Устройство для подогрева и дозированной подачи глинозема в алюминиевый электролизер

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электрическом получении алюминия. Техническим результатом изобретения является снижение расхода энергии, фтористых солей, уменьшение поступления фтористого водорода в атмосферу и увеличение выхода металла по току. Устройство для подогрева и дозированной подачи глинозема в алюминиевый электролизер содержит накопительный бункер и дозатор, накопительный бункер выполнен в виде емкости для глинозема, надетой на горелку дожигания анодных газов и связанной трубопроводами с основным бункером и дозатором. 2 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии применительно к электролитическому получению алюминия в электролизерах.

Известны различные устройства для дозированной подачи глинозема в электролит таких электролизеров, в которых глинозем предварительно подогревается. В качестве ближайшего аналога предложенного решения может рассматриваться, например, устройство для подачи сырья в алюминиевый электролизер, содержащее накопительный бункер и дозатор по RU 2098520, С 25 С 3/22, опубл. 10.12.1997 г. В этом устройстве подогрев осуществляется за счет утепления конструкции расположенным на ней слоем глинозема. Тепло для подогрева потока глинозема через дозатор отбирается от электролита, что приводит к возрастанию расхода энергии на электролиз.

В то же время на электролизерах происходит дожигание монооксида до диоксида углерода. На электролизерах с верхним токоподводом для этой цели используются, например, цилиндрические горелки. Тепло процесса дожигания бесполезно рассеивается в среду.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является подогрев и сушка глинозема с использованием тепла дожигания моноокида углерода до диоксида.

Техническим результатом изобретения является снижение расхода энергии, фтористых солей, уменьшение поступлений фтористого водорода в атмосферу и увеличение выхода металла по току.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для подогрева и дозированной подачи глинозема в алюминиевый электролизер, содержащем накопительный бункер и дозатор, накопительный бункер выполнен в виде емкости для глинозема, надетой на горелку дожигания анодных газов и связанной трубопроводами с основным бункером и дозатором.

Предложенное устройство состоит из традиционной цилиндрической горелки 1 для дожигания СО до СО₂, на которую коаксиально надет накопительный бункер 2, снабженный снаружи теплоизоляцией 3 и заполненный глиноземом 4 (фиг.1 и 2). Накопительный бункер 2 в верхней части устройства связан с основным бункером для глинозема 6. Накопительный бункер снабжен также трубопроводом заданного сечения 5, служащим для дозированной подачи подогретого и обезвоженного глинозема в электролизер.

При работе устройства тепло от факела дожигания СО до CO₂ через стенку горелки 1 передается глинозему 4 в накопительном бункере 2 и через внутреннюю поверхность 7 глинозему в основном бункере 6. В накопительном 2 и основном 6 бункерах за счет испарения влаги создается избыточное давление, благодаря которому сухой подогретый глинозем непрерывно вытекает через трубопровод заданного сечения 5. Расход глинозема через трубопровод задается величиной его сечения и избыточным давлением в системе накопительного и основного бункеров. Задача регулирования давления в системе, очевидно, не представляет проблемы.

Тепло дожигания СО до СО₂ в электролизерах с верхним анодным токоподводом для ванн на силу тока 160 кА составляет 148800 кДж/ч. Это тепло в настоящее времяне используется и теряется в атмосферу. Суммарные затраты тепла на испарение влаги и нагревание глинозема до 600 С составят не более 95600 кДж/ч, т. е. тепла дожигания монооксида до диоксида углерода достаточно для осуществления изобретения.

В результате утилизации этого тепла при суммарном приходе тепла в электролизере на 160 кА 2.300.000 кДж/ч величина экономии энергии составит ~4,2% общего расхода энергии на электролиз. При величине последнего ~ 17000 кВт•ч/т это равнозначно ~ 715 кВт•ч/т Аl. Кроме того, достигается экономия за счет исключения или минимизации протекания реакции гидролиза: 2 АlF₃+3 Н₂О=Аl₂O₃+6 HF (1) При снижении среднего содержания влаги в глиноземе с 0,8% до 0,2% расход фтористого алюминия уменьшается с ~22 кг/т Аl до 5-6 кг/т Аl или экономия в расходе АlF₃ составит 15-16 кг/т Аl.

Кроме того, протекание реакции (1) является основной причиной выделения фтористого водорода в атмосферу. Содержание последнего на границе санитарно-защитной зоны ограничивается величиной 0,005 мг/м³. Реальное содержание HF после внедрения устройства ожидается в 2-3 раза более низким.

Таким образом, реализация изобретения вполне возможна и будет сопровождаться при этом значительным энергетическим, экономическим и экологическим эффектом.

Формула изобретения

Устройство для подогрева и дозированной подачи глинозема в алюминиевый электролизер, содержащее накопительный бункер и дозатор, отличающееся тем, что накопительный бункер выполнен в виде емкости для глинозема, надетой на горелку дожигания анодных газов и связанной трубопроводами с основным бункером и дозатором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2