一种无碳铝电解槽电极组件

1.本实用新型涉及一种无碳铝电解槽电极组件，属于铝冶炼技术领域。


背景技术：

2.传统的铝电解用消耗性的炭阳极在冰晶石一氧化铝融盐中电解。电解过程中在阴极上生成金属铝，在阳极上产生新生的氧，在高温下，阳极上产生的新生氧原子将使炭阳极氧化燃烧，据统计，每生产一吨铝，要直接排放约1.5吨的二氧化碳气体以及大量的碳氟化合物、so2等有害气体。而且在现行铝电解过程中，需要不断地更换预焙阳极炭块，导致电解生产不稳定，并增加了劳动强度，作业工人面对高温熔体的人身安全，同时预焙阳极生产过程中也会排放致癌性的芳香性化合物、so2、粉尘，这些物质都是pm2.5的主要来源之一。
3.无碳铝电解技术使用惰性非碳阳极替代现有的碳阳极，惰性阳极不参与反应，在阳极只产生氧气，采用非碳阳极使铝电解反应方程式由al2o3+1.5c＝2al+1.5co2转为al2o3＝2al+1.5o2。因此无碳铝电解技术消除了温室气体co
2、
cf4、c2f6和有毒物质co、沥青烟气的排放，符合绿色环保发展要求，节省大量优质碳素材料和阳极更换时的人力消耗，减小阳极更换引起电解槽热平衡的扰动，生产运行更加稳定，能有效提高电流效率、降低生产成本。
4.不同于传统铝电解槽的阳极在上、阴极在下的结构，使用惰性阳极的电解槽必须使用竖式电极结构才能实现减小能耗的目的。由于阳极装置产生的气体是氧气，很容易扩散到相邻的阴极表面，使阴极产生的铝液发生氧化而导致电流效率的降低。


技术实现要素：

5.本实用新型针对阴极铝液容易被阳极气体氧化的问题，提出一种无碳铝电解槽电极组件，本实用新型采用隔板来阻挡阳极的氧气扩散到阴极，防止阴极铝被二次氧化，从而起到提高电流效率的作用。
6.本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：
7.一种无碳铝电解槽电极组件，包括电解槽主体1和电极组件，电解槽主体1内填充设置有电解液8，电极组件悬挂于电解槽主体1的正上方且竖直向下插设在电解液8内；
8.所述电极组件包括平行设置的阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3，绝缘隔板组件4设置在阳极组件5和阴极组件3之间，隔板组件4上均匀设置有若干个通孔；
9.电解槽主体1为耐火材料，比如碳化硅浇注料、黏土质隔热耐火砖、黏土质耐火砖、干式防渗料、铝硅质浇注料等；
10.所述阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3的长度和宽度均相同；
11.所述阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3依次平行排列悬挂在电解槽主体1的正上方且高度相同；
12.或者所述阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3依次平行排列悬挂在电解槽主体1的正上方，阴极组件3的底端位于阳极组件5底端的下方，绝缘隔板组件4的底端与阳极组件5的底端位于相同的水平面上或绝缘隔板组件4底端位于阳极组件5底端的上方；
13.所述隔板组件4由3～5块隔板竖向拼接而成，每块隔板顶端均固定设置有金属棒，金属棒竖直向上延伸电解槽主体1外形成隔板组件4的支撑定位构件，支撑定位构件外浇注设置有保护体6；阳极组件5由3～5块阳极板竖向拼接而成，阴极组件3由3～5块阴极板竖向拼接而成，每块的阳极板和阴极板的顶端均固定设置有导电棒7，导电棒7竖直向上延伸电解槽主体1外形成阳极组件5或阴极组件3的导电构件，导电构件外也浇注设置有保护体；保护体可防止金属棒或导电棒被腐蚀，并可实现隔热；
14.进一步的，所述每块隔板顶端固定的金属棒为2～4根；每块的阳极板或阴极板的顶端固定的导电棒7为2～4根；
15.所述隔板组件4上通孔的总面积为隔板面积的50-85％；
16.优选的，所述通孔截面为圆形、椭圆或方形等形状，通孔截面的直径或边长为2mm-10mm，隔板的厚度为3-8mm；
17.进一步的，所述隔板组件4为氮化硼陶瓷隔板组件或氮化铝陶瓷隔板组件；所述阳极组件5为碳素、金属陶瓷、金属合金或氧化物陶瓷材质；阴极组件3为碳素、钛、银或铂等材质；
18.所述电解槽主体1的外侧设置有保温层2，电解槽主体1的底部设置有铝液槽。
19.本实用新型的有益效果：
20.(1)本实用新型电极组件中的隔板可以有效防止阳极产生的氧气扩散到阴极，从而防止阴极铝液的二次氧化，保证无碳铝电解取得较高的电流效率；
21.(2)本实用新型电极组件因为采用惰性阳极，所以阳极电解后的气体是氧气，对环境无污染；
22.(3)本实用新型电极组件隔板组件上均匀设置有若干个通孔的目的是为了既满足防止阴极铝液的二次氧化又可以满足电解液的流动。
附图说明
23.图1为实施例1无碳铝电解槽电极组件结构示意图；
24.图2为实施例2无碳铝电解槽电极组件结构示意图；
25.图3为无碳铝电解槽阳极组件结构侧视图；
26.图4为无碳铝电解槽阴极组件结构侧视图；
27.图5为无碳铝电解槽隔板组件结构侧视图；
28.图中：1-电解槽主体、2-保温层、3-阴极组件、4-绝缘隔板组件、5-阳极组件、6-保护层、7-导电棒、8-电解液、9-铝液。
具体实施方式
29.下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
30.实施例1：如图1所示，一种无碳铝电解槽电极组件，包括电解槽主体1和电极组件，电解槽主体1内填充设置有电解液8，电极组件悬挂于电解槽主体1的正上方且竖直向下插设在电解液8内；
31.电极组件包括平行设置的阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3，绝缘隔板组件4设置在阳极组件5和阴极组件3之间，隔板组件4上均匀设置有若干个通孔；
32.电解槽主体1为耐火材料，比如碳化硅浇注料、黏土质隔热耐火砖、黏土质耐火砖、干式防渗料、铝硅质浇注料等；
33.阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3的长度和宽度均相同；
34.阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3依次平行排列悬挂在电解槽主体1的正上方且高度相同。
35.实施例2：本实施例无碳铝电解槽电极组件与实施例1的无碳铝电解槽电极组件基本相同，不同之处在于：阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3依次平行排列悬挂在电解槽主体1的正上方，阴极组件3的底端位于阳极组件5底端的下方，绝缘隔板组件4的底端与阳极组件5的底端位于相同的水平面上。
36.实施例3：本实施例无碳铝电解槽电极组件与实施例1的无碳铝电解槽电极组件基本相同，不同之处在于：阳极组件5、绝缘隔板组件4和阴极组件3依次平行排列悬挂在电解槽主体1的正上方，阴极组件3的底端位于阳极组件5底端的下方，绝缘隔板组件4底端位于阳极组件5底端的上方。
37.实施例4：本实施例无碳铝电解槽电极组件与实施例3的无碳铝电解槽电极组件基本相同，不同之处在于：如图3～5所示，隔板组件4由3～5块隔板竖向拼接而成，每块隔板顶端均固定设置有金属棒，金属棒竖直向上延伸电解槽主体1外形成隔板组件4的支撑定位构件，支撑定位构件外浇注设置有保护体6；阳极组件5由3～5块阳极板竖向拼接而成，阴极组件3由3～5块阴极板竖向拼接而成，每块的阳极板和阴极板的顶端均固定设置有导电棒7，导电棒7竖直向上延伸电解槽主体1外形成阳极组件5或阴极组件3的导电构件，导电构件外也浇注设置有保护体；保护体可防止金属棒或导电棒被腐蚀，并可实现隔热；
38.每块隔板顶端固定的金属棒为2～4根；每块的阳极板或阴极板的顶端固定的导电棒7为2～4根；
39.隔板组件4上通孔的总面积为隔板面积的50-85％；
40.通孔截面为圆形、椭圆或方形等形状，通孔截面的直径或边长为2mm-10mm，隔板的厚度为3-8mm；
41.隔板组件4为氮化硼陶瓷隔板组件或氮化铝陶瓷隔板组件；所述阳极组件5为碳素、金属陶瓷、金属合金或氧化物陶瓷材质；阴极组件3为碳素、钛、银或铂等材质；
42.电解槽主体1的外侧设置有保温层2，电解槽主体1的底部设置有铝液槽。
43.实施例5：本实施例无碳铝电解槽电极组件与实施例4的无碳铝电解槽电极组件基本相同，不同之处在于：通孔截面为圆形，通孔直径为4mm，通孔截面的总面积为隔板组件面积的75％，隔板厚度为6mm，隔板材质为氮化铝陶瓷。
44.实施例6：本实施例无碳铝电解槽电极组件与实施例5的无碳铝电解槽电极组件基本相同，不同之处在于：通孔截面为正方形，通孔边长为10mm，通孔截面的总面积为隔板组件面积的85％，隔板厚度为8mm，隔板材质为氮化硼陶瓷。
45.实施例7：本实施例无碳铝电解槽电极组件与实施例5的无碳铝电解槽电极组件基本相同，不同之处在于：通孔截面为圆形，通孔直径为5mm，通孔截面的总面积为隔板组件面积的70％，隔板厚度为4mm，隔板材质为氮化硼陶瓷。
46.实施例8：本实施例无碳铝电解槽电极组件与实施例5的无碳铝电解槽电极组件基本相同，不同之处在于：通孔截面为长方形，长方形的长为6mm，宽为2mm，通孔截面的总面积
为隔板组件面积的50％，隔板厚度为7mm，隔板材质为氮化铝陶瓷。
47.上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。