面上。可通过对砌块机加工或在底部砌块2的形 成期间制成管道3。首先，在分流器的固态部分4和由铝制成的载流集电器6之间形成连 接。所述连接通过焊接形成。然后，将与分流器组装为整体单元的载流集电器6安装在底 部砌块2中，并通过将安装杆"定位"至从底部砌块突出的分流器而固定在此。此后，将组 装的底部砌块2安装在阴极中。应注意制造阴极分流管道和分流器的补充准备步骤和这些 步骤的成本是微乎其微的，其与在电解槽运行期间实现的结果有关。
[0024] 电解槽如下工作。电解槽的阴极在启动前通过气体或液体燃烧器或电加热器加热 至850°C~900°C。分流器的上部熔化并成为分流器5的液态部分，并且管道3中的加宽部 (形成腔）被充填。通过由集电器6实现的热量去除防止了铝从管道的进一步排放，这使得 液态铝在分流器周围结晶，从而充填在管道3和分流器之间存在的腔。
[0025] 在将电解槽的阴极加温之后，将液态铝倒入槽中以便在炉膛板上形成120mm~ 150_的层；此铝层与分流器的液态部分5作为一个整体连接并形成闭合电路。所产生的 电路有效地将电流负荷从阳极输送至阴极，随后将电流负荷施加到电解库的电流通路中的 下一电解槽。电流负荷的输送效率由以下决定：使用作为导体的液态和固态铝，电路中不存 在异质材料的电接触，并且炉膛衬垫的材料中没有电阻。
[0026] 制造具有加宽部的管道3将大幅增加分流器的液态部分5和固态部分4的接触面 积，并在电解槽的整个工作寿命期间确保其稳定的电接触。
[0027] 而且，底部砌块2中的管道3的加宽部可充填有基于二硼化钛-碳的复合材料11。 此方案如下运作。复合材料11被液态铝润湿，并防止分流器的液态部分5和固态部分4之 间的电解质渗透。随着时间推移，本身具有大约30%~40%孔隙度的复合材料被铝浸渍， 并形成充填有与沉积在阴极处的组成相同的金属的内部的孔、毛细管、通道和腔。由于底部 砌块的管道中的腔初始充填有复合材料，所以使用这种方案可降低启动期间铝泄露到槽基 座中的风险，防止了铝的渗透。
[0028] 此外，分流器可以管的形式制得，其内腔充填有复合材料11，其在短时间内便充分 被液态铝浸渍。
[0029] 此方案的一个益处在于降低分流器的制造成本，由于分流器的上部将或多或少熔 化，于是使用中空铝管代替固体铝杆是完全合理的。这将能够在分流器的制造中节约约 25%~30%。
[0030] 因此，实现了稳定的电解槽的电气和技术参数、有效的电流分配、金属阴极分流器 的更加可靠的运行（即，分流器在其液态部分和固态部分之间的电接触）及其更长的工作 寿命、更长的电解槽的使用寿命、以及因此具有的更好的工艺的技术和经济参数。
[0031] 如下组装用于具有惰性阳极的铝电解槽的衬垫。
[0032] 首先组装底部砌块2,为此，将提供有管道3的预先连接的载流集电器6置于成形 的底部砌块2中，并将预先连接有分流器4(垂直管）的载流集电器6固定在此，随后将底 部砌块2运送至衬垫的安装地点。
[0033] 在组装和安置钢阴极外壳1之后，将其底部衬以耐火和隔热材料11，其后用起着 整平衬垫作用的松散材料层覆盖耐火层表面，在其上以一定间隔放置底部砌块以便相邻砌 块间的间隙为30mm~50mm，从而在砌块之间产生接缝9。此后，铺设侧衬垫或"边"，其沿 底部砌块和阴极外壳壁下部之间的阴极外壳周界放置，并由抵靠外壳壁填装的隔热材料层 和抵靠隔热材料填装的耐火材料组成。用侧面衬垫披覆载流集电器的突出部，确保"边"紧 固，同时不妨碍铝集电器的热膨胀。所述"边"是用于安装边缘衬垫9的基座；沿外壳1的 壁以单排进行非金属耐火化合物边缘砌块的安装，将它们胶粘至外壳壁，并且对所有承载 和连接表面润滑。可使用含有碳化硅粉末的喷浆、灰浆或耐火混凝土作为粘合剂或胶结组 合物。
[0034] 衬垫组装的最终和关键操作是充填底部砌块2之间的接缝8。
[0035] 使用提出的技术方案能够显著提高用电效率，因为阴极分流器中不存在含有异质 材料的接触组件、电流损失降低并且确保了有效电流分配和有效电流分流。
【主权项】
1. 一种铝电解槽阴极分流器结构，其中，垂直式金属阴极分流器将电流从铝熔体运载 至阴极总线结构，所述分流器的上部是熔融铝而下部为固态，并且该分流器被置于在炉膛 板衬垫内制成的管道中，其特征在于，分流器管道的中部具有加宽部，该加宽部比所述分流 器的两部分都宽。2. 如权利要求1所述的铝电解槽阴极分流器结构，其特征在于，所述分流器管道中的 所述加宽部充填有复合材料二硼化钛/碳。3. 如权利要求1所述的铝电解槽阴极分流器结构，其特征在于，所述分流器为管的形 式，并且所述管道中的所述加宽部和所述管内的空间充填有复合材料二硼化钛/碳。
【专利摘要】本发明涉及有色金属冶金，具体而言，涉及由冰晶石-氧化铝熔体电解提取铝，并且其可用于阴极组件的分流器结构。在铝电解槽中，结构了将电流从铝熔体导引至阴极总线的阴极垂直金属分流器，以便其顶部为熔融铝，而底部为固态铝。分流器位于在炉膛板衬垫内制成的管道中，所述管道的中部具有加宽部，其比分流器的两部分都宽。分流器管道中的加宽部可充填有复合材料，即，二硼化钛-碳。可将分流器结构成管，并且管道中的加宽部和所述管内的空间可充填有复合材料二硼化钛-碳。应用提出的技术方案能够显著提高电效率，因为阴极分流器中不存在含有异质材料的接触组件、电流损失减少并且实现了有保障的有效电流分配和有效电流分流。
【IPC分类】C25C3/16
【公开号】CN104884678
【申请号】CN201280077800
【发明人】A·O·古谢夫, A·G·布尔采夫, D·A·斯马科夫, A·L·沃伊尼克, A·Y·科尔马科夫
【申请人】俄罗斯工程技术中心
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2012年12月21日
【公告号】CA2891214A1, US20150337446, WO2014098642A1, WO2014098642A8