一种电解槽的母线连接结构及降低电解槽电压降的方法

1.本发明涉及有色冶金设备技术领域，尤其涉及一种电解槽的母线连接结构及降低电解槽电压降的方法。


背景技术：

2.现代工业中很大一部分的铝是通过电解的方式来进行生产的。
3.铝母线作为电解铝工艺制作中不可缺少的一部分，主要工作是将直流电传输至电解槽，使得阳极中的电流与溶液表面发生氧化反应，进而产生以氧化铝为主的化学物质，同时将冰晶石作为溶剂的导电化合物，最终在铝母线中进行电解反应产生铝元素和氧元素。电解铝母线主要由电解槽槽底的母线、立柱母线、短路母线以及阳极母线组成。
4.然而，由于电解槽在生产过程中一直保持在高温、高电流和高磁场的环境中，母线之间的连接总会因此出现问题，使部分电解槽处于停槽状态。每当电解槽处于停槽状态时极有可能产生较高的停槽黑电压，停槽电解槽每台所降黑电压平均在10mv以内，已有研究发现停槽黑电压值较高原因是由于短路口黑电压值较高所导致的，而短路母线和立柱母线接触电阻是形成短路口黑电压的主要原因，该阻值形成一方面是由于收缩电阻，即短路母线和立柱母线接触面在服役过程中因为温度变化和电流影响而变得凸凹不平，两者间的接触面积实际上远远小于其重合面积所致；另一方面是表面电阻，即短路母线、立柱母线在工作环境中表面被介质腐蚀、氧化形成一层氧化膜，该氧化膜电阻率较大，属绝缘体，大大缩小了接触面的导电面积，使接触面的电阻增加。以上存在的两种问题实质上都是母线之间的导电面积变小，使其接触电阻增加。在实际生产中，仅停槽黑电压一项各个铝电解厂每年将造成近百万度电的输电损耗，增加了铝生产成本，形成几十万甚至上百万元的经济损失。因此降低停槽黑电压是提高企业经济效益，节能降耗的一项不可忽视的措施。
5.以查阅的资料来看，目前大多数解决停槽黑电压的措施都存在不足或者不严谨之处。例如专利cn205676544u中将立柱母线通过压紧螺丝、软连接与铝母线连接，相邻两立柱母线之间通过压紧螺丝、软连接和铝母线短接在一起来降低压降，但这种单纯通过压紧螺丝机械结合的方法对降低压降的效果不明显；此外，还有利用钎焊将铝板焊接于短路母线与立柱母线接触面的方法，虽然有一定的效果，但因为是焊接的方法，无法进行后续的拆解维修和替换，一旦产生问题只能整体进行更换。


技术实现要素：

6.针对上述问题，现提供一种电解槽的母线连接结构及降低电解槽电压降的方法，以提供更加方便且简单的降低压降的方法。
7.具体技术方案如下：
8.本发明的第一个方面是提供一种电解槽的母线连接结构，包括立柱母线和短路母线，具有这样的特征，立柱母线和短路母线连接处的侧面设有用于降低接触电阻的铝板，铝板通过螺栓连接于立柱母线和短路母线上，立柱母线和短路母线连接处的的接触面、立柱
母线和铝板的接触面上涂抹有导电膏。
9.进一步的，导电膏由基础油剂与金属间化合物粉末均匀混合组成，基础油为矿物油、合成脂类油或硅油中的一种。
10.进一步的，金属间化合物为ni3al，且其粒度为200-400目，金属间化合物的质量占比为30-40％。
11.进一步的，导电膏的厚度为0.5-1mm。
12.进一步的，铝板厚度为5-20mm。
13.本发明的第二个方面是提供一种利用上述电解槽的母线连接结构的降低电解槽电压降的方法，具有这样的特征，包括如下步骤：
14.1)、选取尺寸合适的铝板，在铝板上打好四个尺寸合适的孔，再在立柱母线和短路母线上对应加工出螺纹孔；
15.2)、将铝板与立柱母线及短路母线连接处的接触面打磨、清洗干净，用去油剂除去表面上的油污；
16.3)、在接触面上预涂一层导电膏，将导电膏抹平，使导电膏覆盖接触面；、
17.4)、再在铝板表面涂抹一层导电膏，将铝板紧贴在接触面上，利用夹具固定；
18.5)、将铝板和接触面利用螺栓连接起来，期间确保夹具持续给铝板施加5-10mpa的压力，用力将螺栓拧紧；
19.6)、待螺栓拧紧后对其进行清理和打磨以去除残渣并使外观符合要求。
20.上述方案的有益效果是：
21.1)本发明中利用导电性能优异的铝板作为导电介质，并相应螺栓连接的方式将其放置并连接于短路母线与立柱母线的连接处，与传统的软连接和压接法相比，因为添加了导电膏(导电膏中添加有ni3al颗粒，因而有更好的恒温静态抗氧化性能、较高的耐高温腐蚀性能、晶体结构稳定等优点，其有序化临界温度接近熔点，具有屈服强度随温度上升而提高的特性)，界面处电阻显著降低；而且ni3al颗粒作为合金化合物材料，其导电性能远高于导电膏，所以二者复合作用对降低电解槽压降的效果更加明显；而若单一采用ni3al颗粒无法保证界面处充分接触；若单一采用添加铝粉等纯金属粉末，尽管刚刚使用时导电性能更为优异，但长时间应用后，铝粉容易氧化，特别是温度越高氧化越迅速、严重，压降反而会不断提高，得不偿失；
22.2)与钎焊等降低压降的方法相比，钎焊需要加热等复杂工序，消耗大量的能源，而且对母线具有破坏；而本发明不需要加热，操作简单快捷，对母线的破坏更小，一旦出现问题可以随时进行替换和维修，不会对母线造成任何影响。本发明比钎焊等焊接方法操作简单、生产效率更高；
23.3)本方面在应用时通过夹具持续给铝板施加5-10mpa的压力，再用力将螺栓拧紧进行压力保持，操作简单方便，不仅可以保证导电面的充分接触，而且还可以防止ni3al颗粒被挤出(实验表明，如果压力《5mpa，在界面中会存在气孔等缺陷，导电性无法保证；而如果压力过大，》10mpa，很容易将ni3al颗粒挤出界面中，失去其导电、抗氧化抗腐蚀性能)；
24.4)本发明中采用螺栓结构除了可以提供稳定的界面压力之外，还可以确保连接界面无移动，保证了压降降低效果。
25.5)本发明不需要消耗任何外加能源，实现了节能减排。
附图说明
26.图1为本发明的实施例中提供的连接结构的结构示意图；
27.图2为本发明的实施例中提供的铝板的结构示意图。
28.附图中：1、立柱母线；2、短路母线；3、接触面；4、铝板；5、螺栓孔。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
32.如图1和图2所示，本发明的实施例中提供的连接结构包括：立柱母线1和短路母线2连接处的侧面设有用于降低接触电阻的铝板3，铝板3与立柱母线1和短路母线2的接触面3上涂抹有导电膏(导电膏由基础油剂与金属间化合物粉末均匀混合组成，基础油为矿物油、合成脂类油或硅油中的一种)，铝板3通过其上螺栓孔5与立柱母线1和短路母线2螺栓连接。
33.本发明中利用上述连接结构的降低电解槽电压降的方法为：
34.1)、选取尺寸合适的铝板3，在铝板3上打好四个尺寸合适的螺栓孔5，再在立柱母线1和短路母线2上对应加工出螺纹孔；
35.2)、将铝板3与立柱母线1及短路母线2连接处的接触面打磨、清洗干净，用去油剂除去表面上的油污；
36.3)、在接触面上预涂一层导电膏，将导电膏抹平，使导电膏覆盖接触面；、
37.4)、再在铝板3表面涂抹一层导电膏，将铝板3紧贴在接触面上，利用夹具固定；
38.5)、将铝板3和接触面利用螺栓连接起来，期间确保夹具持续给铝板3施加5-10mpa的压力，用力将螺栓拧紧；
39.6)、待螺栓拧紧后对其进行清理和打磨以去除残渣并使外观符合要求。
40.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。