Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для производства алюминия. Целью изобретения является снижение расхода анодной массы и повышение техникоэкономических показателей процессаэлектролиза. Анодное устрой^ство представляет собой анодный кожух, с внутренней стороны которого по периметру верхней части расположен теплозащитный пояс, выполненный в виде пустотелого кессона. Внутренняя стенка кессона расположена наклонно по отношению к стенке анодного кожуха и предпочтительно имеет вогнутую форму. Вертикальная и горизонтальная стенки кессона имеют отверстия с клапанами. Устройство позволяет выровнять темпе- • ратуру поверхности жидкой анодной массы, устранить образование корок на ее поверхности, уменьшить вероятность протеков пека и анодной массы в электролит при подьеме анодного кожуха, улучшить условия коксования анода и тем самым сократить расход анодной массы, повысить качество анода и улучшить технико-экономические показатели процесса электролиза. Зз.п. ф-лы, 4 ил.слс

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 25 С 3/1

ГОСУДАPCT8EHHbIИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4719938/02 (22) 18,.07.89 (46) 23.02.92, Бюл. hb 7 (72) В.Н,Дерягин, В.К,Фризоргер, .И.M.Ëóзин, В.А.Рыжов, B.,Ä.Ëàçàðåâ, В,Ф,Аносов и

И,В.Зуев (53) 669.713.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1236001, кл. С 25 С 3/12. 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 902508, кл. С 25 С 3/12, 1980. (54) АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ (57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для производства алюминия, Целью изобретения является снижение расхода анодной массы и повышение техникоэкономических показателей процесса

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для производства алюминия с самообжигающимися анодами, Известно ан8дное устройство алюминиевого электролизера, включающее самообжигающийся анод, кожух, выполненный в виде стальной обечайки, укрепленной жесткими поясами и поперечными балками, причем пояс выполнен в виде съемных крышек, расположенных с внутренней стороны обечайки, и замкнутого бортика, жестко прикрепленного верхней кромкой к балкам за крышками, причем нижняя часть пояса опущена в жидкую анодную массу, а в торцах анода подвешены к нижней кромке бортика теплопроводные пластины, перпендикулярно стенкам анода, l

„„SU ÄÄ 1713986 А1 электролиза. Анодное устройство представляет собой анодный кожух, с внутренней стороны которого по периметру верхней части расположен теплозащитный пояс, выполненный в виде пустотелого кессона, Внутренняя стенка кессона расположена наклонно по отношению к стенке анодного кожуха и предпочтительно имеет вогнутую форму. Вертикальная и горизонтальная стенки кессона имеют отверстия с клапанами. Устройство позволяет выровнять температуру поверхности жидкой анодной массы, устранить образование корок на ее поверхности, уменьшить вероятность протеков пека и анодной массы в электролит при подъеме анодного кожуха, улучшить условия коксования анода и тем самым сократить расход анодной массы, повь<сить качество анода и улучшить технико-экономические показатели процесса электролиза. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Недостатком известного устройства является то, что подвешенные в торцах анода теплопроводные пластины не дают равномерного выравнивания температурного поля поверхностного слоя анодной массы и равномерного формирования по высоте кожуха спекания вследствие низкой жидкотекучести поверхностного слоя анодной массы. Разогрев ее с помощью пластин происходит только в близлежащих к пластинам слоях. Анодная масса, расположенная между пластинами, имеет температуру нагрева ниже, чем вблизи пластины, т.е. имеет место градиент температур, а следовательно, и разные условия формирования анода, которые приводят к протекам пека, т.е. к снижению технико-экономических показателей процесса электролиза. Чтобы иэбе1713986 жать образования по периферии анода корки из застывшей анодной массы, снизить вероятность протеков пека и массы при подъеме анодного кожуха, необходи равномерный прогрев поверхностного слоя жидкой анодной массы.

Целью изобретения является снижение расхода анодной массы и повышение технико-зкономических показателей электролиза.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем самообжигающийся анод, анодный кожух, выполненный в виде стальной обечайки с теплоэащитным поясом, теплозащитный пояс выполнен в виде пустотелого кессона, расположенного по периметру верхней части анодного кожуха, причем внутренняя стенка квссона установлена наклонно к стенке кожуха и имеет вогнутую форму. При этом соотношение ширины горизонтальной стенки кессона к высоте его- вертикальной стенки составляет

1:(1-3), а вертикальная и горизонтальная стенки кессона имеют отверстия с клапанами.

На фиг. 1 показано анодное устройство, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 — температурные поля внутренней и наружной поверхностей кессона, рассчитанные на основании фактически замеренных температур поверхности аниного кожуха и жидкой анодной массы; на фиг. 3 — тепловое поле опытного электролизера; на фиг. 4— тепловое поле электролиэера-свидетеля.

Устройство содержит анод 1, анодный кожух 2, выполненный в виде стальной обечайки, укрепленной жесткими поясами 3 по периферии (бесконтрфорсный кожух), и теплозащитный пояс в виде пустотелого кессона 4. Кессон образован верхней горизонтальной 5 и внутренней наклонной

6 и-наружной 7 вертикальной боковыми стенками. Наклонная стенка 6 может иметь прямую (показана пунктирными линиями) или вогнутую форму. Вертикальной стенкой

7 кессона 4 служит верхняя кромка анодного кожуха 2. Кессон 4 снабжен воздухообменными отверстиями (щелями) 8 с клапанами на вертикальной и горизонтальных стенках кессона, Соотношение размеров стенок кессона можно пояснить следующим, При соотношении ширины а горизонтальной стенки-5 кессона 4 к его высоте в, т.е. к вертикальной стенке 7, менее чем а:в = 1:1 (например, а;в=

= 1:0.9), не выдерживается оптимальная температура на внутренней поверхности кессона, в связи с чем возможно образование козырьков, Если данное соотношение больше, чем а:в - 1:3 (например, а:в - 1:4), температура внутренней поверхности кессона поднимается выше оптимальной, при этом наблюда5 ется рост конуса спекания по периферии, что приводит к нарушению технологии формирования анода. Если соотношение ширины а горизонтальной стенки 5 кессона к расстоянию с от вертикальной стенки 7

10 кессона (анодного кожуха) до ближайшего ряда штырей по их оси больше, чем а:с

- 1:1,3 (например, а:с = 1:1,2), край кессона упирается в штыри, что затрудняет нормальное обслуживание по переста15 новке штырей и загрузке анодной массы по периферии. Если это соотношение меньше, чем а:с - 1;5), температура на внутренней поверхности кессона недостаточна и на ней возможно образование козырьков. Расстоя20 ние от кромки анодного кожуха до оси штыря с — величина постоянная для каждого типа злектролиэеров, например, для элект-. ролизера С-8БМ вЂ” 40 см. Значит для этого типа электролизера минимальный размер а

25 может быть 10 см, а максимальный 31 см.

Соотношение стенок кессона и форма

его внутренней боковой стенки выбраны с учетом приведенных на фиг. 2 температурных полей, которые показывают. что при а =

30 15 см и в = 30 см, т.е. при соотношении а:в

= 1:2, минимальная температура в местах соприкосновения анодной массы с анодным кожухом может быть увеличена от 40 до

110,8 С при вогнутой поверхности внутрен35 ней стенки, или до 119,9 С при наклонной прямой стенке. На двух других уровнях соответственно эта температура может быть увеличена от 46 до 169 и 169,6 С, а также от

50 до 204,2 и 207,9 С, За счет повышения

40 температуры в периферийной части анода температура в центре его также увеличивается, т.е. градиент температур остается неизменным. Это подтверждается данными, приведенными на виг. 3, где показано теп45 ловое поле опытного электролизера, а на фиг. 4- поле электролизера-свидетеля (температуры поверхности жидкой фазы (ЖАМ) анода). В скобках приведены температуры

ЖАМ на глубине 5 см. Иэ приведенных дан50 ных видно, что температурное поле более .равномерное, что введет к улучшению формирования анода, улучшению его качества.

Скорость сгорания угольного анода на предлагаемом электролизере меньше за

55 счет лучшего его качества и составляет 1,52 и 1,56 см/сут на электролизере-свидетеле, выход flo току на электролиэере составляет

84,38 и 83,87 на электролизере-свидетеле.

Устройство работает следующим образом.

1713986

В зимнее время, когда происходит интенсивный отвод тепла от анода, отверстия

8 закрывают, S этом случае воздух в кессоне

4 выполняет функцию утеплителя. В летнее время отверстия 8 открывают, в этом случае происходит постоянный воздухообмен воздуха в кессоне, способствующий отводу избытка тепла от верхней части анода.

Выполнение внутренней боковой стенки 6 кессона наклонной формы улучшает условия отрыва анодной массы от верхней части анодного кожуха при подьеме анодного кожуха, т.е. уменьшает вероятность прилипания анодной массы к этой части анодного кожуха и тем самым уменьшает вероятность образования корки. Вогнутая форма внутренней стенки кессона соответствует характеру линий изотерм (фиг. 2), т.е. способствует выравниванию разницы температур верхнего слоя анодной массы, прилегающей к поясу кессона.

Таким образом, предлагаемая конструкция анодного кожуха позволяет выравнить температуру в периферийных зонах анода и его центральной части, устранить образование корки на поверхности жидкой фазы, т.е. устранить накопление пека у стенки анодного кожуха, уменьшить вероятность протеков пека и анодной массы в электролит при подъеме анодного кожуха, улучшить условия коксования анода и тем самым сократить расход анодной массы и выход по току. Улучшение качества анода наиболее эффективно достигается данным техническим решением при. использовании бесконтрфорсных анодных кожухов с за5 грузкой "сухой" анодной массы.

Формула изобретения

1. Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, содержащее самообжигающийся анод, анод10 ный кожух, выполненный в виде стальной обечайки с теплозащитным поясом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью снижения расхода анодной массы и повышения технико-экономических показателей электролиза, теплоза15 щитный пояс выполнен в виде пустотелого кессона, расположенного по периметру верхней части анодного кожуха, причем внутренняя стенка кессона установлена наклонно к стенке кожуха.

20 2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что внутренняя стенка кессона имеет вогнутую форму.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю25 щ е е с я тем, что-соотношение ширины горизонтальной стенки кессона к высоте его вертикальной стенки составляет 1:(1-3).

4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е30 с я тем, что вертикальная и горизонтальная стенки кессона имеют отверстия с клапанами.

17 l3986

Фиъ.2

1713986

Составитель Б.Хороших

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т Малец

Редактор Н.Рогулич

Заказ 664 Тираж, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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