Анодное устройство алюминиевого электролизера с обожженными анодами

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом в электролизерах с обожженными анодами. Техническим результатом изобретения является снижение материальных и трудовых затрат на производство алюминия и сокращение расхода электроэнергии. Анодное устройство содержит угольный блок, токоподводящую штангу и стальной кронштейн с ниппелями, жестко закрепленными в выполненных в верхней плоскости угольного блока углублениях. Устройство дополнительно снабжено подвеской анода, выполненной в виде закрепленной на штанге перекладины и металлических лент, закрепленных верхними концами попарно с двух сторон от штанги на перекладине, нижние концы которых изогнуты в виде цангового захвата и жестко закреплены электропроводящей массой в выполненных в верхней плоскости угольного блока наклонных углублениях прямоугольной формы с уменьшением их сечения по глубине блока, и стяжным и распорным механизмами, установленными на каждой паре лент. 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом в электролизерах с обожженными анодами.

В настоящее время технический алюминий получают электролизом криолитоглиноземного расплава. Известно анодное устройство электролизера для получения алюминия, в котором анод выполнен из углеграфита, ток к нему подводят по токоподводящей штанге, на последней закреплен стальной кронштейн с ниппелями, помещаемыми в углубления на верхней плоскости анода, в виде обратного усеченного конуса, в стенках которого выполнены рифления в форме наклонных канавок. Ниппель выполнен круглого сечения и с гладкими стенками, он помещается в углубления анода и место стыка заливается расплавленным чугуном, за счет чего создается механический и электрический контакты между анодом и ниппелем (Патент СРР № 85801, МПК С 25 С 3/12, 1987).

При работе такие аноды постепенно, примерно через тридцать суток обгорают, и их заменяют на новые. Эта конструкция работоспособная, но не удобная при повторном использовании ниппеля. Для повторного использования ниппеля с него необходимо механически сбить сваренный со сталью анодный огарок и слой чугуна. Операция эта является трудоемкой, что значительно увеличивает время и затраты на монтаж и демонтаж соединения анод - ниппель. Кроме того, не всегда удается качественно провести указанную операцию и направить ниппель на повторное использование.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающее стальной кожух, обожженный углеграфитовый анод, с цилиндрическими углублениями на верхней плоскости для ниппелей, закрепленных на кронштейне токоподводящей стальной штанги, в виде обратного усеченного конуса. На кронштейне закреплены, как правило, по три ножки круглого сечения и с гладкими стенками. Ниппель помещается в углубление анода и место стыка заливается чугуном (Патент ПНР № 143716, МПК С 25 С 7/02).

Данной конструкции присуши все недостатки аналога: большая трудоемкость, высокие затраты на монтаж-демонтаж соединения и невозможность повторного использования ниппеля. К тому же при работе устройства невозможно достигнуть прочного контакта ниппель - анод, что приводит к уменьшению падения напряжения на контакте и, как следствие, к повышенному расходу электроэнергии.

Основная задача изобретения заключается в снижении материальных и трудозатрат на производство алюминия за счет исключения трудоемких операций - удаления чугуна и огарков анода с ножек ниппеля, упрощения монтажа-демонтажа соединения анод - ниппель, повторного использования ниппеля и сокращения расхода электроэнергии, за счет уменьшения падения напряжения.

Для достижения поставленной задачи заявляемое анодное устройство алюминиевого электролизера содержит следующую совокупность существенных признаков: анодное устройство алюминиевого электролизера с обожженными анодами, содержащее угольный блок, токоподводящую штангу, стальной кронштейн с ниппелями, жестко закрепленными в выполненных в верхней плоскости угольного блока углублениях, при этом устройство дополнительно снабжено подвеской анода, выполненной в виде закрепленной на штанге перекладины и металлических лент, закрепленных верхними концами попарно с двух сторон от штанги на перекладине, нижние концы которых изогнуты в виде цангового захвата и жестко закреплены электропроводящей массой в выполненных в верхней плоскости угольного блока наклонных углублениях прямоугольной формы с уменьшением их сечения по глубине блока, и стяжным и распорным механизмами, установленными на каждой паре лент.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки. Установка дополнительной подвески в виде металлических лент позволяет исключить заливку расплавленного чугуна в контакт ниппель - наклонное углубление в аноде и тем самым снизить затраты на монтаж-демонтаж. При помощи цангового захвата металлических лент и стяжного и распорного механизма осуществляется прочный механический контакт ниппель - анод и упрощается монтаж-демонтаж устройства.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых на чертеже изображена предлагаемая конструкция анодного устройства, общий вид и вид сбоку.

Анодное устройство алюминиевого электролизера с обожженными анодами содержит углеграфитовый анод 1, в теле которого выполнено прямоугольное углубление 2, в которое помещены ниппели 3, закрепленные при помощи кронштейна 4 на токоподводящей штанге 5. Дополнительная подвеска анода представляет собой металлические ленты 6, попарно с двух сторон от токоподводящей штанги 5 закрепленные консольно на перекладине 7, находящейся выше кронштейна 4. Нижние концы металлических лент 6 изогнуты в форме цангового захвата и помещены в наклонные углубления 8 на верхней плоскости анода. На лентах 6 между кронштейном 4 и перекладиной 7 установлены распорный 9 и стяжной 10 механизмы.

Монтаж устройства, закрепление ниппеля токоподводящей штанги и дополнительной подвески в аноде происходит следующим образом.

Углеграфитовый анод 1 заранее спекается так, что на верхней плоскости его имеются три цилиндрических углубления 2 на глубину 100 мм под ниппель 3 токоподводящей штанги 5. Стенки углубления 2 имеют рифления в виде наклонных канавок глубиной 15 мм и шириной 20 мм. На кронштейне 4 обычно закрепляют три ниппеля 3, имеющих круглое сечение и гладкие стенки. Углубления 2 и 8 формуют при прессовании анода. Металлические ленты 6 подвески стягиваются и раздвигаются болтами 9 и 10. Верхние концы лент 6 закрепляют на перекладине 7, которая устанавливается на токоподводящей штанге 5 выше кронштейна 4. Нижние концы лент 6, изогнутые в виде цангового захвата, помещают в наклонные углубления 8, имеющие прямоугольную форму, уменьшающуюся с глубиной анода.

При такой конструкции монтаж и демонтаж сборки ниппель - анод потребует всего лишь минуту. Нижние концы цангового захвата металлических лент 6 имеют свободный ход 30-40 мм для удобства монтажа и демонтажа. Зазор между анодом 1 и цанговым захватом металлических лент 6, между анодом 1 и ниппелем 3 забивается любым электропроводящим веществом или смесью, например подовой набивочной массой. Эта набивка легко разрушается при демонтаже, т.е. удобно проводить монтаж и демонтаж электрического и механического контактов. Набивочное электропроводящее вещество пригодно для повторного использования. Токоподводящую штангу также повторно используют без дополнительной обработки. Огарок углеграфитового анода без дробления отправляют изготовителям анодов.

Предлагаемая конструкция анодного устройства обеспечивает хорошее раздельное механическое и электрическое соединение, которое исключает применение трудоемких операций; приготовление и заливку расплавленного чугуна, обивку чугуна и огарков анода с ножек токоподводящей штанги; уменьшает время и трудозатраты на монтаж и демонтаж соединения анод - токоподводящая штанга; позволяет многократно использовать токоподводящую штангу.

Формула изобретения

Анодное устройство алюминиевого электролизера с обожженными анодами, содержащее угольный блок, токоподводящую штангу, стальной кронштейн с ниппелями, жестко закрепленными в выполненных в верхней плоскости угольного блока углублениях, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено подвеской анода, выполненной в виде закрепленной на штанге перекладины и металлических лент, закрепленных верхними концами попарно с двух сторон от штанги на перекладине, нижние концы которых изогнуты в виде цангового захвата и жестко закреплены электропроводящей массой в выполненных в верхней плоскости угольного блока наклонных углублениях прямоугольной формы с уменьшением их сечения по глубине блока, и стяжным и распорным механизмами, установленными на каждой паре лент.

РИСУНКИ

Рисунок 1