鋁電解槽結構-耐火磚知識與新聞-耐火磚高鋁磚剛玉磚澆注料河南耐火材料廠-宏泰耐材

　　工業鋁電槽的構造，主要包括陽極、陰極和母線三部分，視電解槽的型式而異。下面分別敘述不同型式電解槽的構造特點。

　　(1)預焙陽極電解槽

? ? 現代預焙陽極電解槽，按其加料方式不同分兩種：邊部下料電解槽，中部上料電解槽。這兩種預焙槽的構造，在陽極、陰極、母線等方面是相同的，所不同的只是下料部位和方式。

? ? 1.陽極炭塊組陽極炭塊組包括陽極導桿、鋼爪和炭塊三部分。鋁導桿用夾具夾緊在陽極母線大梁上。有三種炭塊組：單塊組、雙塊組和三塊組。鋁導桿用鋁合金(Al95%+Si5%)制作。鋁導桿下端與鋼板的聯結采取爆炸焊，鋼板下面焊接圓柱形鋼爪。

　　陽極炭塊用振動成型機成型。炭塊呈異形。炭塊上有洼穴(稱為炭碗)。鋼爪分別插入此炭碗中。在鋼爪與炭碗之間澆注鑄鐵，鑄鐵之成分為：

　　C3.0—3.5％；Si1.8—2.5％；Mn0.5—1.0％；P1.2—1.7%；S0.1%(越低越好)澆鑄完了后，在鑄鐵之上面用炭糊搗固在鋁環內。此種炭糊在電解槽上自行燒結，可用來防上鋼爪受電解質之侵蝕，并起到減小Fe-C電壓降的作用。

? ? 電解槽上有集氣罩和排煙管。

　　2.陰極裝置

? ? 電解槽有長方形剛體槽殼，外壁和槽底用型鋼加固。側壁砌一層炭塊和一層耐火磚。槽底鋪一層陰極炭塊，一層炭素墊，二層耐火磚，二層保溫磚，一層氧化鋁粉。此外，通常在槽瞠內打一道斜坡。在中部下料預焙槽上，其側壁保溫層有所減薄，以適應邊部不下料的需要。有不少工業槽，在陰極炭塊下面全部鋪設氧化鋁作保溫料。

　　陰極炭塊組是由陰極炭塊同埋設在炭塊內的鋼質導電棒構成。導電棒的數目可為一根或二根。在導電棒與炭塊之間用生鐵澆鑄。現代電解槽有的采用通長的陰極炭塊組，以減少中央部位的縫子。陰極棒也是一根通長的。為了減小槽底電壓降，特意采用半石墨化或石墨化的陰極炭塊。

　　3.鋁母線

? ? 鋁電解槽有陽極母線，陰極母線和立柱母線，都用鋁制作。鋁母線有兩種：壓延母線和鑄造母線。后者通用于高電流的大型電解槽。鋁母線的電流密度一般為0.25—0.40A／mm2。

? ? 鋁母線的配置方式視電解槽的容量和排列方式而異。大型預焙槽一般采取橫向排列方式，而中小型自焙槽或預焙槽一般采取縱向排列方式。母線的配置方式，前者采取雙端進電，后者采取一端進電。

　　(2)自焙陽極旁插棒式電解槽

? ? 自焙陽極旁插式電解槽適用于中小型電解鋁廠。由于此種電解槽發熱量少，因而要加強保溫。

　　1.基礎

? ? 電解槽通常設置在地溝內的混凝土地基上面。在地基之上鋪砌瓷板和石棉板，然后安放電解槽槽殼。在現代鋁電解廠房里，整流器的輸出電壓高達800—1000V，故電解槽的基礎應具有充分可靠的電絕緣。

　　2.陰極

? ? 電解槽通常采用長方形剛體槽殼，外部用型鋼加固(槽鋼或工字鋼)。槽殼上口有槽沿板，槽沿板上焊接著擋料板，用以防止原料淌出。槽殼內部砌筑保溫層，自上而下為二層石棉板(10mm)，二至三層硅藻土磚、二層粘土耐火磚，其中還有一層65毫米厚的氧化鋁層。保溫層之上為炭素墊，它由無煙煤27±1％、油焦55±l％和中硬瀝青18±2％組成的“底糊”在100—130℃下搗固而成，厚30—40mm。其作用是鋪平耐火磚的表面，以便安放陰極炭塊，保護耐火磚層免受電解質的侵蝕。然后在炭素墊的上面安放陰極炭塊組。炭塊組由炭塊和陰極棒構成。陰極棒和炭塊之間，用生鐵澆鑄。炭塊組采取錯縫排列，長的和短的錯開，以保證槽底堅固耐久。炭塊之間的縫隙為30—40毫米，用炭素底糊分層扎固。陰極棒和槽殼“窗口”之間的縫隙用水玻璃石棉灰堵塞，以免空氣進入使炭塊氧化。

? ? 電解槽槽殼的側壁上，通常砌筑二層石棉板，一層耐火磚和二層側部炭塊。槽膛深度一般為500mm。槽膛內壁上通常用炭糊構筑斜坡，用來收縮鋁液鏡面并提高電流效率。

　　3.陽極

? ? 炭陽極外面有鋁箱和鋼質框架。鋁箱用厚度為1.5mm的薄鋁板制作。陽極棒用軟鋼制作，直徑為60—80mm，長度為750—800mm，從陽極側面插入，與水平面成15°—20°角度，共有4排。其中上面2排棒不導電，屬于備用，下面2排棒導電。上下兩排棒之間的距離為180—200mm。

　　4.上部金屬結構

? ? 上部金屬結構包括：支柱、平臺、氧化鋁料斗、陽極升降機構、槽簾和排煙管道。四個支柱裝在槽殼的四角上，它的作用在于承擔全部金屬結構、陽極和導電母線束的重量。電解槽是密閉的，陽極上產生的煙氣由排煙管道排出。槽簾有平板式和卷簾式兩種。設有對開陽極的中部自動下料自焙槽是一種新的型式。

　　槽上的排煙管道與廠房內的總煙管聯接。

　　5.導電母線和絕緣設施

? ? 鋁電解槽的陽極母線、陰極母線和立柱母線均用鋁板制作。但是陽極小母線采用銅板和軟銅片焊成。由于銅板價格較貴，故銅母線的電流密度較大，一般為lA／mm2，約為鋁母線電流密度的3—4倍。由于鋁電解廠房內系列電壓很高，電流強度很大，所以金屬結構之間或金屬結構與鋁母線之間都有絕緣設施，以防短路。

　　自焙陽極上插棒式電解槽，現在，自焙陽極上插棒式電解槽在工業上也被廣泛地采用。這種電解槽的陰極裝置與旁插棒槽的相仿。雖然它的陽極也是連續自焙陽極，但是陽極棒卻是從陽極頂部插入。陽極棒一般是鋁鋼組合棒，鋁合金導桿連接在鋼棒的上端。陽極棒在水平面上按4排配置，而在垂直面上按2—4層配置，層間距離為10—12cm。鋁合金導桿與陽極母線大梁之間用夾具夾緊。陽極母線系鑄鋁母線，用縱向的鋼梁加固，它既作導電體，又作承重梁。炭陽極的外圍有陽極框套，陽極框套由10mm厚的鋼板焊成，其下口比上口大10mm，并用垂直的和水平的型鋼加固。陽極框套的下緣四周設有鑄鐵的集氣罩，它延伸到槽面的氧化鋁保溫層內，從而創造了一定的密封條件，把陽極氣體匯集起來并將其排送到槽面對角位置上的兩個燃燒器內。陽極氣體中的一氧化碳和瀝青揮發份在燃燒器內燃燒，然后連同氟氣一起排入凈化裝置。

　　陽汲內發生的焦化作用，基本上同旁插棒槽。在焦化過程中，也形成了燒結錐體。陽極棒通過上層的液體糊，一直插到陽極錐體之內。其主要不同點是拔棒后遺留下來的孔洞由上層的陽極糊來充填，結果生成所謂“二次陽極”。這對于陽極的質量有一定的影響。有的改用“炮彈糊”來填充。

　　在上插棒式電解槽上有兩套運轉速度相等的提升裝置，主機用來提升陽極母線大梁，輔機用來提升陽極框套。

　　在電解過程中陽極逐漸消耗。為了保持恒定的極距，需要開動主提升機構使整個陽極下降，這時，為使陽極框套的位置不變，同樣需要開動輔助提升機構使陽極框套以同一速度上升。這樣，陽極框套的絕對運動速度就為零，它相對于電解槽槽殼和電解質結殼的位置就保持不變。