Способ подготовки к пуску алюминиевого электролизера после капитального ремонта

 

Изобретение относится к производству алюминия и направлено на повышение срока службы электролизера за счет качественного обжига катода. Сущность изобретения заключается в том, что после капитального ремонта неспрессованную из алюминия и его сплавов стружку укладывают на поверхность подины сплошным равномерным слоем толщиной равной 2-3 межполюсным расстоянием, затем ее уплотняют путем установки на нее анода до толщины, равной 0,9-1,1 межполюсному расстоянию до подины. Изобретение обеспечивает равномерное токораспределение и равномерный прогрев подины.

Предлагаемое изобретение относится к области производства алюминия электролитическим способом и направлено на усовершенствование технологической операции подготовки к пуску на электролиз алюминиевого электролизера, оборудованного готовым самообжигающимся анодом или предварительно обожженными анодами.

На практике известно несколько способов обжига электролизеров. Обжиг на "орешке", широко применявшийся до последнего времени, это тяжелый физический труд, особенно удаление орешка из шахты электролизера. Поэтому в настоящее время от обжига на "орешке" отказались, несмотря на то, что этим способом достигается хороший прогрев подины.

Обжиг электролизеров, вышедших из капитального ремонта, проще обжига новых электролизеров, так как используется готовый анод, а процессу коксования подвергается только сырая масса утрамбованных швов подины.

Существует в настоящее время множество способов обжига электролизеров, которые при всех их отдельных достоинствах так или иначе обладают и недостатками: высокие капитальные затраты; значительные трудозатраты; высокий расход дефицитного сырья; значительные вредные выбросы [1].

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению относится "Способ разогрева электролизера для получения алюминия" [2].

Сущность патента заключается в следующем.

На подину электролизера после капитального ремонта укладывается металлическая стружка, предпочтительно стальная, в количестве 110 - 165 кг в виде конусов высотой 12 - 16 см, массой 2,5 - 3 кг и расстоянием между ними 30 - 60 см в зоне проекции анода. Анод опускают для создания контакта с катодом и засыпают криолит. Независимо от работающей серии на электролизер подают электроэнергию. После 36 - 48 ч, заливают жидкий электролит, а через 5 - 7 ч заливают алюминий и вводят электролизер в нормальную эксплуатацию. По мнению авторов разработки патента происходит равномерный прогрев катода, что исключает растрескивание катодных блоков и проникновение алюминия в глубь катода, а также науглероживание электролита.

К недостаткам данного технического решения при отдельных его достоинствах следует отнести: - высокое содержание железа вводимого в расплав и, как следствие, потеря сортности товарной продукции на первый период; - значительные трудозатраты по формированию конусов из металлической стружки, равномерно распределенных под проекцией анода; - отсутствие равномерного контакта по всей поверхности между анодом и катодом и, как следствие, неравномерный нагрев подины.

Задачей прелагаемого изобретения является повышение срока службы электролизера за счет качественного обжига катода.

Указанная выше задача решается за счет технического результата, который достигается из-за того, что в способе разогрева алюминиевого электролизера после капитального ремонта, включающем укладывание на поверхность подины металлической стружки, установку анода на ее поверхность металлической стружки, подключение электролизера к току серии, подачу пускового сырья, в качестве металлической стружки используют неспрессованную из алюминия и его сплавов стружку, которую укладывают на поверхность подины сплошным равномерным слоем толщиной, равной 2 - 3 межполюсным расстоянием, затем ее уплотняют путем установки на нее анода до толщины, равной 0,9 - 1,1 межполюсному расстоянию до подины.

Техническая сущность прелагаемого изобретения заключается в следующем.

При равномерном распределении стружки из алюминия и его сплавов с последующим ее уплотнением до толщины 0,9 - 1,1 межполюсного расстояние до подины создаются условия для лучшего электрического контакта между поверхностями подошвы анода и подины катода и, как следствие, в дальнейшем равномерный прогрев катода, в результате чего снижаются условия по растрескиванию катодных блоков и проникновение алюминия в глубь катода.

Сравнение предлагаемой технологии разогрева алюминиевого электролизера после капитального ремонта с технологией по прототипу [2] показывает, что она отличается: - использованием неспрессованной стружки; - использованием стружки из алюминия и его сплавов; - укладыванием стружки на поверхность подины сплошным равномерным слоем толщиной 2 - 3 межполюсным расстоянием; - уплотнением стружки до толщины 0,9 - 1,1 межполюсного расстояния.

Сравнение предлагаемой технологии не только с прототипом, но и с аналогичными существующими (освоенными и неосвоенными) технологиями показывает, что известно: - уплотнение стружки под действием веса анода, однако неизвестно уплотнение стружки до величины 0,9 - 1,1 межполюсного расстояния.

Новая совокупность признаков как известных, так и неизвестных в их тесной взаимосвязи позволяет получить технический результат более высокого уровня по сравнению с известными, а именно: - повысить качество подготовки электролизера к пуску и тем самым увеличить срок службы электролизеров на 5 мес;
- использовать отходы производства алюминия и его сплавов;
- упростить технологию подготовки к пуску электролизера.

Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает критериям изобретения изобретательский уровень и промышленная применимость.

Пример осуществления способа.

На подину электролизера ровным слоем, в проекции анода, толщиной 100-120 мм, загружается неспрессованная стружка алюминия. Монтируется анодное устройство с фрезерованной подошвой анода. Алюминиевая стружка уплотняется до толщины 50 - 60 мм путем опускания анодного устройства. По углам "лицевой" стороны электролизера или на середине "лицевой" и "глухой" сторон выкладываются летки из "оборота" (оборотного электролита) для заливки алюминия. Дно леток защищается мелким оборотным электролитом слоем до 100 мм.

Пусковое сырье загружается в следующей последовательности:
- глинозем слоем 5 - 10 см (1 - 2 подсыпки напольно-рельсовой машиной или машиной по загрузке глинозема);
- фтористый кальций 600 - 800 кг;
- каустический магнезитовый порошок 600 - 800 кг;
- фтористый натрий не менее 600 кг, его количество должно обеспечить доведение криолитового отношения пусковой шихты до 2,7 - 2,9;
- свежий криолит по всему периметру в количестве не менее 2,5 т;
- оборотный электролит в количестве 3 - 5 т только по продольным сторонам.

Устанавливаются 4 шунта реостата в контактных узлах тяжелой ошиновки.

Электролизер подключается в электрическую цепь. Первоначальное напряжение устанавливается 3,0 - 4,5 В.

При повышении напряжения до 5 В и выше разрешается кратковременное, на 1 - 2 с, включение основных домкратов на перемещение анодного устройства вниз. В случае, если на электролизере устанавливается напряжение 5,5 В и выше, то в шахту заливается до 2 т жидкого алюминия.

Отключение шунтов реостатов с момента подключения на обжиг производится в следующей последовательности:
а) через 12 ч с 2 полосного анодного стояка;
б) через 24 ч с 3 полосного анодного стояка;
в) через 60 ч с 4 и 5 полосных анодных стояков.

Дальнейший обжиг ведется на полной силе тока в течение 24 - 36 ч при напряжении 3,0 - 4,0 В. В случае, если после снятия всех шунтов реостатов подливается до 2 т жидкого алюминия, то в этом случае обжиг продолжается еще 12 - 36 ч.

Далее электролизер пускают на электролиз в соответствии с действующей технологической инструкцией.

Данная технология успешно прошла промышленные испытания на АО БрАЗ. Предлагаемый способ подготовки к пуску позволил обеспечить равномерное токораспределение и равномерный прогрев подины.

Формула изобретения

Способ подготовки к пуску алюминиевого электролизера после капитального ремонта, включающий укладывание на поверхность подины металлической стружки, установку анода на поверхность металлической стружки, подачу пускового сырья и подключение электролизера к току серии, отличающийся тем, что в качестве металлической стружки используют неспрессованную из алюминия и его сплавов стружку, которую укладывают на поверхность подины сплошным равномерным слоем толщиной, равной 2 - 3 межполюсным расстояниям, затем ее уплотняют путем установки на нее анода до толщины, равной 0,9 - 1,1 межполюсного расстояния до подины.