设有铝软带延伸至阴极体的电解槽母线连接。

在一些实施方式中，所述导电柱外表面与铝铜扣板的连接处，设置一层抗氧化材料。本实用新型的有益效果是：

一、通过下方设置多条导电柱，引导电流走向的多条导流通道，可控制电流走向，均匀电流分布，实现电流在阴极体内的垂直走向，减少电流水平损耗，避免造成阴极体高温，阴极体以及导电柱为同材质的一体式结构，不会局部发热、变形，使用寿命长。

二、本方案还在阴极体底部设置有温度传感器以及漏槽报警，便于实时监测阴极体的温度变化以及漏槽情况。

三、铜、铝扣板增加了接触面积，其连接处紧密贴合，连接更加稳定,减少接触压降。

附图说明

图1为本实用新型的导流型的铝电解阴极槽的整体工艺剖视图；

图2为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的阴极体的结构示意图；

图3为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的阴极体的立体图；

图4为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的导电柱的结构示意图；

图5为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的导电柱另一视角的结构示意图；

图6为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的导电柱与铝铜扣板结合的结构示意图；

图7为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的开设四条开口的电流走向仿真图；

图8为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的开设三条开口的电流走向仿真图；

图9为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的未开设开口的电流走向仿真图；

图10为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的另一实施例的整体工艺剖视图；

图11为图1所示的导流型的铝电解阴极槽的多节通液管的放大图。

具体实施方式

下面结合附图及实例，对本实用新型做进一步说明。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是机械连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

如图1-9所示，一种导流型的铝电解阴极槽，包括炭结构的阴极体1、导电柱11形成用于引导电流走向的多条导流通道，本实施例中，电流通过顶部的钢爪5流向阳极4，阳极的下方为电解质3，电解质的下方为铝液2，电流依次从阳极4通过电解质3和铝液2传送至阴极1导电柱11。

在本实施例中，阴极体1的下端设置有多个导电柱11，电流通过导电柱11实现输出。

在本实施例中，阴极体1的边缘设置有多条条状凹槽、沟槽13，多条条状凹槽、沟槽13横向围绕阴极1体设置，用于电解槽阴极组与组间填充扎糊，防止铝液直接渗入槽底部，也起到一个锁紧扎固糊料作用。

在本实施例中，阴极体1的底部耐火材料处导电柱延伸段设有温度传感器、漏槽报警(图中未示出)，用于实时监测电解槽底部的温度变化、铝水泄漏报警，提高安全预警功能便于电解槽智能控制。

在本实施例中，导电柱的电流进电、输出端设有铜铝扣111，铜铝扣111紧密结合于导电柱11的输出端，导电柱11的进出端设有连接孔结构，铜、铝扣板111、铝软带112为一整体焊接件，111端面并设有螺栓紧固连接孔，铝软带112接与槽周母线连接，如此，有效的扩大了接触面积，其结构稳定，使连接处的电流更加均匀。

在本实施例中，导电柱11外表面与铜、铝扣板111连接处，设置一层含金属汞的碳块材料浆糊，为了进一步提高导电柱11与铜铝扣111之间的导电能力，在铜铝扣111与导电柱紧密接触的内侧面上，设置一层含金属汞的碳块材料浆糊，称之为浆糊层，实现在铜铝扣111的表面形成金属汞齐，液态的汞齐合金渗入导电柱11碳块材料内部孔隙，使得铜铝扣111与导电柱11之间实现微观分子级别的紧密接触，消除两相表面的接触电阻。本实施例中，含金属汞的碳块材料浆糊中，汞含量为1～10wt％。实验发现，活性的金属形成汞齐后容易被氧化，会因为外部的氧气逐步渗入，导致金属氧化物的产生，提高阴极捷扣与导电柱之间的电阻。在本实施例中，所述含金属汞的碳块材料浆糊层中含有0.2～3wt％的粉末状白磷，用于消耗浆糊层中的氧气，减小金属导电部件与导电柱11外表面接触处的金属氧化物生成，防止形成金属氧化物提高接触电阻。

在本实施例中，阴极体1包括设置的几何形导电柱11，阴极碳块1与导电柱11为一体化且同材质结构，阴极碳块1与导电柱11的材质相同，且导电柱11设置在阴极碳块底部下端，所以电流经导电柱的传导，能够非常均匀的传递至阴极碳块各个区域，消除了阴极碳块各处导电能力不均带来的电磁场、温度分布不均一的现象，改善阴极碳块中铝电解过程的稳定性，提高电解效率和电能转化效率。提高了电流分散的均匀程度，在其他实施例中，一组阴极体碳块还可以设有一个或多个材质相同的导电柱。

在本实施例中，在阴极体1的一边位于出铝端部处阴极还设置比整槽阴极低5一10cm，即厚度降低(图中未显示)，如此，便于停炉时铝水往低处流，便于清炉。且在冶炼过程中随着铝水流动把炉底碳渣及沉淀物冲刷到低处，便于清渣，可保证阴极表面更干净，利于导电效果。

在本实施例中，导电柱11上设有连接孔113，如此方便连接，在其连接铜铝扣111时稳定可靠，其中连接孔设置于侧面或者正面均适用于本实用新型。

实施例二

如图10-11所示，在本实施例中，与实施例一基本相同，区别在于：阴极体1的上端间隔设置多条开口12，开口12内填充有电阻值大于阴极体1的填充物，多条开口12配合所述阴极体1行成用于引导电流走向的多条导流通道，多条开口具体为两条。

还包括多节通液管路121，多节通液管路121与多条开口12共形，多节通液管路121对应配置于多条开口12内，多节通液管路121依次连通连接，多节通液管路121的两端分别设有进液管路和出液管路，进液管路和出液管路伸出阴极体1，工作过程中，通过进液口通液再通向出液口出液，通过热交换的方式对阴极体实现温度的调整，可以控制阴极体1的温度在一个合适的范围，延长阴极体1的使用寿命。

在本实施例中，还可以在多个通液管路121的底部对应设置多个测温电偶，测温电偶与plc通信连接，plc与通液管路的动力泵通信连接，plc通过多个测温电偶反馈的信号控制动力泵的启动，如此，可以实现整个阴极体1的温度监控和对阴极体1的温度实现智能化控制。以上对本申请实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。