Электролизер с самообжигающимся анодом с боковым токоподводом

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к получению алюминия электролизом в криолит-глиноземных расплавах. Техническим эффектом изобретения является механизация трудоемких ручных операций по обслуживанию электролизера. Это достигается тем, что анодный кожух установлен неподвижно относительно катодного кожуха, а вертикальные пазы в стенках анодного кожуха выполнены замкнутыми. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом.

Известен электролизер с самообжигающимся анодом с боковым токоподводом по патенту США N 2667523 "Устройство для обслуживания самообжигающихся анодов". Согласно патентному описанию неподвижный анодный кожух, придающий форму угольному аноду, выполнен из тонкого стального листа и не является силовой конструкцией. В качестве последней по боковым сторонам установлены друг на друга в несколько рядов съемные швеллеры большого сечения с отверстиями для токоведущих штырей, стянутые между собой в торцах попарно стяжками, образуя таким образом отдельные рамы, двигающиеся вместе с угольным анодом. Механизмы подъема, расположенные вдоль боковых сторон анода, поддерживают в процессе работы только самую нижнюю раму из швеллеров с запеченными в угольном аноде штырями, а при достижении рамой крайнего нижнего положения механизмы отсоединяются от нее и соединяются с рамой, расположенной над ней. Освободившаяся нижняя рама после перестановки токоподводящих гибких спусков на предыдущий ряд и извлечения нижнего ряда штырей снимается и переставляется в самое верхнее положение, а в ее отверстия устанавливаются новые штыри верхнего горизонта. Перед этой операцией анод вывешивается специальными крюками, которые зацепляются за предпоследнюю раму.

В приведенной конструкции сохраняются все недостатки, присущие электролизерам с боковым токоподводом: сохраняется трудоемкая ручная операция по перестановке гибких токоведущих спусков с одного горизонта штырей на другой, сохраняется такая же операция по вывешиванию анодного массива для переключения механизмов подъема с нижней рамы на предыдущую. Это объясняется тем, что пазы для прохождения штырей в стенках стальной обечайки открыты снизу и нижние штыри при выходе из обечайки не имеют опоры, чтобы удержать угольный анод на время переключения механизмов на предыдущую раму. Следовательно, необходима дополнительная операция по искусственному вывешиванию анода с помощью специальных устройств.

Известен электролизер с самообжигающимся анодом с боковым токоподводом, принятый за прототип, описание которого приведено в "Справочнике металлурга по цветным металлам", М. : Металлургия, 1971, с.156 рис. 75, а описание конструкции и работы анодного устройства с анодным кожухом приведены на с. 158-163 и на рис. 77, 78 и 80. Конструкция анодного кожуха представлена в двух вариантах.

В первом варианте кожух состоит из двух самостоятельных элементов анодного каркаса в виде обечайки из тонкого стального листа, в котором формуется угольный анод, и анодной рамы с вертикальными перьями, являющейся силовой конструкцией. Оба эти элемента не связаны между собой, причем анодный каркас (обечайка) неподвижно закреплен на верхней раме металлоконструкции и на стенках имеет открытые снизу вертикальные пазы для прохождения токоподводящих штырей, а анодная рама с перьями перемещается вверх-вниз при помощи механизмов подъема, при этом свободные промежутки между перьями рамы совпадают с пазами на стенках каркаса, образуя общий паз для прохождения штырей. В процессе работы электролизера штыри нижнего горизонта, запеченные в угольный анод, опираются на клинья, установленные в перьях поперек пазов, и удерживают анодный массив от произвольного перемещения вниз под собственным весом. Опускание анода происходит совместно с анодной рамой от механизмов подъема по мере его сгорания.

При достижении анодной рамой и нижним рядом штырей крайнего нижнего положения производят перетяжку анодной рамы в верхнее положение. Для этого вручную снимают гибкие токоподводящие спуски со штырей нижнего ряда и переставляют их на штыри третьего снизу ряда, подвешивают вручную анодный массив на специальные крюки, выбивают клинья из перьев, освобождая нижний ряд штырей, поднимают анодную раму в верхнее положение, снова устанавливают клинья в перья под штыри второго снизу ряда и снимают крюки, освобождая анодный массив для дальнейшей работы.

Описанная конструкция из-за специфических конструктивных недостатков не получила распространения в промышленности. В существующих электролизерах применяется более надежная конструкция анодного кожуха по второму варианту, когда анодный каркас и анодная рама представляют собой единую сварную конструкцию, перемещающуюся вверх-вниз от механизмов подъема. Как и в первом варианте, в стенках кожуха имеются открытые снизу пазы для прохождения штырей, клинья для опирания на них нижнего ряда штырей, крюки для подвешивания анодного массива. Сохраняется и весь набор и последовательность выполнения операций при перетяжке анодного кожуха из крайнего нижнего положения в верхнее.

Характерной особенностью электролизеров с любым из этих конструкций кожуха является то, что во всех случаях применяется неподвижная анодная ошиновка с гибкими токоподводящими спусками, именно этим определяется многочисленный набор и последовательность выполнения трудоемких ручных операций при перетяжке анодной рамы.

Техническая задача настоящего изобретения заключается в упрощении и механизации трудоемких ручных операций по обслуживанию электролизера.

Сущность изобретения состоит в том, что анодный кожух установлен неподвижно относительно катодного кожуха, а вертикальные пазы в стенках анодного кожуха выполнены замкнутыми.

Неподвижная установка анодного кожуха относительно катодного может быть осуществлена или опиранием его на торцевые стенки катодного кожуха через узлы электроизоляции или подвешиванием анодного кожуха в нескольких точках (не менее четырех) к неподвижной верхней раме металлоконструкции. Каждый из этих вариантов имеет свои положительные и отрицательные стороны и окончательное решение может быть принято непосредственно при конструкторских проработках.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены; на фиг. 1 - продольный разрез электролизера; на фиг. 2 - поперечный разрез электролизера.

На чертежах и в тексте рассматривается вариант установки анодного кожуха на торцевые стенки катодного кожуха.

Конструкция электролизера состоит из катодного кожуха 1 с торцевой стенкой 2, на которую опирается анодный кожух 3 через узел электроизоляции 4, угольный анод 5 с запеченными в нем токоподводящими штырями 6, анодной ошиновки 7 с жесткими токоподводящими спусками 8 с закрепленными на них зажимами 9, при помощи которых осуществляется токопередача на штыри 6. На стенках 10 анодного кожуха 3 имеются вертикальные пазы 11, между которыми расположены ребра жесткости 12, при этом каждый из пазов в нижней части замкнут элементом 13, который может быть приварен к ребрам 12 или выполняется съемным.

Анодная ошиновка перемещается в вертикальном направлении при помощи механизма подъема 14 и соединена с анодными стояками 15 гибкими пакетами 16.

Для описания работы электролизера примем за исходное положение момент после окончания перетяжки, когда анодная ошиновка 7 находится в верхнем положении, а штыри нижнего ряда извлечены и установлены на самый верхний горизонт. После этого нижним рядом становятся штыри предыдущего ряда. Анодный массив 5 удерживается за штыри 6 анодной ошиновкой 7 с жесткими токоподводящими спусками 8, прижатыми к штырям 8 зажимами 9.

Далее угольный анод по мере сгорания с помощью механизмов подъема 14 с ошиновкой 7 постепенно опускаются вниз (примерно по 2 см в сутки), при этом анод двигается внутри неподвижного анодного кожуха. После того как анод с ошиновкой опустятся вниз на величину, равную вертикальному шагу установки штырей (примерно 20 см), нижний их ряд в пазах 11 ляжет на замыкающие элементы 13, анодный массив не может опускаться далее и автоматически оказывается в подвешенном состоянии. В этом положении необходимо произвести перетяжку анодной ошиновки в верхнее положение. Для этого необходимо отпустить зажимы 9 и освободить штыри 6; включением механизмов 14 поднять ошиновку 7 с жесткими спусками 8 и зажимами 9 в верхнее положение; затянуть зажимы на новых штырях, обеспечив электрический контакт в сочленениях штырь - спуск; извлечь освободившиеся штыри 6 нижнего ряда из угольного анода 5 и вновь установить их в анод в верхнем ряду. Цикл работы на этом завершился и далее начинается новый. Данное изобретение позволит полностью исключить применение ручного труда, связанного с вывешиванием анодного массива для выполнения перетяжки анодной рамы из нижнего положения в верхнее.

Формула изобретения

1. Электролизер с самообжигающимся анодом с боковым токоподводом, включающий анодный кожух с вертикальными пазами в его стенках для прохождения токоведущих штырей, подвижную в вертикальной плоскости анодную ошиновку и катодный кожух, отличающийся тем, что анодный кожух установлен неподвижно относительно катодного кожуха, а вертикальные пазы в стенках анодного кожуха выполнены замкнутыми.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что пазы выполнены замкнутыми с помощью съемных элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2