[0001] 本发明涉及一种铝电解槽阳极结构，特别是一种预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构。

[0002] 现代电解铝工业，均采用预焙阳极生产电解铝。预焙阳极一般为长方体，具有稳定的几何形状，以石焦油、沥青焦为骨料，以煤沥青为粘结剂，根据电解槽电流的大小和工艺的不同而有不同的尺寸，其电流密度一般在0.68-0.9A/cm2范围内，每个炭块使用周期一般在23-30天。

[0003] 现有的预焙阳极电解铝生产中，阳极钢爪与阳极炭块全部采用磷生铁浇铸式连接，在预焙阳极炭块导电方向的上表面设有2-4个直径为160-180mm，深为80-110mm的圆槽，俗称炭碗，在阳极组装时，炭碗用来安放阳极爪头，用磷生铁将阳极爪头浇铸在炭碗中，钢爪头和铝导电杆通过铝钢爆炸焊连接，这样阳极导电杆和阳极炭块连为一体，组成阳极炭块组，浇铸式预焙阳极炭块组是现代预焙电解槽目前使用的唯一阳极材料。

[0004] 在电解铝生产过程中，炭阳极与氧化铝电解分解出来的氧气在高温下不断反应，释放二氧化碳气体而不断消耗，需要定时更换，更换下来的炭块行业中称之为阳极残极。预焙铝电解生产必定产生大量阳极残极，无残极产生是上世纪60～70年代，预焙铝电解工艺成熟已来一直没有实现的行业梦想。

[0005] 现目前对传统的阳极残极的处理方式是在阳极组装车间，将导电杆连接的残极打碎脱落后，再将磷生铁浇筑的阳极钢碗打碎脱落后的铝导电杆用于新的炭块，如此循环使用，由此造成了炭块的更换过程费时费力，同时，阳极残极上的大量热量也被带走，得不到利用，而新的阳极插入电解槽时需要对炭块和钢爪重新加热到一定温度后才能正常导电，造成了热量浪费，降低了电解效率。

[0006] 且一般情况下阳极残极的产生量为铝锭产量的10-15％，由此产生了极大的浪费，按现在我国年产2600-2700万吨电解铝计算，阳极残极高达260-390万吨/年，按照阳极炭块2700元/吨价值计算每年浪费的阳极炭块价值达百亿元，全世界的浪费更多，阳极残极长时间在电解槽的熔融电解质中浸泡，而阳极炭素本身有25-27％的孔隙率，残极体内吸附了大量的电解质，电解质的主要成分是氟化盐，含有大量氟化盐的阳极残极对环境的污染十分严重。

[0007] 本发明的目的在于，提供一种预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，本发明通过与机械式连接钢爪配合使用后具有无残极产生，使阳极炭块的利用率由传统的70～80％，提高到100％，可降低电解铝的生产成本，电解槽工况稳定，电损相对较低，节约热能的特点。

[0008] 本发明的技术方案：一种预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，包括有炭块本体，炭块本体的顶部设有炭块上部T形连接凸头，炭块上部T形连接凸头的两侧设有T形连接凸头承力肩，底部设有与炭块上部T形连接凸头配合使用的炭块下部T形连接凹槽，炭块下部T形连接凹槽的底部设有T形连接凹槽钩承力肩。

[0009] 前述的预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，所述炭块本体两侧的顶部为阳极双肩上表面，两侧的阳极双肩上表面分别向下倾斜，呈八字形状，炭块本体的底面与阳极双肩上表面平行。

[0010] 前述的预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，所述阳极双肩上表面向下倾斜的角度为5-20°。

[0011] 前述的预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，所述阳极双肩上表面向下倾斜的角度为8-10°。

[0012] 前述的预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，所述炭块本体两侧的顶部的阳极双肩上表面的外侧设有水平承力肩。

[0013] 本发明的有益效果：本发明通过在炭块本体的上方设置炭块上部T形连接凸头，并在炭块本体的底部设置与炭块上部T形连接凸头配合使用的炭块下部T形连接凹槽，使用时先将烧损后的旧阳极炭块从机械式连接钢爪上取下，取新的炭块本体连接在机械式连接钢爪上，然后将旧阳极炭块的炭块上部T形连接凸头插入新炭块本体的炭块下部T形连接凹槽内，实现阳极炭块以新极带老极连接使用，无残极产生，使阳极的利用率由原来的70～80％提升至100％，降低了电解生产的成本。同时，本发明不存在过薄的阳极炭块，就不存在导电不均的情况出现，因此，工况很稳定，电损也相对较低。同时，本发明与机械式连接钢爪配合使用时，不需要将旧阳极炭块和钢爪带到组装车间进行连接，在电解车间电解槽旁即可实现连接，减少炭块本体上的热量散失(实践证明，阳极炭块更换过程中阳极炭块组的热量散失约为20％)，节约了热能。此外，本发明通过将炭块本体两侧顶部的阳极双肩上表面设置成向下倾斜的八字形状，当新的炭块本体和旧阳极炭块连接形成新的阳极炭块组再次使用时，新的炭块本体和旧阳极炭块的连接面是从两侧向中间逐渐被损耗掉，避免连接处的旧阳极炭块脱落后掉入铝液中影响正常生产，进一步提高了电解槽的工况稳定性。另外，本发明通过在炭块本体两侧顶端的阳极双肩上表面的外侧设置水平承力肩，当炭块运输时，重叠在上层的炭块的重力沿竖直方向压在下层的炭块上，避免运输过程中上层炭块的底部因受到较大的沿底面垂直方向的力后损坏炭块，保证了炭块的运输安全。综上所述，本发明通过与机械式连接钢爪配合使用后具有无残极产生，使阳极炭块的利用率由传统的70～80％，提高到100％，可降低电解铝的生产成本，电解槽工况稳定，电损相对较低，节约热能的有益效果。
附图说明

[0014] 附图1为本发明的结构示意图；

[0015] 附图2为本发明与机械式连接钢爪配合使用时的结构示意图。

[0016] 附图标记说明：1-阳极铝导杆插销孔，2-阳极铝导杆，3-铝钢爆炸焊复合板，4-机械式钢爪桥脚，5-机械式钢爪t形紧固螺栓，6-机械式钢爪t形紧固栓螺母，7-热变形补偿垫，8-t形螺栓横向锁紧螺栓，9-机械式钢爪底板，10-炭块与钢爪连接面，11-炭块下部T形连接凹槽，12-t形螺栓底部横梁，13-阳极双肩上表面，14-紧固栓，15-炭块本体，16-旧阳极炭块，17-T形连接凸头承力肩，18-T形连接凹槽钩承力肩，19-炭块上部T形连接凸头，20-水平承力肩。

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

[0018] 本发明的实施例：

[0019] 实施例：一种预焙铝电解槽无残极产生的阳极炭块结构，如附图1所示，包括有炭块本体15，炭块本体15的顶部设有炭块上部T形连接凸头19，炭块上部T形连接凸头19的两侧设有T形连接凸头承力肩17，底部设有与炭块上部T形连接凸头19配合使用的炭块下部T形连接凹槽11，炭块下部T形连接凹槽11的底部设有T形连接凹槽钩承力肩18。

[0020] 所述炭块本体15两侧的顶部为阳极双肩上表面13，两侧的阳极双肩上表面13分别向下倾斜，呈八字形状，炭块本体15的底面与阳极双肩上表面13平行。

[0021] 所述阳极双肩上表面13向下倾斜的角度为5-20°(优选的是8-10°)。

[0022] 所述炭块本体15两侧的顶部的阳极双肩上表面13的外侧设有水平承力肩20。

[0023] 本发明使用时，如附图2所示，炭块本体15连接在机械式连接钢爪上，机械式连接钢爪包括有机械式钢爪底板9，机械式钢爪底板9的上方连接有机械式钢爪桥脚4，机械式钢爪桥脚4的上方经铝钢爆炸焊复合板3连接有阳极铝导杆2用于导电，阳极铝导杆2上设有阳极铝导杆插销孔1。所述机械式钢爪底板9的两侧设有活动槽，活动槽中设有机械式钢爪t形紧固螺栓5，机械式钢爪t形紧固螺栓5的底部设有t形螺栓底部横梁12，t形螺栓底部横梁12位于活动槽的下方，连接时炭块本体15的炭块上部T形连接凸头19位于两侧的械式钢爪t形紧固螺栓5之间，t形螺栓底部横梁12扣住新炭块的炭块本体15的T形连接凸头承力肩17，机械式钢爪t形紧固螺栓5的两端穿出活动槽后，在其上端的穿出段上设有机械式钢爪t形紧固栓螺母6用于锁紧炭块，机械式钢爪t形紧固栓螺母6的下方设有热变形补偿垫7，锁紧炭块后拧紧机械式钢爪底板9的两侧的t形螺栓横向锁紧螺栓8将机械式钢爪t形紧固螺栓5固定，当新的炭块本体15连接在机械式连接钢爪上以后，将取下的旧阳极炭块16连接在新的阳极炭块本体15的下方，连接之前需将旧阳极炭块16的阳极双肩上表面13和炭块上部T形连接凸头19的上表面(即炭块与钢爪连接面10)进行打磨去除氧化铝等杂物，然后用水冷却旧阳极炭块16的阳极双肩上表面13和炭块上部T形连接凸头19的上表面，使其降温至50-150℃左右，然后先在降温后的旧阳极炭块16的阳极双肩上表面13和炭块上部T形连接凸头
19的上表面上涂上一层煤焦油，再覆盖一层以沥青为粘接剂，以沥青和石墨(其中沥青5-
30％、石墨70-95％)组成的炭块粘接导电料，然后将旧阳极炭块16的炭块上部T形连接凸头
19与安装于阳极钢爪上的新阳极炭块15的炭块下部T形连接凹槽11插接，插接之后，在新阳极炭块15的T形连接凹槽钩承力肩18与旧阳极炭块16的T形连接凸头承力肩17之间形成的间隙内填入泥状紧固料(钢铁行业中所用的炮泥)，利用旧阳极炭块16自身的高温使泥状紧固料迅速凝固后形成紧固栓14，既得新的阳极炭块组；最后将得到的新的阳极炭块组插回电解槽内继续工作，即实现无阳极残极产生的预焙铝电解生产。