Анодное устройство алюминиевого электролизера

 

Использование: в анодном устройстве алюминиевого электролизера. Сущность изобретения: в анодном устройстве, содержащем анод, анодный кожух, связанный с опорами, опирающимися на электроизоляционные подставки, и механизм перемещения анодного устройства, анодный кожух выполнен из двух частей: внешней неподвижной и внутренней подвижной, а между телом анода и внутренней частью анодного кожуха установлена с возможностью наращивания расходуемая обечайка. При этом неподвижная часть анодного кожуха связана с опорами, выполненными в виде газоходов. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано на алюминиевых электролизерах с верхним токоподводом.

Известно устройство электролизера для получения алюминия, содержащие расходуемую алюминиевую обечайку, выполненную в виде алюминиевых листов, установленных с зазором между их гранями, а грани листов прижаты с возможностью проскальзывания к анодному кожуху гибкими пленками и упругими элементами, установленными на стержнях болтовых соединений, при этом стержни соединены с планками и пропущены в зазор между боковыми гранями листов и отверстия, выполненные в анодном кожухе [см. авт. св. N 1016401, кл. C 25 C 3/12, 1982] Известное устройство является недостаточно надежным, т.к. через зазоры между гранями листов обечайки может протекать пек.

Известно анодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее угольный анод, подвешенный на токоведущих штырях к несущей раме, которая в свою очередь, опирается на четыре винтовых домкрата [авт. св. N 367174, кл. C 22 D 3/02, 3/12, 1973] Особенностью устройства, принятого за прототип, является то, что для фиксирования положения анодного кожуха относительно уровня электролита на анодном кожухе смонтированы поворотные опоры, опирающиеся на изоляционные подставки катодного устройства. По мере сгорания анода, а также при выливании металла из электролизера, анод опускают для поддержания межполюсного расстояния. Анод вместе с анодным кожухом и газосборным колоколом опускают, пока поворотные опоры не коснутся изоляционных подставок, т.е. при нормальной работе электролизера поворотные опоры повергнуты в рабочее положение и опираются на изоляционные подставки катодного устройства.

При отключении электролизера поворотные споры поворачиваются внутрь ванны, и ввод вместе с анодным кожухом опускается в шахту катодного устройства.

Недостатком известной конструкции устройства является то, что анодный кожух не имеет постоянного фиксированного положения по высоте. В связи с этим не обеспечивается достаточно надежная работа газосборного колокола, укрытия, а также автоматического питания глиноземом (АПГ). Кроме того, опоры увеличивают вес анода и не несут никакой другой функции.

Целью изобретения является повышение надежности работы укрытия и АПГ, а также уменьшение трудоемкости по очистке угольной пены за счет уменьшения образования ее и повышение качества самообжигающегося анода.

Поставленная цель достигается тем, что в анодном устройстве, содержащем самообжигающийся анод, анодный кожух, связанный с опорами, опирающимися на электроизоляционные подставки и механизм перемещения анодного устройства, анодный кожух выполнен из двух частей: внешний неподвижной и внутренней - подвижной, а между телом анода и внутренней частью анодного кожуха установлена с возможностью наращивания расходуемая обечайка, при этом внешняя неподвижная часть анодного кожуха связана с опорами, выполненными в виде газоходов. Общими признаками предлагаемого устройства и прототипа является то, что анодный кожух связан с опорами, опирающимися на электроизоляционные подставки, и механизм перемещения анодного устройства.

Отличие предлагаемого устройства от прототипа заключается в том, что опоры выполняют одновременно две функции как опоры и как газоходы. В известном устройстве они выполняют только одну функцию.

Другое отличие заключается в том, что анодный кожух выполнен из двух частей: внешней неподвижной и внутренней подвижной, а между телом анода и внутренней частью анодного кожуха установлена наращиваемая расходуемая обечайка.

Такое выполнение позволяет уменьшить осыпаемость тела анода, повысить его качество, сократить расход анодной массы, отказаться от колокольного газоотсоса, заменив его укрытием по всему периметру.

В известной конструкции анодный кожух выполнен только из одной неподвижной части относительно опор и нет обечайки.

Таким образом, данное изобретение существенно отличается от прототипа и, следовательно, отвечает критерию изобретения "новизна".

Для сравнения предлагаемого устройства с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе.

Известное устройство также как и предложенное содержит расходуемую обечайку. Отличие обечайки в предлагаемом устройстве от известной заключается в том, что она выполнена из цельного по всему периметру анода листа, периодически наращиваемого жестким соединением. В известной конструкции обечайка выполнена из нескольких листов, установленных с зазором между их гранями, перекрываемым гибкими планками (накладками). Очевидно, что обечайка из цельного листа обеспечивает более надежную работу, чем из отдельных стыкуемых листов.

Таким образом предлагаемое устройство существенно отличается от известного. Следовательно, данное изобретение отвечает современному уровню техники.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 и фиг. 3 показаны узлы и сечения с общего вида.

Анодное устройство содержит угольный анод 1, подвешенный с помощью штырей 2 к анодной раме 3, анодный кожух, выполненный из двух частей: внешней 4 неподвижной и внутренней 5 подвижной. Внешняя неподвижная часть кожуха жестко связана с опорами, выполненными в виде газоходов, состоящих из двух основных частей: верхней Г-образной 6, опирающейся через электроизоляционные вставки 7 на строительные конструкции 8, и нижней технологической 9, связанной с магистральным газоходом 10 системы газоочистки.

С одной стороны опоры и газоходы 6 и 9, кроме того, снабжены шарнирными вставками 11 для компенсации теплового расширения.

Между телом анода 1 и внутренней частью анодного кожуха 5 по всему периметру установлена с возможностью наращивания, например заклепками, расходуемая обечайка 12, в качестве которой могут использоваться листы из алюминия или теплостойкой бумаги.

По периметру неподвижной части аноды 4 расположен кольцевой газосборник 13 с дифференцированными отверстиями 14 для равномерного отсоса газов, т.е. отверстия 14 увеличиваются по мере удаления от торцов к середине анода 1.

К газосборнику 13 примыкают створки 15 панельного укрытия 16, выполненные с возможностью открытия по продольным сторонам приводом 17 или съемом отдельных створок 15 при локальном обслуживании электролизеры (выливание металла, подтягивание осадка, съем угольной пены и т.д.).

На неподвижном наружном анодном кожухе 4 могут быть установлены устройства подачи глиноземы (сырья) 18 системы автоматической подачи глинозема АПГ, а пространство анодного кожуха 4 над газосборником 13 может использоваться как бункеры 19 под сырье. Подвижная внутренняя часть анодного кожуха 5 снабжена съемными упорами 20 для ограничения перемещения, а наружная неподвижная часть кожуха 4 снабжена также временными подвесками талрепами 21 для связи с анодной рамой 3 на время монтажа-демонтажа.

Предлагаемое анодное устройство запускается в работу следующим образом.

Изготовленный наружный анодный кожух 4 с вставленным внутренним кожухом 5, г-образной частью газохода 6 подвешиваются подвесками талрепами 21 к анодной раме 3 и в таком виде устанавливаются на рабочее место на строительстве опоры 8 основаниями механизмов подъема анода (не показаны). Технологическая часть газохода 9 при этом пока не монтируется. На период формирования анода 1 (обжига) все анодное устройство опускают в шахту ванны механизмами подъема анода, закрепленными на анодной раме 3. Перед загрузкой анодной массы во внутренний подвижный кожух 5 по его периметру укладывается обечайка 12, верхний край которой должен находиться выше уровня массы не менее 200 мм.

После формирования анода 1 кожух анода 4 вместе с внутренним кожухом 5 поднимают анодной рамой 3 на высоту, достаточную для установки технологических частей 9 газоходов, на которые и опирают наружный кожух 4 посредством Г-образных газоходов 6 через электроизоляционные 7 и шарнирные 11 вставки на строительные опоры 8, соединенные с магистральными газоходами 10. После затяжки крепления газоходов удаляют подвески-талрепы 21 и навешивают створы 15 панельного укрытия 16. В таком виде анодное устройство подготовлено к постоянной работе. В этом случае регулирование межполюсного расстояния (МПР) между подошвой анода 1 и уровнем расплава в шахте ванны осуществляется анодной рамой 3 с механизмами подъема. При этом при подъеме анода 1 последний увлекает вверх и внутренний анодный кожух 5 вместе с расходуемой обечайкой 12. При опускании вниз (сгорание анода, уменьшение МПР) внутренний кожух 5 упорами 20 зависает на наружном кожухе 4, а анод 1 вместе с расходуемой обечайкой 12 проталкивается анодной рамой 3 вниз на требуемую величину. Таким образом расходуемая обечайка 12 всегда перемещается вниз по отношению к внутреннему кожуху 5.

Для надежности такого перемещения внутренний кожух 5 выполнен с расширением вниз на 5-15 мм. Кроме того, внутренний кожух 5 выполнен так, чтобы в торцевой части между ним и неподвижным кожухом 4 оставался зазор "C", предотвращающий возможное заклинивание из-за перекоса анодной рамы 3.

При работе электролизера анодные газы улавливаются кольцевым газосборником 13 и удаляются через опорные газоходы 6 и 9 в магистральный газоход 10.

Поскольку пробойники устройства подачи глинозема 18 установлены на неподвижном внешнем кожухе 4, периодическое перемещение анода по мере подгорания его подошвы не влияет на их работу. Поэтому система АПГ работает более надежно.

Глинозем может находиться в емкостях 19, образуемых в пространстве внешнего кожуха 4 по всему периметру над кольцевым газосборником 13. Приводом 17 управляют поднятием-опусканием панельного укрытия 16 по продольным сторонам. Съем отдельных створок 15 позволяет выполнять локальные работы на ванне, не раскрывая всего укрытия, т.е. створки 15 выполнены с возможностью навешивания их на соседние створки.

Шарнирные вставки 10 позволяют компенсировать температурные деформации наружного кожуха 4.

Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает надежную работу укрытия и АПГ, а также уменьшение трудоемкости по очистке угольной пены за счет уменьшения образования ее и повышение качества анода.

Формула изобретения

1. Анодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее самообжигающийся анод, анодный кожух, связанный с опорами, опирающимися на электроизоляционные подставки, и механизм перемещения анодного устройства, отличающееся тем, что анодный кожух выполнен из двух частей: внешней - неподвижной и внутренней подвижной, а между телом анода и внутренней частью анодного кожуха установлена с возможностью наращивания расходуемая обечайка, при этом внешняя неподвижная часть анодного кожуха связана с опорами, выполненными в виде газоходов, соединенных с общей системой газоотсоса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внешний анодный кожух снабжен кольцевым газосборником с отверстиями для улавливания анодных газов.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что размеры отверстий для равномерного улавливания анодных газов по всему кольцевому газосборнику выполнены дифференцированными.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что кольцевой газосборник снабжен примыкающими к нему створками панельного укрытия.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что створки панельного укрытия снабжены приводом для их открытия вдоль продольных сторон анода.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опоры-газоходы выполнены из двух частей: верхней, Г-образной, связанной с внешним неподвижным анодным кожухом, и нижней, технологической, связанной с магистральным газоходом системы газоочистки.

7. Устройство по пп. 1 и 6, отличающееся тем, что с одной стороны электролизера между верхней Г-образной частью и нижней технологической через электроизоляционные вставки установлены шарнирные вставки.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расходуемая обечайка выполнена с возможностью наращивания изнутри подвижного кожуха в виде непрерывной ленты по всему периметру.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутренний подвижный кожух снабжен упорами, ограничивающими его перемещение вниз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3