專利名稱：鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陽極側(cè)部導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)，用來及時(shí)排出陽極底掌生成的氣體。
背景技術(shù)：
鋁電解槽在電解的過程中，陽極底掌會(huì)生成大量氣體，這些氣體聚集在底掌，并形成一定厚度的氣泡層，由于氣體電阻率較大，氣泡層的存在使得陽極過電壓較大，另外厚氣泡層也加大了鋁液二次反應(yīng)的機(jī)會(huì)，降低了電流效率。如果能夠通過優(yōu)化陽極結(jié)構(gòu)來降低氣泡層厚度，極間電壓和陽極過電壓將會(huì)降低，噸鋁直流電耗也會(huì)隨著降低，最終可實(shí)現(xiàn)鋁電解節(jié)能降耗。目前國內(nèi)外對陽極結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究主要是集中在開槽陽極，有人[1_5]對開槽陽極在生產(chǎn)中的開發(fā)、制造以及應(yīng)用等方面做了相關(guān)研究，肖偉峰Μ在200kA和SOkA兩 個(gè)系列的電解槽上對開槽陽極進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，國外還有人m利用實(shí)驗(yàn)研究方法對電解槽內(nèi)開槽陽極底掌氣泡分布以及氣體電阻率進(jìn)行研究。由于底掌氣泡較多，且電解液粘性力以及和氣體間的表面張力對氣泡運(yùn)動(dòng)影響較大，所以氣體很難經(jīng)過細(xì)長的溝槽排到側(cè)部電解液中，這樣也使得開槽陽極在工業(yè)應(yīng)用中槽電壓只下降50mV，效果一般。高得金和秦曉明等人[8_9]利用在陽極上穿孔的方式來促進(jìn)陽極底部氣體的排除，但沒有確定具體尺寸以及氣孔位置，也沒有進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。田應(yīng)甫等人[1°]對穿孔陽極進(jìn)行最優(yōu)化研究，確定了穿孔的大小和具體位置，并將穿孔陽極進(jìn)行工業(yè)推廣試驗(yàn)，效果良好，但在試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)孔中上層電解質(zhì)結(jié)殼堵塞陽極穿孔的現(xiàn)象，一定程度上影響了氣體的正常排出。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]Meier Markus ff, Perruchoud RC, Fischer W K. Production and performanceof slotted anodes. Light Metals. 2007，277-82。[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]肖偉峰.預(yù)焙開槽陽極在鋁電解槽的工業(yè)試驗(yàn).2007中國國際鋁冶金技術(shù)論壇論文匯編.2007:361-365。[7] J. J. J. Chen, K. X. Qian, J. C. Zhao. Resistance Due to the Presence ofBubbles in an Electrolytic Cell with a Grooved Anode. Chemical EngineeringResearch and Design. 2001, 383-388。[8]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。[9]秦曉明.鋁電解用帶排氣孔陽極.CN101348923. 2009_01_21。[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)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能促進(jìn)陽極底部氣體逸出，又能避免氣體直接與空氣接觸，減少氣體散熱，同時(shí)避免氣體對陽極上部保溫層的破壞，間接降低陽極散熱的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)。為了解決上述技術(shù)問題，本提供的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，包括陽極炭塊，設(shè)在陽極炭塊上的多條縱向?qū)饪?，所述的縱向 導(dǎo)氣孔的頂部密封，在所述的陽極炭塊的側(cè)部設(shè)有貫通所述的縱向?qū)饪缀退龅年枠O炭塊的側(cè)壁外部的側(cè)部排氣孔。所述的側(cè)部排氣孔水平設(shè)置或出口向上傾斜設(shè)置。相鄰的所述的側(cè)部排氣孔平行設(shè)置或交錯(cuò)設(shè)置。所述的側(cè)部排氣孔的孔徑與跟其連通的所述的縱向?qū)饪椎目讖较嗟?。每個(gè)所述的縱向?qū)饪卓v向排列設(shè)有2 3個(gè)所述的側(cè)部排氣孔。采用上述技術(shù)方案的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，普通陽極底掌的氣體需克服液體粘性阻力和氣液間表面張力才能從陽極炭塊的側(cè)部逸出，因此在普通陽極底部會(huì)聚集一定厚度的氣泡層，這增加了電解槽的槽電壓，本發(fā)明利用縱向穿孔橫向排氣的陽極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可大大降低陽極底部氣泡層厚度，降低槽電壓，有效實(shí)現(xiàn)鋁電解槽的節(jié)能降耗。 對于常規(guī)穿孔陽極，孔內(nèi)氣體只能從頂部冒出，氣體直接與外界接觸，冷熱空氣形成對流，散熱較大，孔內(nèi)電解質(zhì)易結(jié)殼，使得排氣孔堵塞，最終影響排氣效果。本發(fā)明中每個(gè)縱向?qū)饪讉?cè)部設(shè)有2 3個(gè)側(cè)部排氣孔，這就使得縱向?qū)饪變?nèi)氣體通過側(cè)部排氣孔從陽極炭塊側(cè)部逸出，避免陽極氣體與外部冷空氣直接接觸，降低散熱，有效解決排氣孔堵塞問題。常規(guī)穿孔陽極的應(yīng)用必須外加導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)，為了保護(hù)導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)和鋼爪必須嚴(yán)格控制殘極厚度。雖然可以降低電耗，但這增加了電解鋁的碳素消耗，使得生產(chǎn)成本無法顯著降低。本發(fā)明只需對陽極炭塊鉆孔，無需外部導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)，因此不用對殘極厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制。這節(jié)省了導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)成本以并避免了碳素浪費(fèi)，可有效降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明可促進(jìn)陽極底部氣體排出，有效降低陽極氣泡層厚度，降低槽電壓，實(shí)現(xiàn)大幅的節(jié)能降耗。本發(fā)明避免孔內(nèi)氣體與外界冷空氣直接接觸，有效降低散熱，防止穿孔內(nèi)電解質(zhì)凝結(jié)并發(fā)生堵塞現(xiàn)象，這樣就保證了孔內(nèi)氣體流動(dòng)通暢，使節(jié)能效果實(shí)現(xiàn)最大化。相比其他穿孔結(jié)構(gòu)，本發(fā)明無需外加導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)，因此殘極厚度也不會(huì)因?qū)饨Y(jié)構(gòu)的存在而增加，這就有效降低了在導(dǎo)氣結(jié)構(gòu)和碳素方面的成本投入。綜上所述，本發(fā)明是一種能促進(jìn)陽極底部氣體逸出，又能避免氣體直接與空氣接觸，減少氣體散熱，同時(shí)避免氣體對陽極上部保溫層的破壞，間接降低陽極散熱的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)。


圖I是側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)主視局部剖面圖。
圖2是側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)俯視局部剖面圖。圖3是側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)右視剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參見圖I、圖2和圖3，在陽極炭塊2上設(shè)有多條縱向?qū)饪?，縱向?qū)饪?的頂部密封，在陽極炭塊2的側(cè)部設(shè)有貫通縱向?qū)饪?和陽極炭塊2的側(cè)壁外部的側(cè)部排氣孔1，每個(gè)縱向?qū)饪?縱向排列設(shè)有2 3個(gè)側(cè)部排氣孔1，側(cè)部排氣孔I水平設(shè)置或出口向上傾斜設(shè)置，相鄰的側(cè)部排氣孔I平行設(shè)置或交錯(cuò)設(shè)置，側(cè)部排氣孔I的孔徑與跟其連通的所述的縱向?qū)饪?的孔徑相等。實(shí)施例 在陽極炭塊2加工階段，沿陽極炭塊2長度方向等距離鉆兩排貫穿陽極的縱向?qū)饪?，每排4 7個(gè)，孔徑IOmm 30mm，然后在陽極炭塊2的側(cè)部的縱向?qū)饪?對應(yīng)處鉆2 3排平行或交錯(cuò)排列的側(cè)部排氣孔I，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整側(cè)部排氣孔I的傾角(出口向上傾斜或水平)，側(cè)部排氣孔I的孔徑與縱向?qū)饪?的孔徑相等，同時(shí)保證側(cè)部排氣孔I與縱向?qū)饪?相通，縱向?qū)饪?的頂部密封，參見圖I、圖2和圖3，陽極炭塊2設(shè)有5個(gè)縱向?qū)饪?和2排水平的側(cè)部排氣孔I。換極前必須保證所有排氣孔的通暢，以防局部堵塞影響整體排氣效果。
權(quán)利要求
1.一種鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，包括陽極炭塊(2)，設(shè)在陽極炭塊(2)上的多條縱向?qū)饪?3)，其特征是所述的縱向?qū)饪?3)的頂部密封，在所述的陽極炭塊(2)的側(cè)部設(shè)有貫通所述的縱向?qū)饪?3)和所述的陽極炭塊(2)的側(cè)壁外部的側(cè)部排氣孔(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，其特征是所述的側(cè)部排氣孔(I)水平設(shè)置或出口向上傾斜設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，其特征是相鄰的所述的側(cè)部排氣孔(I)平行設(shè)置或交錯(cuò)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，其特征是所述的側(cè)部排氣孔(I)的孔徑與跟其連通的所述的縱向?qū)饪?3)的孔徑相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，其特征是每個(gè)所述的縱向?qū)饪注强v向排列設(shè)有2 3個(gè)所述的側(cè)部排氣孔⑴。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)，包括陽極炭塊(2)，設(shè)在陽極炭塊(2)上的多條縱向?qū)饪?3)，所述的縱向?qū)饪?3)的頂部密封，在所述的陽極炭塊(2)的側(cè)部設(shè)有貫通所述的縱向?qū)饪?3)和所述的陽極炭塊(2)的側(cè)壁外部的側(cè)部排氣孔(1)。本發(fā)明是一種能促進(jìn)陽極底部氣體逸出，又能避免氣體直接與空氣接觸，減少氣體散熱，同時(shí)避免氣體對陽極上部保溫層的破壞，間接降低陽極散熱的鋁電解用側(cè)部導(dǎo)氣陽極結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C25C3/12GK102943285SQ20121051263
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者李賀, 韋隆和, 李賀松 申請人:長沙蔡風(fēng)節(jié)能科技有限公司