一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，包括有炭塊本體（15），炭塊本體（15）的頂部設(shè)有炭塊上部T形連接凸頭（19），炭塊上部T形連接凸頭（19）的兩側(cè)設(shè)有T形連接凸頭承力肩（17），底部設(shè)有與炭塊上部T形連接凸頭（19）配合使用的炭塊下部T形連接凹槽（11），炭塊下部T形連接凹槽（11）的底部設(shè)有T形連接凹槽鉤承力肩（18）。本實用新型通過與機械式連接鋼爪配合使用后具有無殘極產(chǎn)生，使陽極炭塊的利用率由傳統(tǒng)的70～80%，提高到100%，可降低電解鋁的生產(chǎn)成本，電解槽工況穩(wěn)定，電損相對較低，節(jié)約熱能的有益效果。
【專利說明】
一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種鋁電解槽陽極結(jié)構(gòu)，特別是一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電解鋁工業(yè)，均采用預(yù)焙陽極生產(chǎn)電解鋁。預(yù)焙陽極一般為長方體，具有穩(wěn)定的幾何形狀，以石焦油、瀝青焦為骨料，以煤瀝青為粘結(jié)劑，根據(jù)電解槽電流的大小和工藝的不同而有不同的尺寸，其電流密度一般在0.68-0.9A/cm2范圍內(nèi)，每個炭塊使用周期一般在23-30天。
[0003]現(xiàn)有的預(yù)焙陽極電解鋁生產(chǎn)中，陽極鋼爪與陽極炭塊全部采用磷生鐵澆鑄式連接，在預(yù)焙陽極炭塊導(dǎo)電方向的上表面設(shè)有2-4個直徑為160-180mm，深為80-110mm的圓槽，俗稱炭碗，在陽極組裝時，炭碗用來安放陽極爪頭，用磷生鐵將陽極爪頭澆鑄在炭碗中，鋼爪頭和鋁導(dǎo)電桿通過鋁鋼爆炸焊連接，這樣陽極導(dǎo)電桿和陽極炭塊連為一體，組成陽極炭塊組，澆鑄式預(yù)焙陽極炭塊組是現(xiàn)代預(yù)焙電解槽目前使用的唯一陽極材料。
[0004]在電解鋁生產(chǎn)過程中，炭陽極與氧化鋁電解分解出來的氧氣在高溫下不斷反應(yīng)，釋放二氧化碳?xì)怏w而不斷消耗，需要定時更換，更換下來的炭塊行業(yè)中稱之為陽極殘極。預(yù)焙鋁電解生產(chǎn)必定產(chǎn)生大量陽極殘極，無殘極產(chǎn)生是上世紀(jì)60?70年代，預(yù)焙鋁電解工藝成熟已來一直沒有實現(xiàn)的行業(yè)夢想。
[0005]現(xiàn)目前對傳統(tǒng)的陽極殘極的處理方式是在陽極組裝車間，將導(dǎo)電桿連接的殘極打碎脫落后，再將磷生鐵澆筑的陽極鋼碗打碎脫落后的鋁導(dǎo)電桿用于新的炭塊，如此循環(huán)使用，由此造成了炭塊的更換過程費時費力，同時，陽極殘極上的大量熱量也被帶走，得不到利用，而新的陽極插入電解槽時需要對炭塊和鋼爪重新加熱到一定溫度后才能正常導(dǎo)電，造成了熱量浪費，降低了電解效率。
[0006]且一般情況下陽極殘極的產(chǎn)生量為鋁錠產(chǎn)量的10-15%，由此產(chǎn)生了極大的浪費，按現(xiàn)在我國年產(chǎn)2600-2700萬噸電解鋁計算，陽極殘極高達(dá)260-390萬噸/年，按照陽極炭塊2700元/噸價值計算每年浪費的陽極炭塊價值達(dá)百億元，全世界的浪費更多，陽極殘極長時間在電解槽的熔融電解質(zhì)中浸泡，而陽極炭素本身有25-27%的孔隙率，殘極體內(nèi)吸附了大量的電解質(zhì)，電解質(zhì)的主要成分是氟化鹽，含有大量氟化鹽的陽極殘極對環(huán)境的污染十分嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于，提供一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)。本實用新型通過與機械式連接鋼爪配合使用后具有無殘極產(chǎn)生，使陽極炭塊的利用率由傳統(tǒng)的70?80%，提高到100%，可降低電解鋁的生產(chǎn)成本，電解槽工況穩(wěn)定，電損相對較低，節(jié)約熱能的特點。
[0008]本實用新型的技術(shù)方案:一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，包括有炭塊本體，炭塊本體的頂部設(shè)有炭塊上部T形連接凸頭，炭塊上部T形連接凸頭的兩側(cè)設(shè)有T形連接凸頭承力肩，底部設(shè)有與炭塊上部T形連接凸頭配合使用的炭塊下部T形連接凹槽，炭塊下部T形連接凹槽的底部設(shè)有T形連接凹槽鉤承力肩。
[0009]前述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，所述炭塊本體兩側(cè)的頂部為陽極雙肩上表面，兩側(cè)的陽極雙肩上表面分別向下傾斜，呈八字形狀，炭塊本體的底面與陽極雙肩上表面平行。
[0010]前述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，所述陽極雙肩上表面向下傾斜的角度為5-20°。
[0011]前述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，所述陽極雙肩上表面向下傾斜的角度為8-10°。
[0012]前述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，所述炭塊本體兩側(cè)的頂部的陽極雙肩上表面的外側(cè)設(shè)有水平承力肩。
[0013]本實用新型的有益效果:本實用新型通過在炭塊本體的上方設(shè)置炭塊上部T形連接凸頭，并在炭塊本體的底部設(shè)置與炭塊上部T形連接凸頭配合使用的炭塊下部T形連接凹槽，使用時先將燒損后的舊陽極炭塊從機械式連接鋼爪上取下，取新的炭塊本體連接在機械式連接鋼爪上，然后將舊陽極炭塊的炭塊上部T形連接凸頭插入新炭塊本體的炭塊下部T形連接凹槽內(nèi)，實現(xiàn)陽極炭塊以新極帶老極連接使用，無殘極產(chǎn)生，使陽極的利用率由原來的70?80%提升至100%，降低了電解生產(chǎn)的成本。同時，本實用新型不存在過薄的陽極炭塊，就不存在導(dǎo)電不均的情況出現(xiàn)，因此，工況很穩(wěn)定，電損也相對較低。同時，本實用新型與機械式連接鋼爪配合使用時，不需要將舊陽極炭塊和鋼爪帶到組裝車間進(jìn)行連接，在電解車間電解槽旁即可實現(xiàn)連接，減少炭塊本體上的熱量散失(實踐證明，陽極炭塊更換過程中陽極炭塊組的熱量散失約為20%)，節(jié)約了熱能。此外，本實用新型通過將炭塊本體兩側(cè)頂部的陽極雙肩上表面設(shè)置成向下傾斜的八字形狀，當(dāng)新的炭塊本體和舊陽極炭塊連接形成新的陽極炭塊組再次使用時，新的炭塊本體和舊陽極炭塊的連接面是從兩側(cè)向中間逐漸被損耗掉，避免連接處的舊陽極炭塊脫落后掉入鋁液中影響正常生產(chǎn)，進(jìn)一步提高了電解槽的工況穩(wěn)定性。另外，本實用新型通過在炭塊本體兩側(cè)頂端的陽極雙肩上表面的外側(cè)設(shè)置水平承力肩，當(dāng)炭塊運輸時，重疊在上層的炭塊的重力沿豎直方向壓在下層的炭塊上，避免運輸過程中上層炭塊的底部因受到較大的沿底面垂直方向的力后損壞炭塊，保證了炭塊的運輸安全。綜上所述，本實用新型通過與機械式連接鋼爪配合使用后具有無殘極產(chǎn)生，使陽極炭塊的利用率由傳統(tǒng)的70?80%，提高到100%，可降低電解鋁的生產(chǎn)成本，電解槽工況穩(wěn)定，電損相對較低，節(jié)約熱能的有益效果。
【附圖說明】
[0014]附圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖2為本實用新型與機械式連接鋼爪配合使用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記說明:1_陽極鋁導(dǎo)桿插銷孔，2-陽極鋁導(dǎo)桿，3-鋁鋼爆炸焊復(fù)合板，4-機械式鋼爪橋腳，5-機械式鋼爪t形緊固螺栓，6-機械式鋼爪t形緊固栓螺母，7-熱變形補償墊，8-t形螺栓橫向鎖緊螺栓，9-機械式鋼爪底板，10-炭塊與鋼爪連接面，11-炭塊下部T形連接凹槽，12-t形螺栓底部橫梁，13-陽極雙肩上表面，14-緊固栓，15-炭塊本體，16-舊陽極炭塊，17-T形連接凸頭承力肩，18-T形連接凹槽鉤承力肩，19-炭塊上部T形連接凸頭，20-水平承力肩。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但并不作為對本實用新型限制的依據(jù)。
[0018]本實用新型的實施例:
[0019]實施例:一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，如附圖1所示，包括有炭塊本體15，炭塊本體15的頂部設(shè)有炭塊上部T形連接凸頭19，炭塊上部T形連接凸頭19的兩側(cè)設(shè)有T形連接凸頭承力肩17，底部設(shè)有與炭塊上部T形連接凸頭19配合使用的炭塊下部T形連接凹槽11，炭塊下部T形連接凹槽11的底部設(shè)有T形連接凹槽鉤承力肩18。
[0020]所述炭塊本體15兩側(cè)的頂部為陽極雙肩上表面13，兩側(cè)的陽極雙肩上表面13分別向下傾斜，呈八字形狀，炭塊本體15的底面與陽極雙肩上表面13平行。
[0021]所述陽極雙肩上表面13向下傾斜的角度為5-20°(優(yōu)選的是8-10°)。
[0022]所述炭塊本體15兩側(cè)的頂部的陽極雙肩上表面13的外側(cè)設(shè)有水平承力肩20。
[0023]本實用新型使用時，如附圖2所示，炭塊本體15連接在機械式連接鋼爪上，機械式連接鋼爪包括有機械式鋼爪底板9，機械式鋼爪底板9的上方連接有機械式鋼爪橋腳4，機械式鋼爪橋腳4的上方經(jīng)鋁鋼爆炸焊復(fù)合板3連接有陽極鋁導(dǎo)桿2用于導(dǎo)電，陽極鋁導(dǎo)桿2上設(shè)有陽極鋁導(dǎo)桿插銷孔I。所述機械式鋼爪底板9的兩側(cè)設(shè)有活動槽，活動槽中設(shè)有機械式鋼爪t形緊固螺栓5，機械式鋼爪t形緊固螺栓5的底部設(shè)有t形螺栓底部橫梁12，t形螺栓底部橫梁12位于活動槽的下方，連接時炭塊本體15的炭塊上部T形連接凸頭19位于兩側(cè)的械式鋼爪t形緊固螺栓5之間，t形螺栓底部橫梁12扣住新炭塊的炭塊本體15的T形連接凸頭承力肩17，機械式鋼爪t形緊固螺栓5的兩端穿出活動槽后，在其上端的穿出段上設(shè)有機械式鋼爪t形緊固栓螺母6用于鎖緊炭塊，機械式鋼爪t形緊固栓螺母6的下方設(shè)有熱變形補償墊7，鎖緊炭塊后擰緊機械式鋼爪底板9的兩側(cè)的t形螺栓橫向鎖緊螺栓8將機械式鋼爪t形緊固螺栓5固定，當(dāng)新的炭塊本體15連接在機械式連接鋼爪上以后，將取下的舊陽極炭塊16連接在新的陽極炭塊本體15的下方，連接之前需將舊陽極炭塊16的陽極雙肩上表面13和炭塊上部T形連接凸頭19的上表面(即炭塊與鋼爪連接面10)進(jìn)行打磨去除氧化鋁等雜物，然后用水冷卻舊陽極炭塊16的陽極雙肩上表面13和炭塊上部T形連接凸頭19的上表面，使其降溫至50-150°C左右，然后先在降溫后的舊陽極炭塊16的陽極雙肩上表面13和炭塊上部T形連接凸頭19的上表面上涂上一層煤焦油，再覆蓋一層以瀝青為粘接劑，以瀝青和石墨(其中瀝青5-30%、石墨70-95%)組成的炭塊粘接導(dǎo)電料，然后將舊陽極炭塊16的炭塊上部T形連接凸頭19與安裝于陽極鋼爪上的新陽極炭塊15的炭塊下部T形連接凹槽11插接，插接之后，在新陽極炭塊15的T形連接凹槽鉤承力肩18與舊陽極炭塊16的T形連接凸頭承力肩17之間形成的間隙內(nèi)填入泥狀緊固料(鋼鐵行業(yè)中所用的炮泥)，利用舊陽極炭塊16自身的高溫使泥狀緊固料迅速凝固后形成緊固栓14，既得新的陽極炭塊組;最后將得到的新的陽極炭塊組插回電解槽內(nèi)繼續(xù)工作，即實現(xiàn)無陽極殘極產(chǎn)生的預(yù)焙鋁電解生產(chǎn)。
【主權(quán)項】
1.一種預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括有炭塊本體(15)，炭塊本體(15)的頂部設(shè)有炭塊上部T形連接凸頭(19)，炭塊上部T形連接凸頭(19)的兩側(cè)設(shè)有T形連接凸頭承力肩(17)，底部設(shè)有與炭塊上部T形連接凸頭(19)配合使用的炭塊下部T形連接凹槽(11)，炭塊下部T形連接凹槽(11)的底部設(shè)有T形連接凹槽鉤承力肩(18)。2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述炭塊本體(15)兩側(cè)的頂部為陽極雙肩上表面(13)，兩側(cè)的陽極雙肩上表面(13)分別向下傾斜，呈八字形狀，炭塊本體(15)的底面與陽極雙肩上表面(13)平行。3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述陽極雙肩上表面(13)向下傾斜的角度為5-20°。4.如權(quán)利要求3所述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述陽極雙肩上表面(13)向下傾斜的角度為8-10°。5.如權(quán)利要求2所述的預(yù)焙鋁電解槽無殘極產(chǎn)生的陽極炭塊結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述炭塊本體(15)兩側(cè)的頂部的陽極雙肩上表面(13)的外側(cè)設(shè)有水平承力肩(20)。
【文檔編號】C25C3/12GK205556802SQ201620143324
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發(fā)明人】鄒建明
【申請人】周俊和, 杜艷華