用于生产铝的电解槽的阴极组件的衬里配置方法与流程

1.本发明涉及有色冶金，特别是原铝生产，其可用于电解槽阴极的衬里。


背景技术：

2.铝还原工艺在由衬里侧块封闭的电解槽(罐)阴极腔中进行，以防止暴露于环境－上部阳极块和下部阴极底部块。构成底部的阴极底部块放置在衬里阻隔/耐火材料层上，防止化学和温度对下面的衬里绝热材料的影响，这对于在阴极腔内达到所需的电解还原温度是必需的。衬里侧块、底部块和耐火/绝热材料层置于通常为金属的阴极壳中。阴极块之间以及它们和侧块之间的空腔填充有碳捣固糊，随后整体焙烧整个阴极结构。
3.电解槽的运行特征是浴组分渗透到位于阴极底部块下方的副阴极腔中，其由阴极端部处的外壳侧壁和底部从下方封闭。该特征由底部块和衬里材料的异质性来调节。在长期运行期间，该效应引起一些变化和变形，特别是底部的缓慢隆起。除了壳体变形之外，这导致阴极棒的弯曲，阴极块的电阻变高，其破裂，以及随后需要断开一些罐以重新加衬。
4.熔融浴渗透到罐衬里发生在整个罐寿命期间，但在阴极的初始操作期间最为集中。当暴露于扩散和毛细作用力/重力下时，液态和气态侵蚀性熔体组分(钠、铝、氟化物)渗透进入衬里材料并导致它们的降解－绝热、结构和化学性质的劣化。
5.在阻隔材料中发生的基本反应之一是钠长石na2o*al2o3*6sio2或霞石na2o*al2o3*2sio2的形成(基于过量的氟化物)：
6.6naf+2al2o3+3sio2＝3naalsio4+na3alf67.(1)
8.随着时间的推移，阻隔材料逐渐被氟化钠饱和，导致形成强团聚体。新来的naf批次在阻隔层上方形成盐透镜(salt lense)。这些透镜的主要组分是氟化钠、冰晶石和铝酸钠。在阻隔(耐火)材料的底部底面(下表面)和上表面之间形成盐透镜导致产生弯曲阴极块和从阴极块上撕下阴极棒的垂直力。该过程导致阴极块的更高电阻和铝生产的更高能量消耗。随后，盐透镜的连续厚度生长导致阴极块破裂和还原槽的紧急关闭。
9.具有高含量的有毒水溶性氟化物(高达总废物重量的40％)的废衬里材料应储存在专用混凝土结构内部的专门装备的废物处置区域中，以保护废物免受大气降水的渗透。这增加了废物存储成本，没有解决主要问题-消除环境污染。
10.废罐衬里材料的毒性是铝工业中出现的环境问题的主要原因。主要的环境影响与大量的水溶性氟化物和氰化物有关。来自用过的衬里处置区域的洗出产物可污染地下水或流出物。此外，由于被空气氧化和暴露在湿气中，在保存在处置区域中的废耐火材料层中形成爆炸性气体。
11.有各种改进电解铝生产的环境安全性的方法，包括通过减少渗透到罐衬里基座(socle)并腐蚀它的氟化物的量，以及通过回收用过的衬里材料。
12.存在众所周知的铝电解槽阴极衬里配置方法(us4,411,758，1981年9月2日)，其包括：在底部上填充粒状氧化铝或另一绝热材料；进一步放置板或毡形式的高温铝硅酸盐纤
维材料层；以及用具有相对低熔点(《800℃)的粒状钙-钠碎玻璃填充该材料中的切口。在高温铝硅酸盐纤维材料层上的底部块之下直接放置氧化铝层。在操作过程中，由于与高温纤维材料的相互作用，玻璃状材料应转化成霞石(na2o*al2o3*2sio2)或钠长石(na2o*al2o3*6sio2)。
13.这种衬里配置方法的缺点是不能回收(再利用)用过的材料和与组合的阻隔层的变形有关的危险以及在底部块下方形成裂纹。此外，玻璃中钙的存在降低了阻隔化合物的温度。结合连续的钠输入，这导致熔点的大幅降低和固相等温线的移动：首先到达绝热层，然后(当衬里失去其绝热性能时)其返回进入底部块。这导致盐在那里结晶，使底部块崩解。
14.存在一种众所周知的铝电解槽阴极衬里配置方法(ru2608942，2017年1月26日)，其包括：在底部上用铝硅酸盐或含铝粉末填充非石墨碳或其混合物的绝热层；以及在所述绝热层表面上放置耐火铝硅酸盐粉末。此时，绝热层和耐火层的孔隙率从上亚层到下亚层增加，而耐火层和绝热层的厚度比为1:(1-3)。阴极腔下部中的非石墨碳保持其初始性质，并且可以重复使用。
15.这种衬里配置方法的缺点是钠渗透到由非石墨碳代表的上部绝热层中。这由于氰化物的出现和整体碳酸钠块(monolithic sodium carbonate pieces)的形成而使它们的回收性质变差，这不允许再利用它们。
16.还存在用于在铝电解槽阴极壳中形成一个或多个衬里层的公知方法和装置(ru2667270，2018年9月18日)，其包括：在阴极壳底部上填充一层或多层的至少一种衬里材料，将阴极壳表面上的各层铺展，并整平。该方法的特征在于，在填充衬里材料层的同时，使用带辊门(tape-roller gate)在其在阴极壳表面上进行铺展和整平。此时，在铝电解槽阴极壳的上边缘平面上的设定水平处进行整平，依次形成一个或多个衬里层，所述衬里层具有相似或不同的设定工艺物理和操作特性。
17.这种衬里配置方法的缺点是不均匀衬里材料的高气体渗透性调节钠渗透至由非石墨碳表示的较低绝热层。这限制了它们的再利用，因为在它们中形成不期望的化合物，例如整体碳酸钠块和氰化物。
18.使用由热膨胀石墨制成的具有金属基材的阻隔层的铝电解槽阴极衬里配置方法(us4,175,022，1997年4月25日)，其是技术内容最接近要求保护的发明的方法，其包括：在外壳底部上并沿其侧面放置绝热层；在绝热层表面上铺展氧化铝或另一种合适的耐火粉末；将具有金属基材的石墨箔直接放置在绝热层上并进一步放置耐火层；安装底/侧块，然后用冷捣糊密封它们之间的接缝并整体焙烧。石墨箔完全防止冰晶石、其分解产物和除钠之外的其它侵蚀性浴组分的迁移。石墨箔可与钢板分开使用，但更优选将其与用作基材的金属板一起使用。这种组合中的金属板不让钠通过，而箔保护下层材料免受其它侵蚀性组分的影响。
19.这种衬里配置方法的缺点是具有金属基材的石墨箔仅保护绝热材料层。上部耐火层与渗透的氟化物反应，这导致在拆卸过程中形成强团聚体。这些团聚体应当被安全地储存，因为目前没有方法来进一步有成本效益地使用它们。
20.在具有成形衬里材料的阴极中使用箔的缺点是它们与可能通过碳扩散调节的下部砖的非常强的连接。在周期性温度波动时，这导致在一些砖的边界处出现多个裂纹，这降低了箔阻隔的效率。当使用未成形的衬里材料并将其进一步直接压入到基座中时，箔的机
械损坏是不可避免的。另一方面，层的单独压实导致上耐火层的压实不足和副阴极腔的下部区域的过度压实。这导致次阴极腔的上层中的渗透氟化物量的增长，增加了所使用的初始衬里材料的总量，从而增加了在适用期期满时产生的废物的量，并降低了可回收衬里材料的重量。


技术实现要素：

21.本发明基于开发铝电解槽阴极衬里配置方法的任务，该方法旨在改进阴极衬里的阻隔性能和回收用过的衬里材料的能力，以减少作为最终结果的环境污染。
22.用所要求保护的发明可以实现的技术效果是渗透到阴极基座并腐蚀其的氟化物较少，以及由于在铝生产过程中产生较少的废物而使原铝生产的环境安全性更高。这些废物对环境是危险的，并且在罐拆卸后进行处理。废物减少将产生经济效应－通过重新使用其而使购买新的衬里材料的经济成本较低，因此铝的生产成本较低。循环利用在电解铝生产中的应用在很大程度上解决了环保问题。
23.所提出的铝电解槽阴极衬里配置方法包括：在底层上形成绝热层；在绝热层上放置覆盖有超硬纤维板层的石墨箔的下阻隔层；在这些层上方形成至少一个耐火层；在该层上放置覆盖有超硬纤维板层的石墨箔的上阻隔层；进一步同时压制所有形成的层，直到上纤维板覆盖层的顶表面与阴极棒孔的下切割平面对准；以及在上纤维板覆盖层上方形成厚度达20～30mm的整平耐火层。
24.所要求保护的加衬里配置方法的创新之处在于，阻隔层由覆盖有纤维板层的石墨箔制成，即置于超硬(密度为950kg/m3以上)纤维板之间的箔。在此，可以存在一个或几个耐火层，并且这些层也用覆盖有超硬纤维板的石墨箔阻隔层彼此分开。
25.所提出的方法通过在实现最佳技术结果方面优选的具体实施方式来补充。
26.可以使用尺寸对应于阴极横截面的无缝石墨箔获得不透气层。
27.为了防止相对于彼此的位移，超硬纤维板的下覆盖片和上覆盖片可以通过使用胶带胶合接缝而对接接合。
28.绝热层可以由非石墨碳或其与铝硅酸盐或铝粉的混合物组成。
29.非石墨碳例如可以是炭黑、木炭、木屑(wood dust)、茎秆(culm)热解产物或部分碳化的褐煤。
30.除了平整化耐火层之外，可以有1～3个耐火层，每个耐火层与下一个耐火层通过覆盖有超硬纤维板的石墨箔阻隔层分开。
31.耐火层可以由铝硅酸盐粉末或氧化铝形式的耐火材料组成。
32.进行振动压制以压实材料层，从而使该层收缩到所需水平。在所要求保护的方法中进行振动压制，直到最上面的超硬纤维板层表面与阴极棒孔的下部水平切割平面对齐。
33.所要求保护的方法中的石墨箔优选具有1.26g/cm3的密度和0.3mm的厚度。
34.本发明中的覆盖层是指用于保护箔片免受机械损伤的结构，其中箔片置于纤维板片之间。
35.纤维板是通过在必要时引入粘合剂和特殊添加剂的情况下对木质纤维板坯(mat)进行热压或干燥而生产的板材。从软到超硬有一些类型的纤维板材料。超硬纤维板具有950kg/m3以上的密度。
36.如果纤维板密度低于要求保护的密度，则在处理期间纤维板片会被损坏。如果纤维板密度高于要求保护的密度，则纤维板重量增加，这导致难以切割片材以匹配在它们的处理期间的阴极腔尺寸。
37.根据研究数据，这种纤维板片的最佳厚度应为2～4mm。如果纤维板的厚度小于规定的厚度，则片材的硬度降低，并且它们不再起中间弹性层的作用。这导致在压制整块衬里材料期间上部耐火层和下部绝热层的压实，导致阴极的耐热性较低。由于绝热层应具有低密度以适当地用作绝热体，因此其密度的增加导致绝热性质的劣化。当在本发明中使用较厚的纤维板片时，它们变得更重和更昂贵。
38.用于电流供应的阴极棒从其两侧位于阴极块的下部凹槽中，并通过外壳中切割的矩形孔从阴极壳中出来。在铸铁浇注或接触糊料捣固的先前操作期间，棒固定在阴极块中。在此，安装有阴极棒的阴极块的长度似乎超过阴极宽度。阴极块通常相对于其水平轴线以20～45
°
倾斜，并且阴极棒之一通向孔，直到阴极块接触壳壁。此后，第二阴极棒下降，指向相对的孔，并水平定位，以在先前安装的耐火和绝热衬里材料的表面上获得槽壳中的阴极块的对称性。因此，孔的轴和上/下切口应位于平行平面中。“下开孔切口”是指阴极棒所在的矩形孔的下水平面。
39.有意地进行最上面的超硬纤维板层表面的收缩直到与阴极棒孔的下切割平面对齐。为此，该外壳填充有绝热和耐火材料，这些材料被依次地浇注并且水平地调平，使用例如在专利ru2553145(c1)，2015；us9,822,457，2017；cn104937143，2015；ca2,889,749，2017中描述的方法和设备对整个材料块进一步压实/压制和收缩。选择压实模式，使得收缩导致上部耐火材料平面与阴极壳的下部水平孔切面所在的平面对齐。
40.在压实之后并且在安装阴极块之前，用整平耐火材料的薄(20～30mm)层覆盖上部耐火材料表面，使得阴极棒在其离开外壳的出口处不接触外壳，并且阴极块的上表面在安装阴极底部块之后位于相同的水平面中。
41.所要求保护的方法优选地使用具有对应于阴极横截面面积的尺寸的无缝石墨箔以获得不透气的阻隔层，而超硬纤维板的下覆盖片和上覆盖片通过使用胶带的接缝胶合来对接接合以防止相对于彼此的位移。
42.根据达西定律，熔融氟化物渗透到副阴极腔的驱动力是底部块的高度上的压力梯度：
[0043][0044]
其中：q－熔融氟化物通过横截面s的体积流速，m3/(m2s)；k－渗透因子，m2；dp/dx－底部块的高度上的压力梯度，pa；μ－动态粘度，pa*s。
[0045]
等式(2)中出现的渗透因子取决于孔的尺寸/数量，并且可以通过以下结构参数来估计：开孔孔隙率、孔径分布和孔弯曲因子(pore sinuosity factor)。对于具有均匀分布和非交叉孔的多孔材料，如小截面的圆柱形通道，可通过下式计算渗透因子：
[0046]
[0047]
其中：p－孔隙率；d－孔径，m；k－渗透因子。
[0048]
从给定的公式可以看出，渗透因子和相应的渗透浴组分的量随着孔尺寸的减小而以二次方关系减小。
[0049]
由于包括石墨箔的阻隔衬里材料是具有不同孔径分布图案的异质结构，即颗粒/孔的数量(体积、重量)取决于它们在分析材料中的尺寸，因此这种材料的孔径范围可以有条件地分成三个区域。对于粗孔(超过100μm)，压力梯度主要由流体静力和重力调节。对于更细的通道孔，毛细管力与所述力一起出现。由于毛细管力的势场能量，压力梯度远高于粗孔，并且这种毛细管能够强烈地吸收熔融的氟化物。随着孔径的进一步减小，由毛细管力调节的压力梯度增加，但是对液体流动的液压阻力同时上升得更快，并且可以忽略氟化物通过这些孔的渗透。因此，具有小孔径的材料也具有较高的阻隔性能。石墨箔即属于这种材料。
[0050]
设置在耐火层上的箔促进了对从阴极块流到副阴极腔的氟化物的阻力的增加。因此，由于熔融氟化物的流入，由阻隔箔层从下面、由阴极底部块的底面/下表面从上面以及由侧面块从侧面包围的区域中的压力增加。此时，压力梯度在底部块的高度上减小。根据等式(2)，这导致流向阴极基座的氟化物流的减少，从而腐蚀其，并且导致在拆卸阴极后废物产生的减少。
[0051]
在所要求保护的方法中应用的从上方和从下方覆盖有超硬纤维板的层实现了三个目标。第一个目标是保护箔免受不定形衬里材料颗粒的机械损伤。第二个目标是提供副阴极腔的功能梯度性质－上部耐火层的高密度和下部绝热层中的疏松结构。用超硬纤维板覆盖的箔的第三个目的是纤维板在罐运行期间在其热解之后转变为碳层，从而箔被另外保护免受氧化，这在发生紧急情况时特别重要，例如含氧氟化物流出到副阴极腔。
[0052]
铝电解槽阴极衬里配置方法包括以下步骤：
[0053]
－在阴极底部上形成衬里材料的绝热层(浇注并整平)；
[0054]
－放置超硬纤维板片并对接接合在整平层表面上，任选地使用胶带进一步胶合接缝；
[0055]
－铺开石墨箔的阻隔层带；此时，可使用尺寸对应于阴极横截面的无缝石墨箔以获得不透气层；
[0056]
－再次放置超硬纤维板的片并对接接合在石墨箔的阻隔层上，任选地使用胶带进一步胶合接缝；
[0057]
－在超硬纤维板的表面上浇注衬里材料的耐火层并整平；
[0058]
－取决于可选的附加耐火层的量，重复上述操作，包括放置纤维板，铺开箔的阻隔层带，和在其上放置纤维板；
[0059]
－将副阴极腔(subcathode cavity)的所有形成的层压制以实现最上超硬纤维板层表面与阴极棒孔的下切割平面的对准。
[0060]
在压实副阴极腔材料之后，将20～30mm厚的耐火材料的整平层放置在压实表面上。该层允许将阴极块的上表面在同一平面中对准，并确保阴极棒的定位而不使它们与孔的下切平面上的外壳接触。在此，整平层还执行另一功能－快速形成粘性层，抑制氟化物和钠渗透到下层材料。
附图说明
[0061]
图1显示石墨箔对侵蚀性组分－氟化物、铝和钠的耐化学性的24小时测试后的槽外观：左侧－横截面，右侧－测试槽的3d图像，其中1－石墨坩埚；2－浴；3－铝；4－石墨箔；5－耐火粘土砖。
[0062]
图2显示使用石墨箔的典型和中试电解槽之间氟化铝消耗量差异的动态变化图。
[0063]
图3显示具有石墨箔和未成形衬里材料的阴极在工作约2400天之后的横截面图。
[0064]
图4显示根据sintef(研究阴极过程的挪威实验室)的数据的氟化物透镜(fluoride lens)厚度随时间的动态变化图。
[0065]
图5显示具有绝热层和耐火材料层的阴极的简图，所述绝热层和耐火材料层包含覆盖有超硬纤维板的石墨箔的若干阻隔层。
[0066]
图6显示阴极棒在外壳开口(9)中的布局(侧视图)。
具体实施方式
[0067]
所提出的电解槽阴极衬里配置方法的实质通过方法具体实施的实例来说明。
[0068]
阴极结构(图5)提供了在底部上形成的非石墨碳的绝热层(1)，其设计用于进一步再利用。为此，该层从上方用包覆有超硬纤维板层(2)的石墨箔阻隔层(3)覆盖。
[0069]
因此，非石墨碳的绝热层(1)从上方覆盖有超硬纤维板层(2)，随后是也覆盖有超硬纤维板层(2)的箔层(3)。至少一个耐火层(4)放置在所述层(2)的上方，并且还从上方用覆盖有超硬纤维板层(2)的箔阻隔层(3)覆盖。最上面的纤维板层(2)覆盖有整平耐火层(4)，以将阴极块的上表面对准在同一平面中，并防止阴极棒(8)在其离开外壳(9)的出口处与外壳(9)接触。
[0070]
阻隔层(3)如下形成。将箔卷放置在阴极端壁处并铺开接近相对的端壁，在那里切割剩余材料。
[0071]
除了整平耐火层(4)之外，可以有一个或多个组合的耐火层(4)，例如两层或三层。这取决于修复单元的技术和经济参数以及电解槽的运行参数。更多的组合耐火层(4)减少了渗透到阴极基座的氟化物的量，但是意味着购买箔/纤维板的额外成本和安装阻隔层(3)的劳动成本。对于电解槽，附加阻隔层(3)的安装增加了重新加衬持续时间，这导致铝输出的降低。
[0072]
具有高密度和抗冰晶石性的耐火层(4)被设计用于形成粘性玻璃以抑制浴液相渗透到阴极下部。该层(4)与钠积极反应并降低下部绝热层(1)中氰化物的形成强度。
[0073]
在位于超硬纤维板层(2)之间的石墨箔的上阻隔层(3)上铺开弹性带(覆盖物)，并使用振动压实机压制副阴极腔的所有形成的层，以实现最上超硬纤维板层(2)表面与阴极棒孔(8)的下切割平面(10)的对准。
[0074]
将阴极底部块(5)安装在如上所述放置的热绝缘层(1)和耐火层(4)的压实的基座上，并使用碳捣固糊(6)与侧块(7)连接。阴极棒(8)安装在阴极块(5)的凹槽中，并用铸铁浇注固定。整个衬里结构位于所述阴极壳(9)内。
[0075]
在实验室条件下测试石墨箔以评价其阻隔性能。在根据tu 5728-040-13267785-05生产的密度为1.26g/cm3和厚度为0.3mm的graphlex gf-1v-1.3 03x150x1740石墨箔上进行测试。测试的箔的性质在表1中给出。
[0076]
表1石墨箔的性质
[0077][0078]
使用出版物'tests of barrier materials for cryolite resistance:method and operational experience./i.patrakhin,a.pogodaev,a.proshkin,p.polyakov et al./-in collected book'aluminium of siberia',2005,p.331-338中所述的单元，利用a.tabereaux方法，测试箔对铝、钠和浴的组合作用的耐化学性。
[0079]
使用石墨坩埚进行箔的实验室测试，其中放置常规衬里材料的样品，例如耐火粘土砖。此时，将所需直径的石墨箔放置在在用于石墨筒尺寸的车床处预机械加工的砖试样上方。箔接缝与筒壁完全对齐。试验进行24小时和48小时。
[0080]
实验室测试结果(图1)显示石墨箔被很好地保存，它阻止了浴和铝渗透到砖样品中。浴保持其浅色并且没有碳化铝形成的迹象。48小时的更长测试显示结果与24小时测试的结果相同。因此，石墨箔防止熔融氟化物/铝和部分钠渗透至下部砖试样。
[0081]
21个具有置于绝热层上方的箔的电解槽的进一步工业测试证实了其作为覆盖有超硬纤维板的箔的阻隔层的应用功效。与通常用于铝生产的模型(典型的)电解槽相比，中试电解槽在电解还原过程中显示出较低的氟化铝alf3消耗。
[0082]
因此，对于超过3年的观察结果，中试和模型电解槽之间alf3消耗的差异总是保持为积极的(图2)。在那时，差异在电解槽的初始运行期间最显著，并且达到20％。由于副阴极腔中的材料被氟化物饱和，所以中试和模型电解槽之间氟化铝消耗的差异被平滑化。
[0083]
在直接位于耐火层(4)上的副阴极腔的上部中安装附加的覆盖有纤维板层(2)的箔阻隔层(3)，可以进一步减少氟化物消耗。因此，具有一个和两个箔层的电解槽之间氟化铝的日消耗率的比较显示，对于具有两个阻隔箔层的电解槽，氟化铝消耗的年平均减少46.2％。如果在耐火层之间应用三个附加阻隔层，则氟化铝消耗的减少可超过60％。
[0084]
在用石墨箔阻隔层运行约80个月(图3)的电解槽的剖检期间进行的各种衬里材料的检查表明，在非石墨碳或其与铝硅酸盐或铝粉的混合物的绝热层中氟化物的消耗减少，氰化物/碳酸钠的含量减少，这允许这些衬里材料的再利用。
[0085]
因此，直接在阴极块下形成的透镜的厚度仅为45～65mm，根据sintef实验室的数据(图4)，这显著小于在不使用具有相同运行寿命的覆有纤维板的箔的阴极中达到的约100mm。至于氰化物，在施加箔后它们的浓度仅为几ppm。
[0086]
因此，所要求保护的衬里配置方法允许在阴极拆卸过程中产生更少的废物，并且
允许原铝生产的更好的环境安全性。
[0087]
要求保护的用于石墨箔的一个阻隔层的衬里配置方法的工业测试显示出以下积极结果。在具有衬里结构的电解槽的运行期间，氟化铝的消耗降低了2.1kg/吨铝，所述衬里结构使用在耐火层上覆有超硬纤维板的石墨箔。运行超过80个月的阴极中透镜的高度似乎比模型电解槽中低几乎两倍。在那时，在非石墨碳的下层中氰化物的含量看起来很低。
[0088]
通过氟化铝消耗减少4kg/t al($5/t al)，提取的基座废料减少20.4t，以及由于废衬里材料的再利用和拒绝购买新衬里材料而降低用于存储废衬里材料的成本，应用具有两个阻隔层(第一－在耐火层和绝热层的边界处，第二－在耐火层上方)的上述电解槽阴极衬里配置方法将允许每电解槽每年至少$2700的总经济效果。安装具有用纤维板片覆盖的阻隔层的第三耐火层将另外减少氟化物消耗(根据我们的估计减少20％)和废物量。更多的覆盖有超硬纤维板的石墨箔的阻隔层将使氟化物消耗的减少更多。然而，考虑到附加阻隔层的成本，经济上可行的选择是包含一至三个阻隔层的衬里。

技术特征：
1.铝电解槽阴极衬里配置方法，其包括：在阴极壳(9)底部上填充绝热层(1)并整平；用耐火层(4)从上将其覆盖；安装阴极底部(5)和侧(7)块，用冷捣糊进一步捣固它们之间的接缝(6)，并进一步整体焙烧，该方法的特征在于，用放置在密度为950kg/m3以上的纤维板片的层(2)之间的石墨箔的下阻隔层(3)覆盖整平的绝热层(1)；形成至少一个耐火层(4)；在密度为950kg/m3以上的纤维板片的层(2)之间放置石墨箔的上阻隔层(3)；同时压制所有形成的层(1，2，3，4)以实现最上层(2)表面与阴极壳(9)中的阴极棒孔(8)的下切平面(10)的对准；在上层(2)上方形成20～30mm厚的整平耐火层(4)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法使用尺寸对应于阴极横截面的无缝石墨箔。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维板片是对接接合的，并且它们的接缝使用胶带胶合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝热层(1)由非石墨碳或其与铝硅酸盐或铝粉的混合物组成。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用炭黑、木炭、木屑、茎秆热解产物或部分碳化的褐煤作为非石墨碳。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了整平层(4)之外，耐火层(4)的数量为1～3个，所述层(4)包含在循序放置于密度为950kg/m3以上的纤维板片层(2)之间的石墨箔阻隔层(3)的内部。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐火层(4)由铝硅酸盐粉末或氧化铝形式的耐火材料组成。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其使用密度为1.26g/cm3和厚度为0.3mm的石墨箔。

技术总结
所述方法包括：在阴极壳底部上填充绝热层并整平；用耐火层从上将其覆盖；安装阴极底部和侧块，用冷捣糊进一步捣固它们之间的接缝，并进一步整体焙烧(monolithic baking)；其中：用放置在纤维板片的层之间的石墨箔的下阻隔层覆盖整平的绝热层；形成至少一个耐火层；在纤维板片的层之间放置石墨箔的上阻隔层；同时压制所有形成的层以实现最上层表面与阴极壳中的孔的下切平面的对准；在上层上方形成20～30mm厚的耐火层。30mm厚的耐火层。30mm厚的耐火层。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：俄铝工程技术中心有限责任公司
技术研发日：2021.10.18
技术公布日：2023/8/14