本发明属于铝电解技术领域， 特别涉及一种能降低电压和改善电流分布的铝 电解槽阴极 结构。

背景技术

铝电解生产需要消耗大量电能， 对铝电解生产来说， 其直流电耗 W (kWh/t-Al) 可以用 表示公式为 W=2980 XV平 / ( CE)， 式中 V平为电解槽的平均槽电压 （V)， CE为电解槽的电 流效率 （％)， 由上述公式可以看出， 铝电解生产的吨铝直流电耗是由槽电压和电流 效率决 定的， 铝电解槽约 0.1伏的槽电压降低可使直流电耗降低 300 kWh/t-Al左右， 而电流效率每 提高 1 %， 可使直流电耗降低 150 kWh/t-Al左右。

铝电解槽的阴极结构是电解槽的组成部分， 其结构设计直接会影响铝电解槽阴极电压 降， 并对铝电解槽电流效率产生影响； 目前工业铝电解槽的阴极结构设计存在如下几 个问 题：

1、 电解槽的阴极电压降较大， 在使用以无烟煤为基本材料的阴极炭块时， 其阴极压降平均 在 300-350mV， 造成如此阴极电压降较高的原因是： 阴极炭块的电阻大； 阴极炭块上表面与 阴极钢棒上表面之间的导电距离长、 电阻大； 如果使用石墨化程度高的阴极炭块可以降低此 导电距离段的电压降， 但石墨化程度高的阴极炭块价格高、 投资大；

2、 阴极钢棒的电流密度较大， 阴极钢棒的电阻较大；

3、 由于阴极压降较大， 阴极部分产生的热量大， 如果电解槽的底部保温过度， 容易造成槽 底温度过高， 使电流效率降低； 如果槽底保温程度降低又会升高电解槽的能量 消耗， 特别是 对于新型阴极结构电解槽而言， 当槽底保温过强时， 这种情况是难以避免的；

4、 由于铝液的电阻系数远小于阴极炭块碳素材料 的电阻系数， 因而现行的电解槽阴极炭块 与阴极钢棒的组合连接结构容易造成电解槽阴 极铝液内在阴极炭块纵向方向的水平电流过 大； 这种水平电流在电解槽内垂直磁场的作用下， 对电解槽内铝液的流体动力学状况和电流 效率产生不好的影响。

针对上述问题， 中国专利 "一种大幅度降低铝电解槽铝液中水平电流的� �构" （杨晓东 等， 申请号为 201020566373 ) 提出了一种铝电解槽阴极钢棒结构， 该申请的阴极钢棒结构 有 3个显著的可使铝电解槽水平电流降低的技术� �点和特点： （1 ) 沿长度方向， 在靠近阴极 炭块端部的一段被分割成上下两部分， 而在炭块中间部分没有被分割的一段部分采用 导电体 (铸铁或捣鼓碳糊） 与阴极炭块连接； （2) 靠近阴极炭块端部的阴极钢棒上半部采用碳糊 或 铸铁与阴极快连接； 下半部分采用绝缘块与阴极炭块绝缘； （3 ) 分剖缝内采用绝缘材料填 充。

应该说， 这种阴极钢棒结构确实对降低电解槽内沿阴极 炭块纵向方向的水平电流分布以 及对提高电解槽阴极铝液稳定性和提高铝电解 槽的电流效率有效果， 然而这种阴极钢棒结构 还存在以下缺点： 阴极钢棒的制作和在电解槽阴极炭块上的安装 过程较为复杂； 阴极钢棒内 分割缝内所使用的分隔材料和靠近阴极炭块边 部的阴极钢棒的下部分所使用的绝缘材料的抗 电解槽的磨蚀性是一个未经实践检验的问题， 一旦电解质或铝液渗入或漏入这些部位可能会 对阴极钢棒的破坏和电解槽的寿命产生影响。

发明内容

为了克服现行电解槽阴极炭块和阴极钢棒连接 的上述各种不足， 本发明提供一种能降低 电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结构， 采用没有分剖缝的、 无绝缘体、 无分割绝缘材料 的阴极炭块与阴极钢棒， 在降低铝电解槽阴极电压的同时， 改善铝电解槽水平电流分布和通 过降低阴极产生的热量， 提高铝电解槽阴极铝液的稳定性， 达到既提高铝电解槽的电流效率 又降低电能消耗的目的。

本发明的能降低电压和改善电流分布的铝电解 槽阴极结构包括阴极炭块和阴极钢棒， 阴 极炭块底部开设有 2 个贯通的钢棒槽或 4 个排成两排的钢棒槽， 每个钢棒槽内设有阴极钢 棒； 其中每个阴极钢棒顶面和阴极炭块钢棒槽之间 的空隙中填充有炭粉材料， 每个阴极钢棒 的两个侧面与钢棒槽之间用冷捣固糊或热捣固 糊捣固； 所述的炭粉材料为石墨粉， 或者石墨 粉与煅后石油焦粉的混合物， 或者石墨粉与电煅无烟煤粉的混合物， 或者石墨粉、 煅后石油 焦粉与电煅无烟煤粉的混合物。

上述结构中， 在阴极炭块的中部的空隙中为石墨粉； 在阴极炭块的中部两侧的空隙中的 炭粉材料为石墨粉与煅后石油焦粉的混合物， 或者石墨粉与电煅无烟煤粉的混合物， 或者石 墨粉、 煅后石油焦粉与电煅无烟煤粉的混合物； 在阴极炭块中部两侧的空隙中的炭粉材料中 石墨粉的重量含量为 30~80%， 每一侧空隙中的炭粉材料分为至少 2段， 各段炭粉材料中石 墨粉的重量含量由阴极炭块两端向中部方向逐 渐增高； 所述的阴极炭块中部是指阴极炭块轴 线上 500~600mm的部分， 中部的两侧与阴极炭块两端距离相等。

上述结构中， 阴极钢棒的两个侧面与阴极炭块之间的冷捣固 糊或热捣固糊中， 冷捣固糊 或热捣固糊中的骨料中的石墨粉的重量含量由 阴极炭块的两端向中部逐渐增加， 其中在阴极 炭块中部捣固的捣固糊中， 骨料的石墨粉的重量含量为 100%; 在阴极炭块中部两侧捣固的 捣固糊中， 骨料的石墨粉的重量含量为 30~70%， 每一侧捣固的捣固糊分为至少 2段， 各段 捣固糊中的骨料中石墨粉的重量含量由阴极炭 块两端向中部方向逐渐增高。

上述结构中， 当阴极炭块底部设有 4个排成两排的钢棒槽时， 每排的一对钢棒槽对称设 置在阴极炭块纵向中心线的两侧； 阴极炭块纵向中心线是指与阴极炭块地面平行 ， 且与阴极 炭块轴线垂直， 位于阴极炭块中部与阴极炭块两端距离相等的 线。

上述结构中， 当阴极炭块底部设有 4个排成两排的钢棒槽时， 同一排的两个钢棒槽内的 阴极钢棒的间距为 80~200mm。

上述结构中， 阴极钢棒的顶面和阴极炭块之间填充的炭粉材 料的厚度为 2~10mm _; 阴极 钢棒的两个侧面与阴极炭块之间的冷捣固糊或 热捣固糊的厚度为 8~15mm _; 当阴极炭块底部 设有 4个排成两排的钢棒槽时， 阴极钢棒靠近阴极炭块中部的端面与阴极炭块 之间用冷捣固 糊或热捣固糊捣固， 冷捣固糊或热捣固糊的厚度为 8~15mm。

上述结构中的石墨粉、 煅后石油焦粉和电煅无烟煤粉的粒径均 1.0mm。

上述的每一侧空隙中的炭粉材料分为至少 2段， 各段炭粉材料中石墨粉的重量含量由阴 极炭块两端向中部方向逐渐增高； 其分段方法为按任意长度比例分段， 其石墨粉重量含量的 增高比例为任意比例。

上述的每一侧捣固的捣固糊分为至少 2段， 各段捣固糊中的骨料中石墨粉的重量含量有 阴极炭块两端向中部方向逐渐增高， 其分段方法为按任意长度比例分段， 其石墨粉重量含量 的增高比例为任意比例。

上述炭粉材料为石墨粉、 煅后石油焦粉与电煅无烟煤粉的混合物时， 石墨粉的重量含量 为为 30~80%， 其余为煅后石油焦粉和电煅无烟煤粉， 煅后石油焦粉和电煅无烟煤粉的混合 比例为任意比例。

本发明的能降低电压和改善电流分布的铝电解 槽阴极结构的工作原理是： 在铝电解生产 中， 电解电流从炭阳极经由电解质熔体到铝液， 再经由铝液通过阴极炭块的上部和侧部， 阴 极钢棒顶部的炭粉和钢棒侧部的捣固糊导入钢 棒， 再经由阴极钢棒导入到阴极母线上； 由于 阴极钢棒顶部和阴极炭块之间的不同位置段上 的炭粉材料中石墨粉含量不同， 以及阴极钢棒 两侧与钢棒槽内侧之间的捣固糊中石墨粉的不 同配比， 形成阴极炭块与阴极钢棒之间导电体 的电阻差异， 以及阴极钢棒加高后电阻的降低， 使得电流进入阴极炭块和阴极钢棒的路径上 各处的电阻相等或相近， 经过电解槽中部的铝液中的电流不经由或少经 由电解槽的端部的铝 液导出， 而是垂直地进入阴极炭块， 依次到炭粉材料、 捣固糊、 阴极钢棒、 阴极母线， 显著 降低和减少阴极铝液内的水平电流。

本发明的方案中由于阴极钢棒和阴极炭块之间 的混合粉料厚度小于 10mm， 比传统方案 的厚度小 10mm以上， 也使阴极电阻降低； 炭粉材料使用了抗腐蚀的碳素材料， 可显著提高 阴极钢棒的抗腐蚀能力， 也可少量地释放阴极钢棒热膨胀所引起的对阴 极炭块的胀力， 对提 高电解槽的寿命有很大保障。 本发明的方案不仅可以降低电解槽阴极铝液中 的水平电流并使 阴极电压降降低， 也有利于降低阴极炭块的上表面温度， 从而有利于铝电解槽电流效率的提 高和电耗的降低。

附图说明

图 1 为本发明实施例 1.中能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴� ��结构半剖面结构示意 图；

图 2为图 1的 A-A面剖图；

图 3为图 1的 B-B面剖图；

图 4 为本发明实施例 4 中能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极 结构半剖面结构示意 图；

图 5为图 4的 A-A面剖图；

图 6 为本发明实施例 7 中能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极 结构半剖面结构示意 图；

图 7为图 6的 A-A面剖图；

图 8为图 6的 B-B面剖图；

图中 1、 长方体阴极炭块， 2、 炭粉材料， 3、 长阴极钢棒， 4、 侧面捣固糊， 5、 长方体阴极 炭块纵向中心线， 6、 短阴极钢棒， 7、 端面捣固糊， 8、 异形阴极炭块， 9、 异形阴极炭块纵 向中心线。

具体实施方式

本发明实施例中阴极钢棒的宽度 （厚度） 为 60~90mm， 高度为 190~220mm。

本发明实施例中采用的阴极炭块为长方体阴极 炭块或顶面上带有凸起的异形阴极炭块； 当采用长方体阴极炭块时， 钢棒槽底部与阴极炭块的上表面之间的距离为 200~300mm _; 当 采用异形结构阴极炭块时， 钢棒槽底部与阴极炭块基体的上表面的距离在 200~250mm。

本发明实施例中石墨粉、 煅后石油焦粉和电煅无烟煤粉为市购产品。

本发明实施例中石墨粉、 煅后石油焦粉和电煅无烟煤粉粒径 lmm。

实施例 1

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构如图 1所示， A-A面如图 2所示， B-B 面如图 3所示， 包括长方体阴极炭块 1和长阴极钢棒 3， 长方体阴极炭块 1底部开设有 2个 贯通且平行的钢棒槽， 每个钢棒槽内均装配有一个长阴极钢棒 3， 长阴极钢棒的宽度为 60mm, 高度为 190mm;

每个长阴极钢棒 3的顶面和长方体阴极炭块 1之间的空隙中填充有炭粉材料 2， 每个长 阴极钢棒 3的两个侧面与长方体阴极炭块 1之间用侧面捣固糊 4捣固， 侧面捣固糊 4为冷捣 固糊；

长阴极钢棒 3的顶面和长方体阴极炭块 1之间的空隙中的炭粉材料 2中， 在长方体阴极 炭块 1的中部的空隙中为石墨粉； 在阴极炭块的中部两侧的空隙中的炭粉材料 2为石墨粉与 煅后石油焦粉的混合物；

长方体在阴极炭块中部两侧的空隙中的炭粉材 料 2各平均分为 2段， 靠近两端的一段炭 粉材料中石墨粉的重量含量为 30%， 靠近中部的一段中石墨粉的重量含量为 80%; 所述的 阴极炭块中部是指长方体阴极炭块中心线 5两侧 300mm内的部分；

在长方体阴极炭块 1 中部的侧面捣固糊 4中， 骨料的石墨粉的重量含量为 100%; 阴极 炭块中部两侧的侧面捣固糊 4各平均分为 2段， 靠近两端的一段侧面捣固糊 4中， 骨料中石 墨粉的重量含量为 30%， 靠近中部的一段侧面捣固糊 4 中， 骨料中石墨粉的重量含量为 70%；

长阴极钢棒 3 的顶面和长方体阴极炭块 1 之间填充的炭粉材料的厚度为 2mm _; 侧面捣 固糊 4的厚度为 8mm _;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。

实施例 2

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构同实施例 1， 不同点在于：

( 1 ) 长阴极钢棒的宽度为 70mm， 高度为 200mm

(2) 侧面捣固糊为热捣固糊；

( 3 ) 在长方体阴极炭块的中部两侧的空隙中的炭粉 材料为石墨粉与电煅无烟煤粉的混合 物；

(4) 在长方体阴极炭块中部两侧的空隙中的炭粉材 料各平均分为 3段， 从两端向中部各 段炭粉材料中石墨粉的重量含量依次为 40%、 50%和 60%;

( 5 ) 长方体阴极炭块中部两侧捣固的侧面捣固糊各 平均分为 3段， 由长方体阴极炭块两 端向中部的各段侧面捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 40%、 50%和 60%; ( 6) 长阴极钢棒的顶面和长方体阴极炭块之间填充 的炭粉材料的厚度为 6mm _; 侧面捣固 糊的厚度为 10mm;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显著地 降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低铝电 解槽的电能消耗。

实施例 3

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构同实施例 1， 不同点在于：

( 1 ) 长阴极钢棒的宽度为 80mm， 高度为 210mm

(2) 侧面捣固糊为热捣固糊；

( 3 ) 在长方体阴极炭块的中部两侧的空隙中的炭粉 材料为石墨粉、 煅后石油焦粉与电煅 无烟煤粉的混合物， 其中煅后石油焦粉与电煅无烟煤粉的重量相等 ；

(4) 长方体阴极炭块中部两侧捣固的侧面捣固糊各 平均分为 4段， 由长方体阴极炭块两 端向中部的各段侧面捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 30%、 40%、 50%和 60%;

( 5 ) 侧面捣固糊中， 在长方体阴极炭块中部的侧面捣固糊中， 骨料的石墨粉的重量含量 为 100%; 长方体阴极炭块中部两侧捣固的捣固糊各平均 分为 2段， 靠近两端的一段侧面捣 固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量为 30%， 靠近中部的一段侧面捣固糊中， 骨料中石墨粉的 重量含量为 70%;

( 6) 长阴极钢棒的顶面和长方体阴极炭块之间填充 的炭粉材料的厚度为 10mm; 侧面捣 固糊的厚度为 15mm _;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。

实施例 4

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构如图 4所示， A-A面如图 5所示， 包 括长方体阴极炭块 1和短阴极钢棒 6， 长方体阴极炭块底部开设有 4个排成两排的钢棒槽， 每个钢棒槽内设有一个短阴极钢棒 6; 每排钢棒槽的两个钢棒槽对称设置在长方体阴 极炭块 纵向中心线 5的两侧； 同一排的两个钢棒槽内的短阴极钢棒 6的间距为 80mm _; 短阴极钢棒 6的宽度为 90mm， 高度为 220mm;

每个短阴极钢棒 6的顶面和长方体阴极炭块 1之间的空隙中填充有炭粉材料 2， 每个短 阴极钢棒 6的两个侧面与长方体阴极炭块 1之间用侧面捣固糊捣固 4， 侧面捣固糊 4为热捣 固糊；

短阴极钢棒 6的顶面和长方体阴极炭块 1之间的空隙中填充的炭粉材料 2中， 在长方体 阴极炭块 1的中部的空隙中为石墨粉； 在长方体阴极炭块 1的中部两侧的空隙中的炭粉材料 2为石墨粉与煅后石油焦粉的混合物；

在长方体阴极炭块 1中部两侧的空隙中填充的炭粉材料 2平均分为 2段， 靠近两端的一 段中石墨粉的重量含量为 30%， 靠近中部的一段中石墨粉的重量含量为 80%; 所述的阴极 炭块中部是指是指长方形阴极炭块 1轴线上 600mm的部分， 中部的两侧与长方形阴极炭块 1两端距离相等；

侧面捣固糊 4 中， 骨料中的石墨粉的重量含量由长方体阴极炭块 的两端向中部逐渐增 加， 在长方体阴极炭块 1 中部侧面捣固糊中， 骨料的石墨粉的重量含量为 100%; 长方体阴 极炭块中部两侧捣固的侧面捣固糊各平均分为 2段， 由长方体阴极炭块两端向中部的各段侧 面捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 30%和 60%;

短阴极钢棒 6的顶面和长方体阴极炭块 1之间填充的炭粉材料 2的厚度为 2mm _; 短阴 极钢棒 6的两个侧面与长方体阴极炭块 1之间的侧面捣固糊 4的厚度为 8mm _; 短阴极钢棒 6 靠近长方体阴极炭块 1中部的端面与长方体阴极炭块 1之间用端面捣固糊 7捣固， 端面捣固 糊 7为冷捣固糊或热捣固糊， 厚度为 8mm _;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。

实施例 5

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构同实施例 4， 不同点在于：

( 1 ) 同一排的两个钢棒槽内的短阴极钢棒的间距为 100mm; 短阴极钢棒的宽度为 60mm, 高度为 190mm;

(2) 侧面捣固糊为冷捣固糊；

( 3 ) 在长方体阴极炭块的中部两侧的空隙中填充的 炭粉材料为石墨粉与电煅无烟煤粉的 混合物；

(4) 在长方体阴极炭块中部两侧的空隙中填充的炭 粉材料平均分为 3段， 从两端向中部 各段炭粉材料中石墨粉的重量含量依次为 40%、 60%和 80%;

( 5 ) 长方体阴极炭块中部两侧捣固的侧面捣固糊各 平均分为 3段， 由长方体阴极炭块两 端向中部的各段侧面捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 30%、 50%和 70%; ( 6 ) 短阴极钢棒的顶面和长方体阴极炭块之间填充 的炭粉材料的厚度为 6mm _; 短阴极 钢棒的两个侧面与长方体阴极炭块之间的侧面 捣固糊的厚度为 10mm; 短阴极钢棒靠近长方 体阴极炭块中部的端面与长方体阴极炭块之间 用端面捣固糊 7捣固， 端面捣固糊为冷捣固糊 或热捣固糊， 厚度为 10mm;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。

实施例 6

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构同实施例 4， 不同点在于：

( 1 ) 同一排的两个钢棒槽内的短阴极钢棒的间距为 120mm _; 短阴极钢棒的宽度为 70mm, 高度为 200mm;

(2) 在长方体阴极炭块的中部两侧的空隙中填充的 炭粉材料为石墨粉、 煅后石油焦粉与 电煅无烟煤粉的混合物， 其中煅后石油焦粉和电煅无烟煤粉的重量相等 ；

( 3 ) 在长方体阴极炭块中部两侧的空隙中的炭粉材 料平均分为 4段， 从两端向中部各段 炭粉材料中石墨粉的重量含量依次为 40%、 50%、 60%和 70%;

(4) 长方体阴极炭块中部两侧捣固的侧面捣固糊各 平均分为 4段， 由长方体阴极炭块两 端向中部的各段侧面捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 30%、 50%、 60%和 70%;

( 5 ) 短阴极钢棒的顶面和长方体阴极炭块之间填充 的炭粉材料的厚度为 10mm; 短阴极 钢棒的两个侧面与长方体阴极炭块之间的侧面 捣固糊的厚度为 15mm _; 短阴极钢棒靠近长方 体阴极炭块中部的端面与长方体阴极炭块之间 用端面捣固糊 7捣固， 端面捣固糊为冷捣固糊 或热捣固糊， 厚度为 15mm _;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。

实施例 7

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构如图 6所示， A-A面如图 7所示， B- B面如图 8所示， 包括异形阴极炭块 8和短阴极钢棒 6， 异形阴极炭块 8底部开设有 4个排 成两排的钢棒槽， 每个钢棒槽内设有一个短阴极钢棒 6; 两排钢棒槽对称设置在异形阴极炭 块纵向中心线 9 的两侧； 同一排的两个钢棒槽内的短阴极钢棒 6 的间距为 140mm _; 短阴极 钢棒的宽度为 80mm， 高度为 210mm _; 其中每个短阴极钢棒 6的顶面和异形阴极炭块 8之间的空隙中填充有炭粉材料 2， 每个 短阴极钢棒 6的两个侧面与异形阴极炭块 8之间用侧面糊捣固， 侧面捣固糊为冷捣固糊； 短阴极钢棒 6的顶面和异形阴极炭块 8之间的空隙中填充的炭粉材料 2中， 在异形阴极 炭块 8的中部的空隙中为石墨粉； 在异形阴极炭块 8的中部两侧的空隙中的炭粉材料 2为石 墨粉、 煅后石油焦粉与电煅无烟煤粉的混合物， 其中煅后石油焦粉和电煅无烟煤粉的重量相 等.

侧面捣固糊 4 中， 骨料中的石墨粉的重量含量由异形阴极炭块 8 的两端向中部逐渐增 加， 在异形阴极炭块 8 中部侧面捣固糊中， 骨料的石墨粉的重量含量为 100%; 异形阴极炭 块 8中部两侧捣固的侧面捣固糊各平均分为 2段， 由异形阴极炭块 8两端向中部的各段侧面 捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 30%和 60%;

在异形阴极炭块 8中部两侧的空隙中填充的炭粉材料 2平均分为 2段， 靠近两端的一段 中石墨粉的重量含量为 30%， 靠近中部的一段中石墨粉的重量含量为 80%; 所述的异形阴 极炭块 8中部是指异形阴极炭块 8轴线上 500mm的部分， 中部的两侧与异形阴极炭块 8两 端距离相等；

短阴极钢棒 6的顶面和异形阴极炭块 8之间填充的炭粉材料 2的厚度为 2mm _; 短阴极 钢棒 6的两个侧面与异形阴极炭块 8之间的侧面捣固糊 4的厚度为 8mm _; 短阴极钢棒 6靠 近异形阴极炭块 8中部的端面与异形阴极炭块 8之间用端面捣固糊 7捣固， 端面捣固糊 7为 冷捣固糊或热捣固糊， 厚度为 8mm _;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。

实施例 8

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构同实施例 7， 不同点在于：

( 1 ) 同一排的两个钢棒槽内的短阴极钢棒的间距为 180mm _; 短阴极钢棒的宽度为 90mm, 高度为 220mm;

(2) 侧面捣固糊为热捣固糊；

( 3 ) 在异形阴极炭块的中部两侧的空隙中填充的炭 粉材料为石墨粉与煅后石油焦粉的混 合物；

(4) 在异形阴极炭块中部两侧的空隙中的填充炭粉 材料平均分为 3段， 从两端向中部各 段炭粉材料中石墨粉的重量含量依次为 40%、 60%和 80%; ( 5 ) 异形阴极炭块中部两侧捣固的侧面捣固糊各平 均分为 3 段， 由异形阴极炭块两端向 中部的各段侧面捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 30%、 50%和 70%;

( 6) 短阴极钢棒的顶面和异形阴极炭块之间填充的 炭粉材料的厚度为 6mm _; 短阴极钢棒 的两个侧面与异形阴极炭块之间的侧面捣固糊 的厚度为 10mm; 短阴极钢棒靠近异形阴极炭 块中部的端面与异形阴极炭块之间用端面捣固 糊捣固， 端面捣固糊为冷捣固糊或热捣固糊， 厚度为 10mm;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。

实施例 9

能降低电压和改善电流分布的铝电解槽阴极结 构同实施例 7， 不同点在于：

( 1 ) 同一排的两个钢棒槽内的短阴极钢棒的间距为 200mm _; 短阴极钢棒的宽度为 80mm, 高度为 200mm;

(2) 在异形阴极炭块的中部两侧的空隙中填充的炭 粉材料为石墨粉与电煅无烟煤粉的混 合物；

( 3 ) 在异形阴极炭块中部两侧的空隙中填充的炭粉 材料平均分为 4段， 从两端向中部各 段炭粉材料中石墨粉的重量含量依次为 30%、 40%、 50%和 60%;

(4) 异形阴极炭块中部两侧捣固的侧面捣固糊各平 均分为 4段， 由异形阴极炭块两端向 中部的各段侧面捣固糊中， 骨料中石墨粉的重量含量依次为 40%、 50%、 60%和 70%;

( 5 ) 短阴极钢棒的顶面和异形阴极炭块之间填充的 炭粉材料的厚度为 10mm; 短阴极钢 棒的两个侧面与异形阴极炭块之间的侧面捣固 糊的厚度为 15mm _; 短阴极钢棒靠近异形阴极 炭块中部的端面与异形阴极炭块之间用端面捣 固糊捣固， 端面捣固糊为冷捣固糊或热捣固 糊， 厚度为 15mm _;

经过实验和计算， 采用上述结构进行铝电解生产， 可以显著地降低铝电解阴极压降， 显 著地降低电解槽阴极铝液内的水平电流， 从而可以显著地提高铝电解槽的电流效率， 并降低 铝电解槽的电能消耗。