專利名稱：鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陽極結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種用來及時(shí)排出陽極下生成氣體的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋁電解槽陽極底掌下有氣體生成，這些氣體聚齊在陽極底掌下形成一定厚度的氣泡層，會(huì)增加極距區(qū)電解質(zhì)層的電阻率和陽極過電壓，如果能將氣泡及時(shí)排出陽極底掌，使氣泡層減薄，可降低極距區(qū)電解質(zhì)層的電阻率和陽極過電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋁電解槽的節(jié)能降耗。國內(nèi)外對(duì)新型陽極排氣結(jié)構(gòu)的研究主要集中在陽極開槽的研究，有人[1_2]研究了焙溝槽陽極在300kA系列中的試驗(yàn)與應(yīng)用，國內(nèi)外[3_7]研究了開槽陽極的制作、開槽方式、在鋁電解槽中的應(yīng)用，從應(yīng)用效果來看，可以降低50mV槽電壓，可見節(jié)能效果一般，主要是因?yàn)殚_槽的頂部仍然聚集了大量的氣泡，不能及時(shí)逸出電解質(zhì)，勢(shì)必增大陽極底掌下氣體排出 的阻力，影響排氣效果。因此有人[8_9]利用在陽極中穿孔的方式進(jìn)行排氣研究，但沒有指明穿孔具體的位置和尺寸，并沒有在工業(yè)中開展試驗(yàn)。田應(yīng)甫_等人確定了穿孔的位置和尺寸，并在工業(yè)試驗(yàn)中取得了良好的效果，但試驗(yàn)中出現(xiàn)了穿孔中電解質(zhì)結(jié)殼并堵塞排氣孔的現(xiàn)象，因此需要研究出更好的排氣結(jié)構(gòu)。參考文獻(xiàn)[I]張瑞生，馬淑珍.預(yù)焙溝槽陽極在300kA鋁電解槽上的試驗(yàn)與應(yīng)用.有色冶金節(jié)能.2009，24 (2): 17-19。[2]任必軍，王兆文，石忠寧，班允剛，邱竹賢.大型鋁電解槽陽極開槽試驗(yàn)的研究·礦冶工程.2007，27(3): 61-63。[3]焦慶國，史志榮.開槽陽極在鋁電解槽上的應(yīng)用與研究.鋁鎂通訊·2009， (3):12-14。[4]石良生.鋁電解用預(yù)焙陽極開槽問題.中國有色金屬.2008，(19) :72_73。[5]謝斌蘭.開槽陽極的使用及制造·中國有色冶金· 2008, (5) :79_82。[6]夏尚斌.淺談開槽陽極對(duì)鋁電解生產(chǎn)的幾點(diǎn)影響.鋁鎂通訊·2010， (2):17-19。[7]Meier Markus ff, Perruchoud RC, Fischer W K. Production and performanceof slotted anodes. Light Metals. 2007，277-82。[8]秦曉明.鋁電解用帶排氣孔陽極.CN101348923. 2009_01_21。[9]高德金，高偉.一種帶排氣孔的鋁電解槽用陽極碳?jí)K· CN201031260. 2008-03-05。[10]田應(yīng)甫，汪航·鋁電解用穿孔陽極.CN201598340U. 2010-10-06。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種有利于氣體逸出，提高排氣效果的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，包括陽極炭塊和設(shè)在陽極炭塊上的多條陽極穿孔，在所述的陽極炭塊的上部設(shè)有至少一條導(dǎo)氣溝槽及蓋住所述的導(dǎo)氣溝槽的導(dǎo)氣溝槽蓋板，多條所述的陽極穿孔與所述的導(dǎo)氣溝槽連通，所述的導(dǎo)氣溝槽連接有排氣管。所述的排氣管安置在所述的導(dǎo)氣溝槽蓋板上與所述的導(dǎo)氣溝槽連通。所述的導(dǎo)氣溝槽為二條。所述的陽極炭塊的上部設(shè)有蓋住所述的導(dǎo)氣溝槽蓋板和所述的導(dǎo)氣溝槽的結(jié)殼
保溫層。所述的導(dǎo)氣溝槽的長、寬、深分別為1065 1070mm、40 45mm和30 40_。 所述的陽極穿孔的直徑為20 30mm。采用上述技術(shù)方案的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，提出了在上部布置集氣管的方式來排除氣體的結(jié)構(gòu)，所有陽極穿孔中的氣體都匯集到陽極上部的溝槽中，最后從一根管子中排除陽極，這樣可減少穿孔中電解質(zhì)向外的散熱，阻止其形成結(jié)殼，或形成較薄的結(jié)殼，有利于氣體逸出，提高了排氣效果。由于普通陽極底掌下生成的氣泡需要克服陽極寬度的粘滯力才能逃離陽極底掌，所以就存在一層較厚的氣泡層，增加了陽極過電壓和電解質(zhì)壓降，本發(fā)明采用在陽極中穿孔、在陽極上部集氣的導(dǎo)氣方式來減薄陽極底掌氣泡層厚度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋁電解槽的節(jié)能降耗。為了防止熔融電解質(zhì)在穿孔中結(jié)殼，影響排氣效果，本發(fā)明將每個(gè)穿孔中的氣體集中在一個(gè)溝槽中，并對(duì)溝槽做好保溫措施，這樣減少了穿孔中氣體通過管壁散熱，同時(shí)也減少甚至壁面了管內(nèi)氣體與外部冷空氣對(duì)流換熱，這就提高了穿孔中電解質(zhì)溫度，有效防止其結(jié)殼并堵塞穿孔。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例發(fā)現(xiàn)陽極炭塊上部低溫部分對(duì)孔內(nèi)電解液有一定冷卻作用，本發(fā)明在集氣后的排氣出口設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)閥，根據(jù)不同工況調(diào)節(jié)排氣口局部阻力，因此可在集氣管內(nèi)形成正壓力，可將孔內(nèi)液面適當(dāng)壓低，使得孔內(nèi)電解液面低于陽極側(cè)部液面，降低陽極對(duì)電解液的冷卻效果。這就從另一方面降低了孔內(nèi)結(jié)殼的可能性，氣體能及時(shí)順利地從孔內(nèi)排出，使陽極底掌的氣泡層厚度進(jìn)一步降低。發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果I、本發(fā)明可以較為通暢的排出陽極底掌下氣體，能更大程度減薄陽極底掌下氣泡層，降低陽極過電壓，實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)能降耗；2、在陽極上部布置溝槽能減少穿孔中電解質(zhì)對(duì)外的散熱，能有效阻止電解質(zhì)在穿孔中凝固并結(jié)殼，可增大排氣的通暢性；3、本發(fā)明能減薄陽極底掌下氣泡層厚度O. 4 O. 6c m,降低陽極過電壓O. 2
O.3V，可降低噸鋁能耗600 900度。綜上所述，本發(fā)明是一種有利于氣體逸出，提高排氣效果的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)。
圖I是帶導(dǎo)氣及集氣結(jié)構(gòu)的穿孔陽極主視剖面圖。圖2是穿孔陽極右視局部剖面圖。
圖3是穿孔陽極俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 參見圖I、圖2和圖3，在陽極炭塊5的上部設(shè)有二條導(dǎo)氣溝槽3及蓋住導(dǎo)氣溝槽3的導(dǎo)氣溝槽蓋板4,導(dǎo)氣溝槽3的長、寬、深分別為1065 1070mm、40 45mm和30 40mm,5條陽極穿孔6與導(dǎo)氣溝槽3連通，陽極穿孔6的直徑為20 30mm，排氣管2安置在導(dǎo)氣溝槽蓋板4上與導(dǎo)氣溝槽3連通，陽 極炭塊5的上部設(shè)有蓋住導(dǎo)氣溝槽蓋板4和導(dǎo)氣溝槽3的結(jié)殼保溫層I。參見圖I、圖2和圖3，電解槽陽極焙燒成型的過程中，在陽極炭塊5的頂部凸臺(tái)上制作兩道導(dǎo)氣溝槽3，每條導(dǎo)氣溝槽3的長、寬、深分別為1065 1070mm、40 45mm和30 40mm，這就是用來集氣的集氣槽。陽極加工時(shí)在導(dǎo)氣溝槽3內(nèi)等距離鉆5個(gè)直徑為20 30mm的貫穿陽極底掌的陽極穿孔6，換極后在導(dǎo)氣溝槽3上部蓋上比導(dǎo)氣溝槽3的長寬略大的導(dǎo)氣溝槽蓋板4，并在導(dǎo)氣溝槽蓋板4上制作一個(gè)排氣管2，在導(dǎo)氣溝槽蓋板4上部設(shè)有厚度為6cm的氧化鋁結(jié)殼層作為結(jié)殼保溫層1，這就保證了它的密封性以及保溫效果。
權(quán)利要求
1.一種鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，包括陽極炭塊(5)和設(shè)在陽極炭塊(5)上的多條陽極穿孔￠)，其特征是在所述的陽極炭塊(5)的上部設(shè)有至少一條導(dǎo)氣溝槽(3)及蓋住所述的導(dǎo)氣溝槽(3)的導(dǎo)氣溝槽蓋板(4)，多條所述的陽極穿孔(6)與所述的導(dǎo)氣溝槽(3)連通，所述的導(dǎo)氣溝槽(3)連接有排氣管(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，其特征是所述的排氣管(2)安置在所述的導(dǎo)氣溝槽蓋板(4)上與所述的導(dǎo)氣溝槽(3)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，其特征是所述的導(dǎo)氣溝槽(3)為二條。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，其特征是所述的陽極炭塊(5)的上部設(shè)有蓋住所述的導(dǎo)氣溝槽蓋板(4)和所述的導(dǎo)氣溝槽(3)的結(jié)殼保溫層⑴。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，其特征是所述的導(dǎo)氣溝槽⑶的長、寬、深分別為1065 1070mm、40 45mm和30 40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，其特征是所述的陽極穿孔(6)的直徑為20 30mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)，包括陽極炭塊(5)和設(shè)在陽極炭塊(5)上的多條陽極穿孔(6)，在所述的陽極炭塊(5)的上部設(shè)有至少一條導(dǎo)氣溝槽(3)及蓋住所述的導(dǎo)氣溝槽(3)的導(dǎo)氣溝槽蓋板(4)，多條所述的陽極穿孔(6)與所述的導(dǎo)氣溝槽(3)連通，所述的導(dǎo)氣溝槽(3)連接有排氣管(2)。本發(fā)明是一種有利于氣體逸出，提高排氣效果的鋁電解用上部導(dǎo)氣及集氣型陽極結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C25C3/22GK102828201SQ20121033119
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者李賀松, 田應(yīng)甫, 韋隆和, 張思源 申請(qǐng)人:中南大學(xué)