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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明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(gè)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(gè)直徑為160-180mm，深為80-110mm的圓槽，俗稱炭碗，在陽極組裝時(shí)，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(shí)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(shí)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(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)，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(shí)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(fèi)，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(fèi)，按現(xiàn)在我國年產(chǎn)2600-2700萬噸電解鋁計(jì)算，陽極殘極高達(dá)260-390萬噸/年，按照陽極炭塊2700元/噸價(jià)值計(jì)算每年浪費(fèi)的陽極炭塊價(jià)值達(dá)百億元，全世界的浪費(fèi)更多，陽極殘極長時(shí)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]本發(fā)明的目的在于，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)，本發(fā)明通過與機(jī)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(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的技術(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]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明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(shí)先將燒損后的舊陽極炭塊從機(jī)械式連接鋼爪上取下，取新的炭塊本體連接在機(jī)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(shí)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(shí)，本發(fā)明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(shí)，本發(fā)明與機(jī)械式連接鋼爪配合使用時(shí)，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(shí)現(xiàn)連接，減少炭塊本體上的熱量散失(實(shí)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，本發(fā)明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(shí)，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，本發(fā)明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(yùn)輸時(shí)，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(yùn)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(yùn)輸安全。綜上所述，本發(fā)明通過與機(jī)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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖2為本發(fā)明與機(jī)械式連接鋼爪配合使用時(shí)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(jī)械式鋼爪橋腳，5-機(jī)械式鋼爪t形緊固螺栓，6-機(jī)