Способ разрушения наполнителя токопроводящей части катода алюминиевого электролизера

 

Использование: для электролиза, алюминия в цветной металлургии. Сущность изобретения: способ разрушения наполнителя токопроводящей части катода алюминиевого электролизера, состоящего из блюмсов и наполнителя в виде графитовых блоков, включает формирование шпуров в несколько рядов на одинаковой глубине над блюмсами в графитовых блоках, снаряжение их удлиненных зарядами взрывчатого вещества и их подрыв. Шпуры могут быть образованы при монтаже катода в виде закладных деталей. Подрывы могут выполняться попарно над соседними блюмсами и с задержкой, начиная от середины катода. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам разрушения наполнителя токопроводящей части катода алюминиевого электролизера при демонтаже ванн, выработавших свой ресурс.

При производстве алюминия широко используются электролизеры, катодная часть которых представляет собой футерованную изнутри ванну, выполненную из тонколистовой стали. Ванна имеет цокольную и токопроводящую части. Цокольная часть примыкает к дну ванны и выполняется из жаропрочного кирпича, размещаемого в несколько слоев. Токопроводящая часть выполняется в виде слоя углеродного наполнителя, содержащего вмонтированные в него стальные стержни-блюмсы, наружные концы которых выведены за пределы ванны для обеспечения подвода электротока. Токопроводящая часть монтируется непосредственно на цокольной части. В процессе работы свободная поверхность токопроводящей части катода постепенно покрывается слоем отвердевшего электролита, имеющего высокую прочность и твердость. Зачастую в ванне образуется слой застывшего алюминия так называемый козел. Неотъемлемую часть процесса производства алюминия составляет демонтаж катодных ванн с целью их последующего восстановления и дальнейшей эксплуатации, который является трудоемкой и дорогостоящей технологической операцей и в значительной мере осложняется наличием на поверхности ванны слоя застывшего электролита и козла. В настоящее время наибольшее распространение получили электролизные ванны контрафорсного типа, борта которых усилены съемными силовыми элементами контрафорсами, однако постепенно они заменяются на ванны более совершенной конструкции ванны шпангоутного типа, в которых борта ванн усилены несъемными силовыми элементами шпангоутами.

Известен способ разрушения наполнителя токопроводящей части ванн электролизера, который включает воздействие на наполнитель импульсных ударных нагрузок.

Недостатки способа необходимость предварительной вырезки борта ванны и выламывание блюмсов с помощью мостового крана или домкратов, что требует большого объема ручного труда. Такая технология применима для ванн преимущественно контрафорсного типа. Импульсные ударные нагрузки создаются ударным инструментом, имеющим ограниченный ресурс работы и требующим периодической замены.

Известен способ разрушения среды, выбранный в качестве прототипа, включающий образование шпуров в наполнителе, размещаемых в несколько рядов на одинаковой глубине, заполнение их удлиненными зарядами взрывчатого вещества и подрыв последних.

Недостаток известного способа ограничение возможности его использования для массивов ограниченной толщины материала, имеющего послойную структуру (цоколь и токопроводящая часть), с различными прочностными свойствами, при наложении ограничения по сохранению целостности кожуха ванны, в которой разрушается материал.

Цель изобретения повышение производительности труда и нанесение минимальных повреждений кожуха ванны при разрушении наполнителя токопроводящей части катода алюминиевого электролизера при демонтаже ванны, преимущественно шпангоутного типа.

Указанная цель достигается тем, что в способе разрушения среды наполнителя токопроводящей части катода, алюминиевого электролизера, состоящей из блюмсов и наполнителя, включающем формирование шпуров в наполнителе, размещаемых в несколько рядов на одинаковой глубине, заполнение их удлиненными зарядами ВВ и подрыв последних, шпуры формируют над блюмсами и вдоль них. Заряды подрывают попарно над каждой парой соседних блюмсов. Подрывы зарядов осуществляют с задержкой, начиная от середины катода.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ имеет ряд отличительных признаков и, следовательно, соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений как в области металлургии, так и в других отраслях техники позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого способа и считать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На чертеже показана схема размещения зарядов ВВ на одной из половин ванны и порядок их подрыва в виде последовательности римских цифр.

Разрушение наполнителя токопроводящей части катода осуществляется посредством подрыва удлиненных зарядов ВВ в шпурах, образованных над блюмсами. Иное размещение зарядов ВВ, например на уровне верхнего торца блюмсов и между блюмсами, приводит к деформации дна ванны и нарушению целостности сварных швов балок конструктивных элементов корпуса ванны, предназначенных для обеспечения ее жесткости и прочности. При этом масса заряда ВВ выбиралась минимальной, но обеспечивающей рыхление графитовых секций 2. Размещение зарядов ВВ над блюмсами позволяет обеспечить направленность действия взрыва с обеспечением минимальных повреждений ванны.

Шпуры образуют с двух сторон ванны со стороны ее бортов. Закладку зарядов осуществляют с забойками, позволяющими кроме увеличения коэффициента полезного действия взрыва снизить нагрузку на борта ванны. Для уменьшения трудоемкости работ шпуры образуют при монтаже ванны в виде закладных деталей, например, труб, имеющих внутри жаропрочный наполнитель (шамотный песок, жаропрочная вата и близкие к ним по свойствам материалы) которые легко удаляются перед закладкой зарядов. Трубы снабжаются наружными съемными заглушками.

В силу особенностей технологического процесса производства алюминия покрытие 1 ванны остатками электролита и алюминия имеет профиль, показанный на чертеже, т. е. толщина покрытия возрастает от центра ванны к ее периферии. Поэтому с целью обеспечения минимальных повреждений ванны подрывы целесообразно выполнять от центра ванны к ее периферии. В этом случае предшествующий подрыв позволяет осуществить уменьшение толщины материала, размещенного в зоне соседнего заряда или отогнуть козел с образованием свободной поверхности наполнителя, что способствует перераспределению энергии взрыва в сторону токопроводящей части, а не цоколя. Такое перераспределение, как и подрыв над блюмсами, способствует в наибольшей степени сохранности цоколя, который может быть использован повторно.

Для увеличения степени рыхления материала, расположенного между блюмсами, подрывы осуществляются попарно над каждой парой соседних блюмсов. Увеличение степени рыхления материала наполнителя достигается за счет взаимодействия ударных волн, возникающих при одновременном подрыве каждой пары закладных зарядов.

Использование предлагаемого способа разрушения наполнителя токопроводящей части катода алюминиевого электролизера позволяет существенно повысить производительность труда при демонтаже электролизных ванн шпангоутного типа, для которых вырезка бортов нежелательна.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ЧАСТИ КАТОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, состоящий из блюмсов и наполнителя, включающий формирование шпуров в наполнителе, размещенных в несколько рядов на одинаковой глубине, заполнение их удлиненными зарядами взрывчатого вещества и подрыв удлиненных зарядов взрывчатого вещества, отличающийся тем, что шпуры формируют над блюмсами и вдоль них.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шпуры образуют при монтаже катода в виде закладных деталей.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что подрывы выполняются над соседними блюмсами.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что подрывы осуществляют с задержкой, начиная от середины катода.

РИСУНКИ

Рисунок 1