專利名稱：鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種陽極結構，特別是涉及一種用來及時排出陽極下生成氣體的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構。
背景技術：
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，會增加極距區電解質層的電阻率和陽極過電壓，如果能將氣泡及時排出陽極底掌，使氣泡層減薄，可降低極距區電解質層的電阻率和陽極過電壓，進而實現鋁電解槽的節能降耗。國內外對新型陽極排氣結構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系列中的試驗與應用，國內外[3_7]研究了開槽陽極的制作、開槽方式、在鋁電解槽中的應用，從應用效果來看，可以降低50mV槽電壓，可見節能效果一般，主要是因為開槽的頂部仍然聚集了大量的氣泡，不能及時逸出電解質，勢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，并沒有在工業中開展試驗。田應甫_等人確定了穿孔的位置和尺寸，并在工業試驗中取得了良好的效果，但試驗中出現了穿孔中電解質結殼并堵塞排氣孔的現象，因此需要研究出更好的排氣結構。參考文獻[I]張瑞生，馬淑珍.預焙溝槽陽極在300kA鋁電解槽上的試驗與應用.有色冶金節能.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用與研究.鋁鎂通訊·2009， (3):12-14。[4]石良生.鋁電解用預焙陽極開槽問題.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.淺談開槽陽極對鋁電解生產的幾點影響.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塊· CN201031260. 2008-03-05。[10]田應甫，汪航·鋁電解用穿孔陽極.CN201598340U. 2010-10-06。

發明內容
本發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氣及集氣型陽極結構。為了解決上述技術問題，本發明提供的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，包括陽極炭塊和設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有至少一條導氣溝槽及蓋住所述的導氣溝槽的導氣溝槽蓋板，多條所述的陽極穿孔與所述的導氣溝槽連通，所述的導氣溝槽連接有排氣管。所述的排氣管安置在所述的導氣溝槽蓋板上與所述的導氣溝槽連通。所述的導氣溝槽為二條。所述的陽極炭塊的上部設有蓋住所述的導氣溝槽蓋板和所述的導氣溝槽的結殼
保溫層。所述的導氣溝槽的長、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。采用上述技術方案的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，提出了在上部布置集氣管的方式來排除氣體的結構，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向外的散熱，阻止其形成結殼，或形成較薄的結殼，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壓降，本發明采用在陽極中穿孔、在陽極上部集氣的導氣方式來減薄陽極底掌氣泡層厚度，進而實現鋁電解槽的節能降耗。為了防止熔融電解質在穿孔中結殼，影響排氣效果，本發明將每個穿孔中的氣體集中在一個溝槽中，并對溝槽做好保溫措施，這樣減少了穿孔中氣體通過管壁散熱，同時也減少甚至壁面了管內氣體與外部冷空氣對流換熱，這就提高了穿孔中電解質溫度，有效防止其結殼并堵塞穿孔。根據現場實例發現陽極炭塊上部低溫部分對孔內電解液有一定冷卻作用，本發明在集氣后的排氣出口設置一個調節閥，根據不同工況調節排氣口局部阻力，因此可在集氣管內形成正壓力，可將孔內液面適當壓低，使得孔內電解液面低于陽極側部液面，降低陽極對電解液的冷卻效果。這就從另一方面降低了孔內結殼的可能性，氣體能及時順利地從孔內排出，使陽極底掌的氣泡層厚度進一步降低。發明的優點和積極效果I、本發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，實現大幅度的節能降耗；2、在陽極上部布置溝槽能減少穿孔中電解質對外的散熱，能有效阻止電解質在穿孔中凝固并結殼，可增大排氣的通暢性；3、本發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氣及集氣型陽極結構。


圖I是帶導氣及集氣結構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。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明。 參見圖I、圖2和圖3，在陽極炭塊5的上部設有二條導氣溝槽3及蓋住導氣溝槽3的導氣溝槽蓋板4,導氣溝槽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安置在導氣溝槽蓋板4上與導氣溝槽3連通，陽 極炭塊5的上部設有蓋住導氣溝槽蓋板4和導氣溝槽3的結殼保溫層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的頂部凸臺上制作兩道導氣溝槽3，每條導氣溝槽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。陽極加工時在導氣溝槽3內等距離鉆5個直徑為20 30mm的貫穿陽極底掌的陽極穿孔6，換極后在導氣溝槽3上部蓋上比導氣溝槽3的長寬略大的導氣溝槽蓋板4，并在導氣溝槽蓋板4上制作一個排氣管2，在導氣溝槽蓋板4上部設有厚度為6cm的氧化鋁結殼層作為結殼保溫層1，這就保證了它的密封性以及保溫效果。
權利要求
1.一種鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，包括陽極炭塊(5)和設在陽極炭塊(5)上的多條陽極穿孔￠)，其特征是在所述的陽極炭塊(5)的上部設有至少一條導氣溝槽(3)及蓋住所述的導氣溝槽(3)的導氣溝槽蓋板(4)，多條所述的陽極穿孔(6)與所述的導氣溝槽(3)連通，所述的導氣溝槽(3)連接有排氣管(2)。
2.根據權利要求I所述的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，其特征是所述的排氣管(2)安置在所述的導氣溝槽蓋板(4)上與所述的導氣溝槽(3)連通。
3.根據權利要求I或2所述的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，其特征是所述的導氣溝槽(3)為二條。
4.根據權利要求I或2所述的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，其特征是所述的陽極炭塊(5)的上部設有蓋住所述的導氣溝槽蓋板(4)和所述的導氣溝槽(3)的結殼保溫層⑴。
5.根據權利要求I或2所述的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，其特征是所述的導氣溝槽⑶的長、寬、深分別為1065 1070mm、40 45mm和30 40mm。
6.根據權利要求I或2所述的鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，其特征是所述的陽極穿孔(6)的直徑為20 30mm。
全文摘要
本發明公開了一種鋁電解用上部導氣及集氣型陽極結構，包括陽極炭塊(5)和設在陽極炭塊(5)上的多條陽極穿孔(6)，在所述的陽極炭塊(5)的上部設有至少一條導氣溝槽(3)及蓋住所述的導氣溝槽(3)的導氣溝槽蓋板(4)，多條所述的陽極穿孔(6)與所述的導氣溝槽(3)連通，所述的導氣溝槽(3)連接有排氣管(2)。本發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氣及集氣型陽極結構。
文檔編號C25C3/22GK102828201SQ20121033119
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者李賀松, 田應甫, 韋隆和, 張思源 申請人:中南大學