專利名稱：一種能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解鋁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)
鋁電解槽。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)上生產(chǎn)的金屬鋁都是用熔鹽電解法生產(chǎn)的，其專用設(shè)備為內(nèi)襯為碳質(zhì)材料(或氮化硅結(jié)合碳化硅磚)的電解槽，碳質(zhì)內(nèi)襯與鋼制槽殼之間為耐火材料和保溫材料。電解槽的底部內(nèi)襯為其底部安裝有導(dǎo)電鋼棒的碳塊，此碳塊稱為電解槽的陰極碳塊。陰極碳塊與陰極碳塊之間用碳素糊搗固連接，諸多的陰極碳塊和它們之間搗固糊組成電解槽的底部碳陰極。通常工業(yè)電解槽的槽電壓在4. 0 4. 3伏左右，而極距在4. 0 5. 0cm之間。目前工業(yè)鋁電解槽之所以還能大幅度地降低極距使電解槽槽電壓降低的原因在于現(xiàn)行工業(yè)鋁電解槽內(nèi)由于電磁力的作用和陽極氣體從陽極表面和電解質(zhì)熔體中逸出時引起了陰極鋁液面產(chǎn)生很大的波動，如果這種波動的流速和波幅能夠得以降低，那么就可以使目前電解槽的極距和槽電壓降低，從而達(dá)到大幅度降低鋁電解生產(chǎn)電耗的目的。為此，CN200710010523.4提出了一種新型陰極結(jié)構(gòu)的鋁電解槽，這種新型陰極結(jié)構(gòu)的電解槽在工業(yè)上應(yīng)用后確實起到了大幅度地降低鋁電解生產(chǎn)電耗的結(jié)果，但在實踐中也發(fā)現(xiàn)，這種新型陰極結(jié)構(gòu)的電解槽其陰極表面上的凸起結(jié)構(gòu)的高度會逐漸降低，其消耗速度約在2 4cm/年，一般來說這種消耗主要來源于鋁液中鈉的化學(xué)滲透作用時碳陰極表面晶格的侵蝕和破壞，以及而后的陰極鋁液的流動對碳陰極表面的沖刷造成碳陰極表面的脫落而引起的。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種能減緩陰極磨蝕的鋁電解槽，解決陰極表面凸起因受物理、化學(xué)的磨蝕引起的壽命低的問題。 本發(fā)明的鋁電解槽，具有陰極碳塊凸起，具體為在每個陰極碳塊上沿長度方向的邊部加工有凸起結(jié)構(gòu)，稱為長度方向凸起；或在陰極碳塊上部加工與陰極碳塊的長度方向相垂直的凸起，稱為寬度方向凸起；或在陰極碳塊上邊部同時加工長度方向凸起和寬度方向凸起。 各種陰極碳塊凸起的材質(zhì)與陰極碳塊相同，為一體結(jié)構(gòu)。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 長度方向凸起的高度為10 18cm，寬度為5 15cm，位于每個陰極碳塊沿長度方
向的邊部，且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為1 3cm，在砌筑電
解槽時，兩個相鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高
度相等，然后在兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，該耐火材料墻
板的材料為氮碳化硅或高密度鎂磚或鎂鋁尖晶石磚，其中高密度鎂磚的體積密度為2. 6
3. 0g/cm3。這些耐火材料墻板沿與陰極碳塊的長度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度小1 3mm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起長度相等，這些耐火材料墻板的上表面與陰極碳塊邊部長度方向凸起上表面高度一樣或高于陰極碳塊長度方向凸起的上表面1 5cm。 在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起，該整體長度方向凸起的橫截面可以為矩形也可以是梯形，也可以是矩形和梯形的復(fù)合形狀。每個陰極碳塊上，該整體長度方向凸起的數(shù)量為2 8個，當(dāng)整體長度方向凸起數(shù)為2個時，每兩個整體長度方向凸起之間的距離為10 20cm。當(dāng)整體長度方向凸起數(shù)為3 8個時，除陽極中縫下邊兩個整體長度方向凸起之間的距離為10 20cm外，其它整體長度方向凸起之間的距離為5 20cm。 當(dāng)長度方向凸起和寬度方向凸起同時存在時，寬度方向凸起位于上述的兩個整體長度方向凸起之間。寬度方向凸起與陰極碳塊為一個整體，在每個陰極碳塊上，寬度方向凸起與其相鄰的整體長度方向凸起之間的距離為5 10cm。對于一個整體電解槽而言，位于出鋁口端的陰極碳塊邊部不設(shè)置寬度方向凸起。與上述的整體長度方向凸起相似，寬度方向凸起的橫截面為矩形，或梯形，或兩者的組合，寬度方向凸起的寬度為15 35cm。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為氮碳化硅耐火板或高密度鎂磚或鎂鋁尖晶石板。其中高密度鎂磚的體積密度為2. 6 3. 0g/cm3。
當(dāng)鋁電解槽陰極碳塊上只有寬度方向凸起時，每個陰極碳塊上，每兩個寬度方向凸起之間的距離為20 40cm，寬度方向凸起的高度為10 18cm，寬度為18 30cm，長度與陰極碳塊的寬度相一致或小于陰極碳塊的寬度2 6cm。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板同樣為氮碳化硅耐火板或高密度鎂磚或鎂鋁尖晶石板，其中高密度鎂磚的體積密度為2. 6 3. 0g/cm3。所鑲嵌的耐火材料墻板寬度為5 10cm，高度與寬度方向凸起的高度相一致或高于寬度方向凸起1 5cm，長度與寬度方向凸起的長度相一致，或小于寬度方向凸起的長度4 10cm，當(dāng)鑲嵌的耐火材料墻板的長度小于寬度方向凸起時，在耐火材料墻板的兩端再鑲嵌碳磚，使鑲嵌的耐火材料墻板與碳磚的長度之和與寬度方向凸起的長度一致。寬度方向凸起的橫截面可以為矩形也可以是梯形，也可以是矩形和梯形的復(fù)合形狀。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，耐火材料墻板與陰極碳塊凸起構(gòu)成的整體凸起具有減緩鋁液流速、減少鋁液波動、提高電解槽鋁液面穩(wěn)定性的作用，且由于耐火墻板是由抗磨蝕、抗腐蝕的鋁鎂尖晶石或碳氮化硅等材料制成的，不僅對鋁電解過程和鋁的質(zhì)量沒有影響，而且在陰極碳塊凸起被磨蝕后由于耐火材料墻板比碳的電化學(xué)磨蝕性小，耐火材料墻板能繼續(xù)起到減緩鋁液流速的作用。


圖1為陰極碳塊具有長度方向凸起的電解槽俯視圖； 圖2為具有寬度方向凸起的電解槽的俯視圖； 圖3為兼有長度方向和寬度方向凸起的電解槽的俯視圖； 圖4為圖1中A-A剖面示意圖，耐火材料墻板與長度方向凸起高度相等； 圖5為圖1中A-A剖面示意圖，耐火材料墻板比長度方向凸起高； 圖6為圖1中B-B剖面示意5
圖7為圖1中C-C剖面示意圖；
圖8為圖2中D-D剖面示意圖； 圖9為橫截面為梯形的長度方向凸起或?qū)挾确较蛲蛊鸬氖疽鈭D； 圖10為橫截面為矩形和梯形組合形狀的長度方向凸起或?qū)挾确较蛲蛊鸬氖疽?br> 圖； 圖11為橫截面為矩形的長度方向凸起或?qū)挾确较蛲蛊鸬氖疽鈭D。
圖中1側(cè)部斜坡，2長度方向凸起，3耐火材料墻板，4碳素?fù)v固糊，5陰極碳塊，6 陰極鋼棒，7.寬度方向凸起，8槽壁保溫材料，9側(cè)部鋼殼，10澆注耐火材料，11側(cè)部碳塊，12 槽底保溫材料，13底部鋼殼。
具體實施例方式
以下通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電 解槽。 如附圖所示，能減緩陰極磨蝕的鋁電解槽的外部有側(cè)部鋼殼9、底部鋼殼13，緊貼 側(cè)部鋼殼9的為槽壁保溫材料8，槽壁保溫材料8內(nèi)部為側(cè)部碳塊11 (或碳氮化硅磚)，陰 極碳塊5與側(cè)部碳塊11 (或碳氮化硅磚)通過側(cè)部斜坡1連接。電解槽的整體陰極由多塊 陰極碳塊5組成，相鄰兩個陰極碳塊5通過碳素?fù)v固糊4相連，電解槽陰極碳塊5通過陰極 鋼棒6與外部電源連接，在陰極碳塊5底部有槽底保溫材料12，槽底保溫材料12下部為底 部鋼殼13。與普通鋁電解槽不同的是本發(fā)明的電解槽的陰極碳塊5上加工有長度方向凸 起2或?qū)挾确较蛲蛊?，或同時加工有長度方向凸起2和寬度方向凸起7，在兩個相鄰陰極 碳塊凸起中間，碳素?fù)v固糊4的上部安有與陰極碳塊凸起長度相同的耐火材料墻板3，陰極 碳塊凸起與耐火材料墻板3構(gòu)成的整體凸起有降低鋁液流速、保持鋁液穩(wěn)定的作用，耐火 墻板抗磨蝕能夠延長陰極碳塊凸起的壽命，同時防止了鋁液進(jìn)入陰極中縫造成電解槽的早 期破損。 實施例1 本發(fā)明的鋁電解槽結(jié)構(gòu)如圖1、圖5、圖6、圖7、圖ll所示，本發(fā)明的鋁電解槽，在
每個陰極碳塊上沿長度方向的邊部加工有凸起結(jié)構(gòu)，稱為長度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 長度方向凸起的高度為14cm，寬度為10cm，位于每個陰極碳塊沿長度方向的邊
部，且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為2cm，在砌筑電解槽時，兩
個相鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高度相等，然
后在兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，該耐火材料墻板的材料為
氮碳化硅，這些耐火材料墻板沿與陰極碳塊的長度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰
兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度小2mm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起
長度相等，這些耐火材料墻板的上表面與陰極碳塊邊部長度方向凸起上表面高度一樣。 在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向
凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起，該整體長度方向凸起的橫截面為矩形。每個陰極碳塊上，
該整體長度方向凸起的數(shù)量為5個，除陽極中縫下邊兩個整體長度方向凸起之間的距離為
15cm外，其它整體長度方向凸起之間的距離為12cm。
實施例2 本發(fā)明的鋁電解槽結(jié)構(gòu)如圖1、圖5、圖6、圖7、圖9所示，本發(fā)明的鋁電解槽，在每
個陰極碳塊上沿長度方向的邊部加工有凸起結(jié)構(gòu)，稱為長度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 長度方向凸起的高度為18cm，寬度為15cm，位于每個陰極碳塊沿長度方向的邊
部，且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為3cm，在砌筑電解槽時，兩
個相鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高度相等，然
后在兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，該耐火材料墻板的材料為
高密度鎂磚，其中高密度鎂磚的體積密度為2.8g/cm3。這些耐火材料墻板沿與陰極碳塊的
長度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度
小3mm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起長度相等，這些耐火材料墻板的上表面高于陰極
碳塊長度方向凸起的上表面3cm。 在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向 凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起，該整體長度方向凸起的橫截面為梯形。每個陰極碳塊上， 該整體長度方向凸起的數(shù)量為2個，每兩個整體長度方向凸起之間的距離為15cm。
實施例3 本發(fā)明的鋁電解槽結(jié)構(gòu)如圖1、圖5、圖6、圖7、圖10所示，在每個陰極碳塊上沿長 度方向的邊部加工有凸起結(jié)構(gòu)，稱為長度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 長度方向凸起的高度為10cm，寬度為5cm，位于每個陰極碳塊沿長度方向的邊部，
且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為lcm，在砌筑電解槽時，兩個相
鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高度相等，然后在
兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，該耐火材料墻板的材料為鎂鋁
尖晶石磚。這些耐火材料墻板沿與陰極碳塊的長度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰
兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度小lmm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起
長度相等，這些耐火材料墻板的上表面高于陰極碳塊長度方向凸起的上表面5cm。 在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向
凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起，該整體長度方向凸起的橫截面為矩形和梯形的復(fù)合形
狀。每個陰極碳塊上，該整體長度方向凸起的數(shù)量為8個，除陽極中縫下邊兩個整體長度方
向凸起之問的距離為20cm夕卜，其它整體長度方向凸起之間的距離為18cm。 實施例4 本發(fā)明的鋁電解槽結(jié)構(gòu)如圖2、圖8、圖11所示，在陰極碳塊上加工與陰極碳塊的 長度方向相垂直的凸起，稱為寬度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 每個陰極碳塊上，每兩個寬度方向凸起之間的距離為30cm，寬度方向凸起的高度
為14cm，寬度為24cm，長度與陰極碳塊的寬度相一致。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊
寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為氮碳化硅耐火板，所鑲嵌的耐火材料墻板寬
度為8cm，高度與寬度方向凸起的高度相一致，長度與寬度方向凸起的長度相一致。 寬度方向凸起的橫截面為矩形。
實施例5 本發(fā)明的鋁電解槽結(jié)構(gòu)如圖2、圖8、圖9所示，在陰極碳塊上加工與陰極碳塊的長 度方向相垂直的凸起，稱為寬度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 每個陰極碳塊上，每兩個寬度方向凸起之間的距離為40cm，寬度方向凸起的高度
為18cm，寬度為30cm，長度小于陰極碳塊的寬度4cm。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊
寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為高密度鎂磚，高密度鎂磚的體積密度為2. 8g/
cm 所鑲嵌的耐火材料墻板寬度為10cm，高度比寬度方向凸起高3cm，長度小于寬度方向凸
起的長度7cm，在耐火材料墻板的兩端再鑲嵌碳磚，使鑲嵌的耐火材料墻板與碳磚的長度之
和與寬度方向凸起的長度一致。 寬度方向凸起的橫截面是梯形。 實施例6 本發(fā)明的鋁電解槽結(jié)構(gòu)如圖2、圖8、圖IO所示，在陰極碳塊上加工與陰極碳塊的 長度方向相垂直的凸起，稱為寬度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 每個陰極碳塊上，每兩個寬度方向凸起之間的距離為20cm，寬度方向凸起的高度
為10cm，寬度為18cm，長度小于陰極碳塊的寬度6cm。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊
寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為鎂鋁尖晶石板，所鑲嵌的耐火材料墻板寬度
為5cm，高度比寬度方向凸起高度5cm，長度小于寬度方向凸起的長度10cm，在耐火材料墻
板的兩端再鑲嵌碳磚，使鑲嵌的耐火材料墻板與碳磚的長度之和與寬度方向凸起的長度一致。 寬度方向凸起的橫截面是矩形和梯形的復(fù)合形狀。
實施例7 本發(fā)明的鋁電解槽的結(jié)構(gòu)如圖3、圖11所示，在陰極碳塊上邊部同時加工長度方 向凸起和寬度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 長度方向凸起的高度為14cm，寬度為10cm，位于每個陰極碳塊沿長度方向的邊
部，且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為2cm，在砌筑電解槽時，兩
個相鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高度相等，然
后在兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，該耐火材料墻板的材料為
氮碳化硅，這些耐火材料墻板沿與陰極碳塊的長度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰
兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度小2mm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起
長度相等，這些耐火材料墻板的上表面與陰極碳塊邊部長度方向凸起上表面高度一樣。 在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向
凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起，該整體長度方向凸起的橫截面為矩形。每個陰極碳塊上，
該整體長度方向凸起的數(shù)量為5個，除陽極中縫下邊兩個整體長度方向凸起之間的距離為
15cm外，其它整體長度方向凸起之間的距離為12cm。 寬度方向凸起位于上述的兩個整體長度方向凸起之間。寬度方向凸起與陰極碳 塊為一個整體，在每個陰極碳塊上，寬度方向凸起與其相鄰的整體長度方向凸起之間的距離為8cm。對于一個整體電解槽而言，位于出鋁口端的陰極碳塊邊部不設(shè)置寬度方向凸起。 與上述的整體長度方向凸起相似，寬度方向凸起的橫截面為矩形，寬度方向凸起的寬度為 25cm。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為氮 碳化硅耐火板。
實施例8 本發(fā)明的鋁電解槽的結(jié)構(gòu)如圖3、圖9所示，在陰極碳塊上邊部同時加工長度方向 凸起和寬度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 長度方向凸起的高度為18cm，寬度為15cm，位于每個陰極碳塊沿長度方向的邊
部，且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為3cm，在砌筑電解槽時，兩
個相鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高度相等，然
后在兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，該耐火材料墻板的材料為
高密度鎂磚，高密度鎂磚的體積密度為2. 8g/cm3。這些耐火材料墻板沿與陰極碳塊的長
度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度小
3mm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起長度相等，這些耐火材料墻板的上表面高于陰極碳
塊長度方向凸起的上表面3cm。 在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向 凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起，該整體長度方向凸起的橫截面為梯形。每個陰極碳塊上， 該整體長度方向凸起的數(shù)量為2個，每兩個整體長度方向凸起之間的距離為15cm。
寬度方向凸起位于上述的兩個整體長度方向凸起之間。寬度方向凸起與陰極碳塊 為一個整體，在每個陰極碳塊上，寬度方向凸起與其相鄰的整體長度方向凸起之間的距離 為10cm。對于一個整體電解槽而言，位于出鋁口端的陰極碳塊邊部不設(shè)置寬度方向凸起。 與上述的整體長度方向凸起相似，寬度方向凸起的橫截面為梯形，寬度方向凸起的寬度為 35cm。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為體 積密度為2. 8g/cm3的高密度鎂磚。
實施例9 本發(fā)明的鋁電解槽的結(jié)構(gòu)如圖3、圖IO所示，在陰極碳塊上邊部同時加工長度方 向凸起和寬度方向凸起。 緊靠電解槽出鋁端的陰極碳塊的靠近出鋁口的邊部不加工凸起。 長度方向凸起的高度為10cm，寬度為5cm，位于每個陰極碳塊沿長度方向的邊部，
且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為lcm，在砌筑電解槽時，兩個相
鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高度相等，然后在
兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，該耐火材料墻板的材料為鎂鋁
尖晶石磚。這些耐火材料墻板沿與陰極碳塊的長度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰
兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度小lmm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起
長度相等，這些耐火材料墻板的上表面高于陰極碳塊長度方向凸起的上表面5cm。 在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向
凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起，該整體長度方向凸起的橫截面為矩形和梯形的復(fù)合形
狀。每個陰極碳塊上，該整體長度方向凸起的數(shù)量為8個，除陽極中縫下邊兩個整體長度方
9向凸起之間的距離為20cm夕卜，其它整體長度方向凸起之間的距離為18cm。 寬度方向凸起位于上述的兩個整體長度方向凸起之間。寬度方向凸起與陰極碳塊
為一個整體，在每個陰極碳塊上，寬度方向凸起與其相鄰的整體長度方向凸起之間的距離
為5cm。對于一個整體電解槽而言，位于出鋁口端的陰極碳塊邊部不設(shè)置寬度方向凸起。與
上述的整體長度方向凸起相似，寬度方向凸起的橫截面為矩形和梯形的復(fù)合形狀，寬度方
向凸起的寬度為15cm。每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐
火材料墻板為鎂鋁尖晶石板。
10
權(quán)利要求
一種能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽，其特征在于在每個陰極碳塊上沿長度方向的邊部加工有凸起結(jié)構(gòu)，稱為長度方向凸起；或在陰極碳塊上部加工與陰極碳塊的長度方向相垂直的凸起，稱為寬度方向凸起；或在陰極碳塊上邊部同時加工長度方向凸起和寬度方向凸起；三種結(jié)構(gòu)形式如下(1)在每個陰極碳塊上沿長度方向的邊部加工有長度方向凸起長度方向凸起的高度為10～18cm，寬度為5～15cm，位于每個陰極碳塊沿長度方向的邊部，且該長度方向凸起的外側(cè)表面與陰極碳塊邊緣的水平距離為1～3cm，兩個相鄰陰極碳塊的中縫用碳素?fù)v固糊搗固連接，搗固糊的高度與陰極碳塊的高度相等，在兩個相鄰陰極碳塊搗固糊的上表面安放一條耐火材料墻板，在每兩個相鄰陰極碳塊之間，耐火材料墻板與相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起構(gòu)成一個整體長度方向凸起；(2)在陰極碳塊上部同時加工長度方向凸起和寬度方向凸起寬度方向凸起位于上述的兩個整體長度方向凸起之間，寬度方向凸起與陰極碳塊為一個整體，在每個陰極碳塊上，寬度方向凸起與其相鄰的整體長度方向凸起之間的距離為5～10cm；(3)在陰極碳塊上部加工寬度方向凸起每個陰極碳塊上，每兩個寬度方向凸起之間的距離為20～40cm，寬度方向凸起的高度為10～18cm，寬度為18～30cm，長度與陰極碳塊的寬度相一致或小于陰極碳塊的寬度2～6cm。
2. 按照權(quán)利要求1所述的能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽，其特征在于結(jié)構(gòu)形式(1)中，耐火材料墻板的材料為氮碳化硅或高密度鎂磚或鎂鋁尖晶石磚，其中高密度鎂磚的體積密度為2. 6 3. 0g/cm3，耐火材料墻板沿與陰極碳塊的長度方向相平行的方向安放，其寬度比相鄰兩個陰極碳塊邊部的長度方向凸起之間的寬度小1 3mm，長度與陰極碳塊邊部長度方向凸起長度相等，耐火材料墻板的上表面與陰極碳塊邊部長度方向凸起上表面高度一樣或高于陰極碳塊長度方向凸起的上表面1 5cm。
3. 按照權(quán)利要求1所述的能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽，其特征在于結(jié)構(gòu)形式(1)中，整體長度方向凸起的橫截面為矩形或梯形或矩形和梯形的復(fù)合形狀，每個陰極碳塊上，該整體長度方向凸起的數(shù)量為2 8個，當(dāng)整體長度方向凸起數(shù)為2個時，每兩個整體長度方向凸起之間的距離為10 20cm，當(dāng)整體長度方向凸起數(shù)為3 8個時，除陽極中縫下邊兩個整體長度方向凸起之間的距離為10 20cm外，其它整體長度方向凸起之間的距離為5 20cm。
4. 按照權(quán)利要求1所述的能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽，其特征在于結(jié)構(gòu)形式(2)中，寬度方向凸起的橫截面為矩形或梯形或兩者的組合，寬度方向凸起的寬度為15 35cm，每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為氮碳化硅耐火板或高密度鎂磚或鎂鋁尖晶石板，其中高密度鎂磚的體積密度為2. 6 3. 0g/cm3。
5. 按照權(quán)利要求1所述的能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽，其特征在于結(jié)構(gòu)形式(3)中，每個寬度方向凸起中間沿陰極碳塊寬度方向鑲嵌耐火材料墻板，耐火材料墻板為氮碳化硅耐火板或高密度鎂磚或鎂鋁尖晶石板，所鑲嵌的耐火材料墻板寬度為5 10cm，高度與寬度方向凸起的高度相一致或高于寬度方向凸起1 5cm，長度與寬度方向凸起的長度相一致，或小于寬度方向凸起的長度4 10cm。
6.按照權(quán)利要求5所述的能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽，其特征在于當(dāng)鑲嵌的耐火材料墻板的長度小于寬度方向凸起時，在耐火材料墻板的兩端再鑲嵌碳磚，使鑲嵌的耐火材料墻板與碳磚的長度之和與寬度方向凸起的長度一致。
全文摘要
一種能減緩陰極凸起磨蝕的新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽，在每個陰極碳塊上沿長度方向的邊部加工有凸起結(jié)構(gòu)，稱為長度方向凸起；或在陰極碳塊上部加工與陰極碳塊的長度方向相垂直的凸起，稱為寬度方向凸起；或在陰極碳塊上邊部同時加工長度方向凸起和寬度方向凸起。陰極碳塊凸起的中間鑲嵌有一層耐火材料墻板，陰極碳塊凸起與耐火材料墻板構(gòu)成整體凸起，整體凸起具有減緩鋁液流速、減少鋁液波動、提高電解槽鋁液面穩(wěn)定性的作用，在陰極碳塊凸起被磨蝕后，由于耐火材料墻板比碳的電化學(xué)磨蝕性小，耐火材料墻板能繼續(xù)起到減緩鋁液流速的作用。
文檔編號C25C3/08GK101724863SQ20091024888
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者馮乃祥 申請人:馮乃祥