專利名稱：帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊
背景技術(shù)：
對工業(yè)鋁電解槽來說，有兩個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一個(gè)是電流效率，一個(gè)是直流電耗，兩個(gè)指標(biāo)雖然概念不同，但關(guān)系密切，鋁電解的電流效率CE(% )與直流電耗W(kWh/ t-Al)之間的關(guān)系可用如下公式來表示
fF = 2980x^-(1)
CE式中V〒為鋁電解的平均槽電壓，由此公式可以看出，電解槽電流效率每提高1%， 可使直流電耗降低150kWh/t鋁左右，同時(shí)使鋁產(chǎn)量增加；而槽電壓降低0. 1伏，能使直流電耗降低300kWh/t鋁左右。眾所周知，鋁電解槽內(nèi)電流效率的降低是由于溶解在電解質(zhì)熔體內(nèi)的金屬鋁與陽極產(chǎn)生并排放出的(X)2發(fā)生的所謂鋁的二次反應(yīng)引起的，這就意味著電解槽的陽極越大，陽極氣體從陽極底掌下放出，然后逸出于電解質(zhì)表面所引起的路程越長，與電解質(zhì)熔體中金屬鋁發(fā)生的鋁的二次反應(yīng)就越多，造成電流效率損失也就越大。因此，讓鋁電解槽中陽極底掌表面生成的(X)2氣體能夠快速地從陽極底掌表面逸出，縮短(X)2在電解質(zhì)中的停留時(shí)間則可以大大提高鋁電解槽的電流效率?；谏鲜隼碚摚绹税l(fā)明了一種在電解槽的縱向方向從陽極底掌表面向上開2 個(gè)溝槽的電解槽陽極技術(shù)，其目的是為了讓電解槽陽極底掌下生成的陽極氣體能部分地從溝槽中逸出來，以達(dá)到減少陽極氣體與鋁的二次反應(yīng)的目的，這種電解槽陽極底掌上的溝槽的深度為200 250mm。然而由于這種溝槽太淺，在大部分的陽極工作時(shí)間內(nèi)，其溝槽全部浸沒在電解質(zhì)熔體中，致使陽極氣體在電解質(zhì)熔體中的行程并沒有縮短，其所受的阻力也沒有減小，因此，其提高電解槽電流效率或降低電耗的效果并不明顯。其后，為了改進(jìn)這種情況，人們又發(fā)明了其它結(jié)構(gòu)型式的鋁電解槽陽極技術(shù)，這其中包括李劼等人的1個(gè)陽極導(dǎo)桿、4個(gè)鋼爪、4個(gè)小陽極的鋁電解槽陽極技術(shù)，馮乃祥和彭建平發(fā)明的1個(gè)陽極導(dǎo)桿、8個(gè)鋼爪、4個(gè)以上小陽極的專利技術(shù)；這些專利技術(shù)在工業(yè)上能夠?qū)嵤┑脑挘倘粚μ岣哧枠O氣體的排放速度，提高電解槽的電流效率有好處，但是實(shí)際在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，這種單個(gè)小陽極技術(shù)，在電解槽上容易造成陽極的脫落，這種脫落是由于沒有來自于陽極鋼爪之上的橫梁在電解槽上表的高溫情況下所產(chǎn)生的膨脹力對陽極炭碗橫向作用力的支撐所致，因此開發(fā)一種有利于陽極快速排氣的技術(shù)是目前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有鋁電解槽陽極在排氣上存在的上述問題，本發(fā)明提供一種帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊及其制備方法，通過在炭陽極單個(gè)陽極炭塊炭碗之間設(shè)置凹槽，凹槽通過通孔與陽極炭塊底部的溝槽連通，使陽極炭塊在工作時(shí)陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，減少氣體從電解質(zhì)中逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響，既能避免陽極脫落，又能使氣體從陽極底掌表面快速排出。本發(fā)明的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽炭陽極的陽極炭塊的頂面邊部設(shè)有倒角，頂面上均勻分布有一排或兩排炭碗，每排炭碗沿陽極炭塊縱向排列，由3 5個(gè)炭碗組成；其中炭碗之間設(shè)有凹槽，陽極炭塊底部設(shè)有溝槽；其中凹槽底部設(shè)有通孔與陽極炭塊底部的溝槽連通。上述的陽極炭塊中，當(dāng)陽極炭塊頂面上設(shè)有一排炭碗時(shí)，相鄰兩個(gè)炭碗之間設(shè)有橫向凹槽；當(dāng)陽極炭塊頂面上設(shè)有兩排炭碗時(shí)，在兩排炭碗之間設(shè)有縱向凹槽，或者同一排的相鄰兩個(gè)炭碗之間設(shè)有橫向凹槽并且在兩排炭碗之間設(shè)有縱向凹槽，當(dāng)同時(shí)設(shè)有橫向凹槽和縱向凹槽時(shí)，橫向凹槽與縱向凹槽連通。上述的溝槽位于與每個(gè)凹槽在陽極炭塊底面相對應(yīng)的位置；每個(gè)凹槽底部設(shè)有至少一個(gè)通孔與該凹槽相對應(yīng)的溝槽連通。上述的橫向凹槽的軸線與陽極炭塊的縱向軸線垂直，橫向凹槽的軸線位于相鄰兩個(gè)炭碗正中，橫向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)長邊上的倒角上；上述的縱向凹槽的軸線與陽極炭塊的軸線平行；縱向凹槽位于相鄰兩排炭碗正中，縱向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)短邊上的倒角上。上述的溝槽的頂部距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，溝槽的底部通到陽極炭塊的底表面，其中與橫向凹槽相對應(yīng)的溝槽為橫向溝槽，與縱向凹槽相對應(yīng)的溝槽為縱向溝槽，橫向溝槽的長度與陽極炭塊寬度相等，縱向溝槽的長度與陽極炭塊長度相等，各溝槽的寬度為1. 0 3. 5cm。上述的凹槽的橫截面為倒置的等腰三角形或倒置的等腰梯形，凹槽高度為3 IOcm ；當(dāng)凹槽的橫截面為倒置的等腰三角形時(shí)，該凹槽頂面的寬度為3 IOcm ；當(dāng)凹槽的橫截面為倒置的等腰梯形時(shí)，該凹槽的頂面寬度為5 10cm，底面的寬度為3 8cm。上述的通孔在凹槽底部，且其縱向軸線與陽極炭塊底面垂直。上述的通孔分為小通孔和大通孔，小通孔的橫截面為圓形、橢圓形、正方形或長方形，面積為3 18cm2，其中當(dāng)小通孔的橫截面為方形或長方形時(shí)，該方形或長方形的四個(gè)角為圓角；大通孔的橫截面為長方形，面積為18 500cm2。上述的陽極炭塊中，當(dāng)通孔的長度與陽極炭塊的長度相同時(shí)，通孔與溝槽連接在一起，將一個(gè)陽極炭塊在縱向斷開形成兩個(gè)相同的小陽極炭塊本發(fā)明的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽炭陽極是由20個(gè)以上的單體的具有上述異型結(jié)構(gòu)陽極炭塊組成的，單個(gè)陽極炭塊的制備方法為采用振動(dòng)成型法或模壓成型法制作陽極炭塊生坯；當(dāng)采用振動(dòng)成型法時(shí)，其振模內(nèi)的上部重錘的下表面帶有對應(yīng)的凸起；當(dāng)采用模壓成型法時(shí)，其壓模內(nèi)的上模芯的下表面帶有對應(yīng)的凸起；在振動(dòng)成型或模壓成型時(shí)在陽極炭塊生坯上制成炭碗、凹槽和高度在 20 50cm的深孔；陽極炭塊生坯出模并冷卻后，置入焙燒爐焙燒到1100 1300°C，制成頂部帶有炭碗、深孔和凹槽的陽極炭塊焙燒體；再在陽極炭塊焙燒體底部物理切割開設(shè)溝槽， 并使溝槽與深孔或者槽形通道連通，形成通孔，制成帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊；所述的對應(yīng)的凸起是指與陽極炭塊上的炭碗、凹槽和通孔位置相應(yīng)的凸起結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊在使用前在凹槽上設(shè)置蓋板，橫向凹槽上設(shè)置橫向蓋板，橫向蓋板蓋在橫向凹槽上，橫向蓋板的長度與陽極炭塊的寬度相同；縱向凹槽的上方設(shè)置縱向蓋板，縱向蓋板蓋在縱向凹槽上，縱向蓋板的長度與陽極炭塊的長度相同；當(dāng)陽極炭塊上同時(shí)有橫向蓋板和縱向蓋板時(shí)，縱向蓋板與橫向蓋板連接構(gòu)成一體結(jié)構(gòu)，蓋板之上覆蓋冰晶石粉，然后裝配到鋁電解槽中陽極爪上。上述的蓋板選用炭質(zhì)材料或無機(jī)材料或金屬材料，選用的無機(jī)材料可以是耐火材料板或耐火纖維板，選用的金屬材料的材質(zhì)為鋁板或鐵板；選用炭塊或耐火材料板或耐火纖維板時(shí)，其蓋板的厚度為5 20cm，選用鋁板或鐵板時(shí)，鋁板或鐵板的厚度為1 4mm，當(dāng)選用鐵板時(shí)，鐵板上可帶孔，孔上焊有上口高于陽極上表面所覆蓋的電解質(zhì)和氧化鋁保溫料厚度的鐵管，使之更有利于陽極氣體排出槽外。本發(fā)明的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽炭陽極的陽極炭塊的工作原理是進(jìn)行鋁電解時(shí)，陽極炭塊底面生成的CO2氣體大部經(jīng)由溝槽上升進(jìn)入通孔中，再由通孔匯集到陽極炭塊上表面的凹槽內(nèi)，進(jìn)入到蓋板和凹槽之間的空腔內(nèi)，并經(jīng)由此空腔從蓋板的端部或上部的鐵管排出到陽極炭塊外。本發(fā)明的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊具有制作工藝簡便，工作效率高等特點(diǎn)，經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊能夠降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻， 氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，有利于電流效率的提高，同時(shí)避免了小陽極炭塊的脫落現(xiàn)象，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽炭陽極單體陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A面剖圖；圖3為圖1的B-B面剖圖；圖4為圖1的C-C面剖圖；圖5為圖1的D-D面剖圖；圖6為圖1的E-E面剖圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽單體陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的A-A面剖圖；圖9為圖7的B-B面剖圖；圖10為圖7的C-C面剖圖；圖11為圖7的D-D面剖圖；圖12為圖7的E-E面剖圖；圖13為本發(fā)明實(shí)施例3的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為圖13的A-A面剖圖；圖15為圖13的B-B面剖圖16為圖13的C-C面剖圖；圖17為圖13的D-D面剖圖； 圖18為圖13的E-E面剖圖；圖19為本發(fā)明實(shí)施例4的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖20為圖19的A-A面剖圖；圖21為圖19的B-B面剖圖；圖22為圖19的C-C面剖圖；圖23為圖19的D-D面剖圖；圖24為圖19的E-E面剖圖；圖25為本發(fā)明實(shí)施例5的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖沈?yàn)閳D25的A-A面剖圖；圖27為圖25的B-B面剖圖；
圖28為圖25的C-C面剖圖；圖29為圖25的D-D面剖圖；圖30為圖25的E-E面剖圖；圖31為本發(fā)明實(shí)施例6的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖32為圖31的A-A面剖圖；圖33為圖31的B-B面剖圖；圖34為圖31的C-C面剖圖；圖35為圖31的D-D面剖圖；圖36為圖31的E-E面剖圖；圖37為本發(fā)明實(shí)施例7的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖38為圖37的A-A面剖圖；圖39為圖37的B-B面剖圖；圖40為圖37的C-C面剖圖；圖41為圖37的D-D面剖圖；圖42為圖37的E-E面剖圖；圖43為本發(fā)明實(shí)施例8的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖44為圖43的A-A面剖圖；圖45為圖43的B-B面剖圖；圖46為圖43的C-C面剖圖；圖47為圖43的D-D面剖圖；
圖48為圖43的E-E面剖圖；圖49為本發(fā)明實(shí)施例9的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖50為圖49的A-A面剖圖；圖51為圖49的B-B面剖圖；圖52為圖49的C-C面剖圖；圖53為圖49的D-D面剖圖；圖54為圖49的E-E面剖圖；圖55為本發(fā)明實(shí)施例10的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖56為圖55的A-A面剖圖；圖57為圖55的C-C面剖圖；圖中1、陽極炭塊，2、炭碗，3、凹槽，4、通孔，5、溝槽，6、蓋板。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例中的炭碗的內(nèi)徑為100 250mm，深度為100 200mm。實(shí)施例1帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖2所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖3所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖4所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖5所示，E-E面結(jié)構(gòu)如圖6所示；陽極炭塊1的頂面邊部設(shè)有倒角，頂面上均勻分布有兩排炭碗，每排炭碗沿陽極炭塊縱向排列，由4個(gè)炭碗2組成；炭碗之間設(shè)有凹槽3，凹槽底部設(shè)有通孔4與陽極炭塊底部的溝槽5連通；凹槽上方設(shè)有蓋板6 ；同一排炭碗上的相鄰兩個(gè)炭碗之間設(shè)有橫向凹槽，在兩排炭碗之間設(shè)有縱向凹槽，橫向凹槽與縱向凹槽互相連通；每個(gè)凹槽在陽極炭塊底面相對應(yīng)的位置上設(shè)有溝槽；每個(gè)凹槽底部設(shè)有3個(gè)通孔與該凹槽相對應(yīng)的溝槽連通。橫向凹槽的軸線與陽極炭塊的縱向軸線垂直，橫向凹槽的軸線位于相鄰兩個(gè)炭碗正中，橫向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)長邊上的倒角上；縱向凹槽的軸線與陽極炭塊的軸線平行；縱向凹槽位于相鄰兩排炭碗正中，縱向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)短邊上的倒角上；各溝槽的頂部距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，底部通到陽極炭塊的底表面， 其中與橫向凹槽相對應(yīng)的溝槽為橫向溝槽，與縱向凹槽相對應(yīng)的溝槽為縱向溝槽，橫向溝槽的長度與陽極炭塊寬度相等，縱向溝槽的長度與陽極炭塊長度相等，各溝槽的寬度為 2. 5 3. 5cm ；各凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為3 10cm，頂面的寬度為3 IOcm ；通孔的縱軸線與陽極炭塊底面垂直；通孔為小通孔，橫截面為四個(gè)角為圓角的長方形，面積為IOcm2 ；制備方法為采用振動(dòng)成型制作陽極炭塊生坯，振模內(nèi)炭糊上部的重錘的下表面帶有對應(yīng)的凸起，對應(yīng)凸起是指與陽極炭塊上的炭碗、凹槽和深孔位置相應(yīng)的凸起結(jié)構(gòu)，在振動(dòng)成型時(shí)在陽極炭塊生坯上制成炭碗凹槽和高度在20 50cm的深孔，然后將脫模后的這種陽極炭塊生坯送到焙燒爐中，在1100 1300°C的溫度下進(jìn)行焙燒，制成帶有炭碗、凹槽和深孔的陽極炭塊焙燒體；然后再在陽極炭塊焙燒體底部物理切割開設(shè)溝槽，并使溝槽與深孔連通， 形成通孔，制成帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊；制成后在凹槽上設(shè)置蓋板；蓋板搭在凹槽上，使蓋板與炭塊形成一體，在蓋板和凹槽之間形成斷面為三角形的孔道。經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊能夠降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例2帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖7所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖8所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖9所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖10所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖11所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖12所示；陽極炭塊1的頂面邊部設(shè)有倒角，頂面上均勻分布有一排炭碗沿陽極炭塊縱向排列，一排炭碗由4個(gè)炭碗2組成；炭碗之間設(shè)有凹槽3，凹槽底部設(shè)有通孔4與陽極炭塊底部的溝槽5連通；凹槽上方設(shè)有蓋板6 ；相鄰兩個(gè)炭碗之間設(shè)有橫向凹槽；每個(gè)凹槽在陽極炭塊底面相對應(yīng)的位置上設(shè)有溝槽；每個(gè)凹槽底部設(shè)有7個(gè)通孔與該凹槽相對應(yīng)的溝槽連通；橫向凹槽的軸線與陽極炭塊的縱向軸線垂直，橫向凹槽的軸線位于相鄰兩個(gè)炭碗正中，橫向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)長邊上的倒角處；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，底面與陽極炭塊的底面連通，溝槽的長度與陽極炭塊寬度相等，各溝槽的寬度為2. 5 3. 5cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為3 IOcm ；頂面的寬度為3 IOcm ；通孔的縱軸線與陽極炭塊底面垂直；通孔為小通孔，橫截面為四個(gè)角為圓角的長方形，面積為12cm2 ；制備方法為采用模壓成型法制作炭塊，其壓模內(nèi)的上模芯的下表面帶有對應(yīng)的凸起，在模壓成型時(shí)在陽極炭塊生坯上制成炭碗、凹槽和高度在20 50cm的深孔，其余部分同實(shí)施例 1 ；在凹槽上設(shè)置橫向蓋板；經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例3帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖13所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖14所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖15所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖16所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖17所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖18所示；結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于橫向凹槽上設(shè)有兩個(gè)通孔與相對應(yīng)的溝槽連通，縱向凹槽上設(shè)有一個(gè)通孔與相對應(yīng)的溝槽連通；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，溝槽的寬度為2. 5 3. 5cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為3 10cm，頂面的寬度為3 IOcm ；通孔為大通孔，橫截面為長方形，橫向凹槽內(nèi)的兩個(gè)通孔的橫截面面積為50cm2， 縱向凹槽內(nèi)的通孔的面積為390cm2 ；制備方法同實(shí)施例1 ；
在凹槽上設(shè)置蓋板，方法同實(shí)施例1 ；經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例4帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖19所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖20所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖21所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖22所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖23所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖M所示；結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于每個(gè)凹槽底部設(shè)有1個(gè)通孔與該凹槽相對應(yīng)的溝槽連通；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，各溝槽的寬度為2. 5 3. 5cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，凹槽高度為3 10cm，頂面的寬度為3 IOcm ；通孔為大通孔，橫截面為長方形，橫向凹槽內(nèi)的通孔面積為100cm2，縱向凹槽內(nèi)的通孔面積為390cm2 ；各通孔互相連通；制備方法同實(shí)施例2 ；在凹槽上設(shè)置蓋板，方法同實(shí)施例1 ；經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例5帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖25所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖沈所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖27所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖28所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖四所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖30所示；結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于每個(gè)橫向凹槽內(nèi)設(shè)有1各通孔與相對應(yīng)的溝槽連通，縱向凹槽內(nèi)設(shè)有4各通孔與相對應(yīng)的溝槽連通；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，各溝槽的寬度為2. 5 3. 5cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為3 10cm，頂面的寬度為3 IOcm ；通孔為大通孔，橫截面為長方形，橫向凹槽內(nèi)的通孔的橫截面面積為100cm2，縱向凹槽內(nèi)的通孔的面積為300cm2 ；制備方法同實(shí)施例1 ；在凹槽上設(shè)置蓋板，方法同實(shí)施例1 ；經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例6帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖31所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖32所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖33所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖34所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖35所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖36所示；結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于每個(gè)橫向凹槽底部設(shè)有2個(gè)通孔與該凹槽相對應(yīng)的溝槽連通；每個(gè)縱向凹槽內(nèi)設(shè)有4個(gè)通孔與相對應(yīng)的溝槽連通；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，寬度為2. 5 3. 5cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為3 10cm，頂面的寬度為3 IOcm ；通孔為大通孔，橫截面為長方形，面積為50cm2 ；制備方法同實(shí)施例2 ；在凹槽上設(shè)置蓋板，方法同實(shí)施例1 ；
經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例7帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖37所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖38所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖39所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖40所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖41所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖42所示；結(jié)構(gòu)同實(shí)施例6，不同點(diǎn)在于三個(gè)橫向凹槽分別與縱向凹槽連接的三個(gè)交點(diǎn)處還分別設(shè)有一個(gè)小通孔，小通孔橫截面為圓形，面積為Ilcm2 ；制備方法同實(shí)施例1 ；在凹槽上設(shè)置蓋板，方法同實(shí)施例1 ；經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例8帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖43所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖44所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖45所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖46所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖47所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖48所示，陽極炭塊1的頂面邊部設(shè)有倒角，頂面上均勻分布有兩排炭碗，每排炭碗沿陽極炭塊縱向排列，由4個(gè)炭碗2組成；炭碗之間設(shè)有凹槽3，凹槽底部設(shè)有通孔4與陽極炭塊底部的溝槽5連通，凹槽上方設(shè)有蓋板6 ；凹槽為在兩排炭碗之間的縱向凹槽；凹槽在陽極炭塊底面相對應(yīng)的位置上設(shè)有溝槽；凹槽底部設(shè)有1個(gè)通孔與溝槽連通；縱向凹槽的軸線與陽極炭塊的軸線平行；縱向凹槽位于相鄰兩排炭碗正中，縱向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)短邊上的倒角位置上；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，底面與陽極炭塊的底面連通，溝槽的寬度為2. 5 3. 5cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為3 10cm，頂面的寬度為3 IOcm ；通孔的縱軸線與陽極炭塊底面垂直；通孔為大通孔，橫截面為長方形，面積為390cm2 ；制備方法同實(shí)施例2 ；在凹槽上設(shè)置縱向蓋板，方法同實(shí)施例1。經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例9帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖49所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖50所示，B-B面結(jié)構(gòu)如圖51所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖52所示，D-D面結(jié)構(gòu)如圖53所示，E-E 面結(jié)構(gòu)如圖討所示；結(jié)構(gòu)同實(shí)施例2，不同點(diǎn)在于每個(gè)凹槽底部設(shè)有1個(gè)通孔與該凹槽相對應(yīng)的溝槽連通；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，溝槽的寬度為2. 5 3. 5cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為3 10cm，頂面的寬度為3 IOcm ；通孔為大通孔，橫截面為長方形，面積為IOOcm2 ；制備方法同實(shí)施例1 ；
在凹槽上設(shè)置橫向蓋板，方法同實(shí)施例1 ；經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。實(shí)施例10帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊剖面結(jié)構(gòu)如圖55所示，A-A面結(jié)構(gòu)如圖56所示，C-C面結(jié)構(gòu)如圖57所示；陽極炭塊頂面邊部設(shè)有倒角，頂面上均勻分布有一排或兩排炭碗2，每排炭碗2沿陽極炭塊1縱向排列，由4個(gè)炭碗組2成；炭碗2之間設(shè)有凹槽3，陽極炭塊1底部設(shè)有溝槽5 ；凹槽3底部設(shè)置通孔4與溝槽5連通，通孔4的長度與陽極炭塊1的長度相同，通孔4與溝槽5連接在一起，將陽極炭塊在縱向斷開形成兩個(gè)相同的小陽極炭塊；凹槽為縱向凹槽，位于兩排炭碗之間；溝槽的頂面距陽極炭塊頂部高度為40cm，溝槽的寬度為3cm ；凹槽的橫截面為倒置的三角形，高度為6cm，頂面的寬度為6m ；通道寬度與溝槽相同，長度為150cm，橫截面積為450cm2 ；制備方法為采用振動(dòng)成型法制作陽極炭塊生坯；振模內(nèi)的上部重錘的下表面帶有對應(yīng)的凸起，在振動(dòng)成型時(shí)在陽極炭塊生坯上制成炭碗、凹槽以及高度在40cm且長度與陽極炭塊相同的深孔；陽極炭塊生坯出模并冷卻后，置入焙燒爐焙燒到1100 1300°C，制成帶有炭塊、深孔和凹槽的陽極炭塊焙燒體；再在陽極炭塊焙燒體底部物理切割開設(shè)溝槽， 并使溝槽與深孔連通，將一個(gè)陽極炭塊分割成兩個(gè)小陽極炭塊，制成帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊；在凹槽上設(shè)置橫向蓋板，方法同實(shí)施例1 ；經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少，未發(fā)生陽極炭塊的脫落現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，頂面邊部設(shè)有倒角，頂面上均勻分布有一排或兩排炭碗，每排炭碗沿陽極炭塊縱向排列，由3 5個(gè)炭碗組成；其特征在于炭碗之間設(shè)有凹槽，陽極炭塊底部設(shè)有溝槽；其中凹槽底部設(shè)有通孔與陽極炭塊底部的溝槽連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于當(dāng)陽極炭塊頂面上設(shè)有一排炭碗時(shí)，相鄰兩個(gè)炭碗之間設(shè)有橫向凹槽；當(dāng)陽極炭塊頂面上設(shè)有兩排炭碗時(shí)，在兩排炭碗之間設(shè)有縱向凹槽，或者同一排的相鄰兩個(gè)炭碗之間設(shè)有橫向凹槽，或同時(shí)設(shè)有上述兩種凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于所述的溝槽位于每個(gè)凹槽在陽極炭塊底面相對應(yīng)的位置；每個(gè)凹槽底部設(shè)有至少一個(gè)通孔與該凹槽相對應(yīng)的溝槽連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于橫向凹槽的軸線與陽極炭塊的縱向軸線垂直，橫向凹槽的軸線位于陽極炭塊縱向方向上的相鄰兩個(gè)炭碗正中，橫向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)長邊上的倒角處；縱向凹槽的軸線與陽極炭塊的軸線平行；縱向凹槽位于陽極炭塊縱向方向上的相鄰兩排炭碗正中，縱向凹槽的兩端通到陽極炭塊兩個(gè)短邊上的倒角處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于所述的溝槽的頂部距陽極炭塊頂部高度為20 50cm，溝槽的底部通到陽極炭塊的底表面，各溝槽的寬度為1. 0 3. 5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于所述的凹槽的橫截面為倒置的等腰三角形或倒置的等腰梯形，凹槽高度為3 IOcm ；當(dāng)凹槽的橫截面為倒置的等腰三角形時(shí)，該凹槽頂面的寬度為3 IOcm;當(dāng)凹槽的橫截面為倒置的等腰梯形時(shí)，該凹槽的頂面寬度為5 10cm，底面的寬度為3 8cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于所述的通孔在凹槽底部，且其縱軸線與陽極炭塊底面垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于所述的通孔分為小通孔和大通孔，小通孔的橫截面為圓形、或橢圓形、或方形或長方形，面積為3 18cm2，其中當(dāng)小通孔的橫截面為方形或長方形時(shí)，該方形或長方形的四個(gè)角為圓角； 大通孔的橫截面為長方形，面積為18 500cm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊，其特征在于當(dāng)通孔的長度與陽極炭塊的長度相同時(shí)，通孔與溝槽連接在一起，將一個(gè)陽極炭塊在縱向斷開形成兩個(gè)相同的小陽極炭塊。
10.權(quán)利要求1所述的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊的制備方法，其特征在于采用振動(dòng)成型法或模壓成型法制作陽極炭塊生坯；當(dāng)采用振動(dòng)成型法時(shí)，其振模內(nèi)的上部重錘的下表面帶有對應(yīng)的凸起；當(dāng)采用模壓成型法時(shí)，其壓模內(nèi)的上模芯的下表面帶有對應(yīng)的凸起；在振動(dòng)成型或模壓成型時(shí)在陽極炭塊生坯上制成炭碗、凹槽和高度在 20 50cm的深孔；陽極炭塊生坯出模并冷卻后，置入焙燒爐焙燒到1100 1300°C，制成頂部帶有炭碗、深孔和凹槽的陽極炭塊焙燒體；再在陽極炭塊焙燒體底部物理切割開設(shè)溝槽， 并使溝槽與深孔或者槽形通道連通，形成通孔，制成帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊；所述的對應(yīng)的凸起是指與陽極炭塊上的炭碗、凹槽和通孔位置相應(yīng)的凸起結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊及其制備方法，頂面邊部設(shè)有倒角，頂面上均勻分布有一排或兩排炭碗，每排炭碗沿陽極炭塊縱向排列，由3～5個(gè)炭碗組成；其中炭碗之間設(shè)有凹槽，陽極炭塊底部設(shè)有溝槽，凹槽底部設(shè)有通孔與陽極炭塊底部的溝槽連通。制備方法是采用帶有對應(yīng)的凸起的振模或壓模用振動(dòng)成型法或模壓成型法制成炭塊，再焙燒后切割出溝槽制成。本發(fā)明的帶有排氣通道的異形結(jié)構(gòu)鋁電解槽陽極炭塊具有制作工藝簡便，工作效率高等特點(diǎn)，經(jīng)過試驗(yàn)，采用該陽極炭塊能夠降低槽電壓，陽極產(chǎn)生的氣體排放暢通均勻，氣體的逸出對陰極鋁液波動(dòng)影響明顯減少。
文檔編號(hào)C25C3/12GK102345141SQ20111026065
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者馮乃祥 申請人:馮乃祥