Подина алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, вчастности к конструкции подин алюми-^ ниевых электролизеров. Цель - увеличение срока службы электролизера. Подина содержит теплоизоляционный цоколь, углеграфитовое основание, углеграфитовые катодные блоки с токоподводящими стержнями, межблочные швы и герметизирующий слой между основанием и катодными блоками. Между основанием и герметизирующим слоем выполнен э/гектроизрляционный слой, а между катодными блоками или группой их - компенсирующий зазор, который может бь1ть заполнен углеродистыми эластичными материалами. Герметизирующий слой может быть выполнен из углеродистых войлочных материалов; 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.(Л

as oD

А1

С 25 С 3/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПРИ fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AhlDPCKOMV СИИДЕтнаатау

Г ,г

У (21 ) 47 77880/02 (22) 04 ° 01.90 (46) 30.01.92. Бюл. И 4 (71) Красноярский политехнический, институт (72) Г. А. Потылицын, В. С. Злобин и Ж. Л. Евтихов (53) 669.713.723 (088 8) (56} Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия.И.: Металлургия, 1971, с. 186, 194.

Авторское свидетельство СССР

N 1027288, кл. С 25 С 3/06, 1982. (54) ПОДИНА АЛОИИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РА (57) Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к конструкции подин алюминиевых электролизеров.

Целью изобретения является увеличение срока службы алюминиевого электролизера.

Существенным отличием предлагаемой подины алюминиевого электролизе" ра от известных конструкций является монтаж углеграфитовых катодных блоков с токоподводящими стержнями на неполяризованном углеграфитовом основании подины, при этом между катодными блоками устанавливают компенсирующий зазор. Наличие неполяриэованного углеграфитового основания позволяет обеспечить герметичность ванны, так

2 частности к конструкции подин алюми- 1 ниевых электролизеров. Цель - увеличение срока службы электролизера. Подина содержит теплоизоляционный цоколЬ, углеграфитовое основание, угле-. графитовые катодные блоки с токоподводящими стержнями, межблочные швы и герметизирующий слой между основанием и катодными блоками. Между основанием и герметиэирующим слоем выполнен электроизоляционный слой, а между катодными блоками или группой ихкомпенсирующий зазор, который может быть заполнен углеродистыми эластичными материалами. Герметизирующий слой может быть выполнен иэ углеродистых войлочных материалов. 2 э.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. как известно, что пропитка углеродистых материалов криолитно-глиноземным расплавом никогда не вызывает деформации. Только катодно-поляризованные углеродистые материалы деформируются при электролизере криолитно-глиноземного расплава за счет выделения натрия и внедрения его в межбазисное пространство решетки углеродистого материала. Благодаря монолитности не» поляризованного углеродистого основания исключаются поступления под поди—

3 ну расплавленных фтористых солеи, Известно, что ра спла вленные фт ори с.тые соли активно взаимодействуют с теплоизоляционной футеровкой цоколя, образуя новые материалы - стекловидные массы, обладающие большей тепло1708935 проводностью, чем исходные теплоизоляционные материалы. Непрерывное образование и рост кристаллов соли вызывают вертикальные усилия, способ. ствуя разрушению полины. Поэтому в предлагаемом техническом решении монолитность подины обеспечивают не только за счет отсутствия выделения натрия и внедрения его в углеграфитовые материалы, но и за счет стабилизации: физико-механических свойств теплоизоляционной футеровки цоколя.

В техническом решении катодные блоки сжаты только со стороны продоль- 5 ных сторон катодного кожуха, а вдоль продольной оси элвктролизера благода" ря компенсационному зазору катодные блоки свободно деформируются. Свободная деформация катодного блока в нап2Î равлении продольной оси электролизера позволяет частично уменьшить уровень внутренних напряжений в блоках с одновременным обжатием .их по продольным сторонам катодного кожуха. Такая . конструкция подины не ограничивается длиной ванны поскольку катодные бло", ки,свободно деформируясь, не работают по сжато-изогнутой схеме в продольном направлении электролизера. В поперечном направлении электролизера деформа--О

ЗО ция катодных блоков полностью подавлена обжатием, катодного кожуха.

Внутренние напряжения, которые имеют место в углеграфитовом основании и катодных блоках, не суммируются, а действуют раздельно, независимо одно от другого, что в конечном итоге снижает уровень опасных напряжений в углеродистых элементах подины, обеспечивая ее монолитность и повышение срока службы электролизера.

На фиг.1 показана предлагаемая подина, продольный .разрез; на фиг.2то же, вид сверху„ íà Фиг.3 - то же, поперечный разрез.

Подина содержит теплоизоляционный цоколь 1, углеграфитовое основание подины 2, швы 3 из углеродной массы, электроизоляционный слой 4, герметическую прокладку 5, катодные блоки 6 50 с токоподводящими стержнями 7, межблочные швы 8 и компенсационный за" зор 9.

На теплоизоляционный цоколь 1 укладывают основание подины 2 из углегра" фитовых плит, которые соединяют между собой швами из углеродной массы.

Углеграфитовое основание подины 2 электроизолируют порошком глинозема

4. Глинозем уплотняют поверхностным вибратором. На слой глинозема 4 укладывают герметическую прокладку 5, выполненную из углеродистого войлока

Катодные блоки 6 с токоподводящими стержнями 7 устанавливают на герметическую прокладку 5 из углеродистых войлочных материалов, плотно прижимая к электроизоляционному слою 4 усилием собственного веса блоков. Произво— дят набивку межблочных швов 8 подовой массой и заполнение компенсационных зазоров эластическими углеродистыми материалами.

Влияние компенсирующего зазора между катодными блоками с токоподводящими стержнями на распределение внутренних напряжений в подине изу-. чали экспериментально на электроли— зере с обожженными анодами на силу тока 6 кА. Испытано два варианта по- дин алюминиевых электролизеров. Первый вариант выполнен по прототипу и принят за базовый объект, в котором подина изготовлена из катодных блоков с токоподводящими элементами и является катодно-поляризованной.

Второй вариант подины выполнен по предлагаемому техническому решению.

Металлический кожух катодного узла

Футеровали изнутри огнеупорными теплоизоляционными материалами. На теплоизоляционную футеровку цоколя уложены .углеграфитовые плиты размером 200 700х500 мм. Швы между плитами уплотнены подовой массой. На поверхность электроизоляционного гли- ноземного слоя уложена герметическая прокладка из углеродистого войло" ка марки НТМ-1 00. Катодные блоки с токоподводящими стержнями установлены на герметическую прокладку. КоипенcýöèoHHûé зазор между катодными блоками заполнен углеродистым войлоком.

После обжига и пуска электролизер выводили на нормальный технологический режим. Электролизер работал s течение 30 дней, затем его отключали и демонтировали подину на предмет изучения протеков металла через герметичный слой и углеграфитовое основание подины. Эффективность предлагаемой подины алюминиевого электро" лизера оценивали по величине удельного давления, передаваемого на продольные и торцовые стороны катодного кожуха, и по содержанию железа а ка1708935 тодном алюминии. Усилия на кожух измеряли динамометром на сжатие. Пля этого на продольной и торцовой сторонах металлического кожуха сверлили отверстия, s которые вставляли шток из нержавеющей стали. Шток с одной стороны упирали в торцовую стенку подового блока, а с другой стороны - в опоры динамометра.

Результаты испытаний представлены в таблице.!

О!

5 мое устройство

Базовый обьект (прототип) Показатель эффе кти вности

1. Подина алюминиевого электролизера, содержащая теппоизоляционный цоколь, основание, углеграфитовые катодные блоки с токоподводящими

25 стержнями, межблочные швы и герметиэирующий слой между основанием и катодными блоками, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью увеличения сро. ка службы электролизера, основание выполнено углеграфитовым, между основанием и герметизирующим. слоем выпал нен электроизоляционный слой, а между катодными блоками или группой их вы-. полнен компенсирующий зазор.

2. Подина по п.1, о т л и ч а ющ а я с А тем, что компенсирующий зазор заполнен углеродистыми эластич-. ными материалами.

3. Подина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что герметизируащий слой выполнен из углеродистых войлочных материалов.

Удельное давление на стенки катодного кожуха, кгс/см2

Продольная стенка

Торцовая ,стенка

Содержание железа в катодном металле

9,2

0,1

Данные таблицы показывают, что в устройстве подины, в которой между катодными блоками с токоподводящими элементами предусмотрен компенсирующий зазор, удельное давление на стенки катодного кожуха ниже пю сравнению с базовым объектом. Рассредоточение внутренних напряжений в подине и снижение их уровня позволяет уменьшить

I интенсивность разрушающих процессов, протекающих в углеграфитовой футеровке, увеличить срок службы электролизера. Особенно эффективно рассредоточение внутренних напряжений в подине на сверхмощных электролизерах, где имеет место увеличение абсолютной деформации углеграфитовой футеровки и уменьшение жесткости катодного кожуха за счет роста их линейных размеров. Наличие компенсационного зазора в сочетании с герметической прокладкой между углеграфитовым основанием подины и катодными блоками позволяет также обеспечить высокое качество получае-мого аломиния-сырца. формула изобретения

Фиг./

1708935

Составитель Л. Коль цова

Темред M.Äèäââ Корректор А. Обручар

Редактор А. Иаковская

Заказ 1 Тирам Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 1 КН1 СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

;Производственно-издательский комбийат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101