Система автоматической подачи сырья в электролизеры с самообжигающимися анодами

Авторы патента:

Голоскин Евгений Степанович (RU)

Петров Александр Михайлович (RU)

C25C3/14 - устройства для подачи на корку или проламывания корок

Владельцы патента RU 2561940:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)

Изобретение относится к системе автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом. Система содержит магистральный аэрожелоб, бункер модуля АПГ, систему воздухоснабжения, содержащую радиальные вентиляторы высокого давления, задвижки, коллектор спутникового трубопровода. Подача глинозема в бункеры модуля АПГ осуществляется с помощью раздающей аэрационной трубы, выполненной из высокопрочного материала с герметично установленными разгрузочными патрубками и состоящей из аэрирующей трубы, разгонной секции и транспортирующей секции или секций, а нагнетание воздуха через спутниковый трубопровод в дутьевые полости магистрального аэрожелоба и аэрирующей трубы осуществляется системой воздухоснабжения, содержащей по крайней мере два вентилятора высокого давления, а коллектор спутникового трубопровода снабжен поворотными автоматически управляемыми задвижками. Обеспечивается повышение надежности автоматической подачи и отсутствие пыления и потерь сырья. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом.

Известна система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер по патенту RU №2407826, С25С 3/14, опубл. 27.12.2010 г. Система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом, включающая катодное устройство, самообжигающийся анод, помещенный в анодный кожух, и газосборный колокол, содержащая бункер для подачи сырья, соединенный с полостью газосборного колокола, объемный дозатор клапанного типа, соединенный с бункером для подачи сырья и пробойник электролитной корки со штоком и приводом. Бункер для подачи сырья закреплен на катодном кожухе катодного устройства и выполнен в виде не менее двух отдельных секций для подачи глинозема и фтористых солей с размещенными внутри секций объемными дозаторами клапанного типа, система содержит магистральный и раздающий аэрожелоба, выполненные в виде отдельных секций, соединенные с источником дутья, подключенным к блоку управления транспортом глинозема (БУТС), при этом магистральный аэрожелоб одним концом соединен с узлом разгрузки глинозема из прикорпусного силоса, а другим - с раздающим аэрожелобом, соединенным с секцией бункера для подачи глинозема, пробойник для пробивки электролитной корки со штоком и приводом установлен на анодном кожухе, а газосборный колокол соединен с объемными дозаторами глинозема и фтористых солей подающей трубой.

Известна также система автоматической подачи сырья в электролизер АПС по патенту RU №2506350, С25С 3/14, опубл. 10.02.2014 г. В системе автоматической подачи сырья в электролизеры с самообжигающимися анодами, включающей магистральный аэрожелоб, соединенный одним концом с узлом разгрузки глинозема из прикорпусного силоса, а другим - с раздающим аэрожелобом, соединенным с бункером модуля автоматической подачи глинозема (АПГ), пробойник модуля АПГ со штоком и приводом, бункер модуля автоматической подачи фторсолей (АПФ), систему воздухоснабжения, бункеры модуля АПГ установлены на стойках анодной ошиновки. Наклонная часть бункера модуля АПГ защищена футеровочным материалом с коэффициентом трения меньшим коэффициента трения глинозема, а пробойник модуля АПГ оснащен двумя ступенями электроизоляции. Система воздухоснабжения включает в себя радиальные вентиляторы высокого давления, механические задвижки и коллектор, спутниковый трубопровод и датчик давления. Бункер модуля автоматической подачи фтористых солей (АПФ) установлен на анодном кожухе.

По назначению, по технической сущности и наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатками известных устройств является следующее:

1. В прямоугольной конструкции раздающего аэрожелоба установлены разгрузочные патрубки, крепление которых в процессе эксплуатации не обеспечило надежность и герметичность узла, что приводит к пылению глинозема во время загрузки бункеров модуля АПГ.

2. Конструкция прямоугольного раздающего аэрожелоба металлоемка, требует изготовление дополнительных устройств и приспособлений, что приводит к удорожанию конструкцию в целом.

Задачей заявляемого изобретения является повышение технико-экономических и экологических показателей работы системы, исключение аварийной ситуации, и снижение технологических нарушений процесса электролиза, снижение затрат на изготовление, монтаж и обслуживание системы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение надежности автоматической подачи сырья из прикорпусного силоса глинозема в электролизер без использования обрабатывающей техники, отсутствие пыления и потерь сырья.

Технический результат достигается тем, что в системе автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом, содержащей магистральный аэрожелоб, бункер модуля АПГ, систему воздухоснабжения, содержащую радиальные вентиляторы высокого давления, задвижки и коллектор спутникового трубопровода, подача глинозема в бункера модуля АПГ осуществляется с помощью раздающей аэрационной трубы, выполненной из высокопрочного материала с герметично установленными разгрузочными патрубками и состоящей из аэрирующей трубы, разгонной секции и транспортирующей секции или секций, а нагнетание воздуха через спутниковый трубопровод в дутьевые полости магистрального аэрожелоба и аэрирующей трубы осуществляется системой воздухоснабжения, включающей, по крайней мере, два вентилятора высокого давления, а коллектор спутникового трубопровода снабжен поворотными, автоматически управляемыми задвижками.

Аэрирующая труба может быть выполнена в виде перфорированной трубы с одетыми на трубу, по меньшей мере, тремя тканевыми рукавами разного диаметра и скрепленными по всей длине аэрирующей трубы на равных расстояниях разъемными соединениями.

Раздающая аэрационная труба может быть выполнена из металла или полиматериала.

Основным отличительным признаком данного предложения, обеспечивающим достижение указанного технического результата является то, что подача глинозема в бункера глинозема осуществляется с помощью аэрационной трубы, выполненной из высокопрочного материала, с герметично установленными разгрузочными патрубками, а нагнетание воздуха через спутниковый трубопровод в дутьевые полости аэрожелобов и аэрационных труб осуществляется системой воздухоснабжения, дополнительно включающей поворотные автоматически управляемые задвижки.

Дополнительными признаками, способствующими достижению указанного технического результата является то, что внутри раздающей аэрационной трубы находится аэрирующая труба меньшего диаметра, выполненная в виде перфорированной трубы, с одетыми на нее, по меньшей мере, тремя тканевыми рукавами разного диаметра и скрепленными по всей длине аэрирующей трубы на равном расстоянии разъемными соединениями. К тому же раздающая аэрационная труба может быть выполнена из металла или полиматериала, при этом раздающая аэрационная труба, выполненная из полиматериала, состоит из одной транспортирующей секции.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан общий вид системы, на Фиг. 2 - вид спереди, Фиг. 3 - принципиальная схема системы АПС. Фиг. 4 - сечение раздающей аэрационной трубы.

Система автоматической подачи сырья (САПС), содержит прикорпусной силос глинозема (1), узел разгрузки (2), дутьевые комплексы, снабженные радиальными вентиляторами высокого давления (3), дутьевые комплексы подключены к поворотным управляемым автоматически задвижкам и датчику давления (4), спутниковый трубопровод (5), магистральный аэрожелоб (6), оснащенный фильтрами сброса избыточного давления (7), узел разгрузки с магистрального аэрожелоба (8) в раздающую аэрационную трубу(9) на которой установлена разгонная секция (10), транспортные секции аэрационной трубы отделены друг от друга диэлектрическими разрывами (11) с сопротивлением изоляции не менее 0,5 Мом, бункер модуля АПГ (12), соединение раздающих аэрационных труб с бункерами модуля АПГ выполнено герметично патрубками (13), бункера модуля АПГ оснащены объемным дозатором клапанного типа (14), соединение дозатора с газосборным колоколом выполнено посредством подающей трубы (15), пробойника электролитной корки (16), система АПС оснащена бункером фторсолей (17), пробойник электролитной корки и бункер фторсолей установлены на анодном кожухе (18) электролизера, к анодным стойкам электролизера (19), закреплены опорные балки (20), пробойник электролитной корки соединен с газосборным колоколом электролизера (21).

Работа предлагаемой системы (Фиг.3) заключается в следующем. Движение глинозема в магистральном аэрожелобе и аэрационной трубе происходит под действием силы тяжести, в виде движения под уклон псевдожидкости, образовавшейся в результате аэрирования глинозема. Для аэрирования глинозема, дутьевыми комплексами с радиальными вентиляторами высокого давления (3), через спутниковый трубопровод (5) в аэрожелоб и раздающую аэрационную трубу (6) нагнетается воздух. Сброс избыточного воздуха по всей длине магистрального аэрожелоба производится в атмосферу через фильтры сброса избыточного давления (7). Подача глинозема из силоса (1) производится через узел разгрузки (2), обеспечивающий аэрацию глинозема в силосе, защиту от попадания во внутренние полости аэрожелоба и раздающей аэрационной трубы инородных тел, а также регулировку параметров движения глинозема.

Глинозем поступает в магистральный аэрожелоб (6) и далее через узел разгрузки с магистрального аэрожелоба (8) перегружается в раздающую аэрационную трубу (9), в начале которой установлена разгонная секция (10), выполненная под углом, для придания первоначального ускорения поступающему сверху материалу, и далее через патрубки (13) подается в бункера модуля АПГ (12), установленные на электролизерах. При наполнении глиноземом бункеров модуля АПГ, конструкция патрубков (13) обеспечивает эффект самозапирания и прекращения подачи глинозема в бункер.

Раздающая аэрационная труба предназначена для транспортировки материала (глинозема) от магистрального аэрожелоба до бункеров модуля АПГ. Материал (глинозем) из магистрального аэрожелоба поступает в раздающую аэрационную трубу через узел разгрузки с магистрального аэрожелоба.

Раздающая аэрационная труба состоит из:

- разгонной секции (10);

- транспортирующей секции или секций;

- патрубков (13), для подачи глинозема в бункера модуля АПГ (12);

- аэрирующей трубы (22).

Конструкция раздающей аэрационной трубы представляет собой конструкцию «труба в трубе», т.е. внутри раздающей аэрационной трубы находится аэрирующая труба меньшего диаметра, выполненная в виде перфорированной трубы с одетыми на нее, по меньшей мере, тремя тканевыми рукавами разного диаметра и закрепленными по всей длине аэрирующей трубы с определенным расстоянием. Тем самым достигается равномерное распределение по всей длине раздающей аэрационной трубы воздушного потока, подающегося из аэрирующей трубы.

Отличием раздающей аэрационной трубы от раздающего аэрожелоба является ее небольшой диаметр, отсутствие фильтров сброса избыточного давления, при этом раздающая аэрационная труба может быть изготовлена как из металла, так и из полиматериалов. Раздающая аэрационная труба состоит из транспортирующей секции или секций, для предотвращения попадания потенциала «земля» на электролизер, транспортирующие секции аэрационной трубы отделены друг от друга диэлектрическими разрывами с сопротивлением изоляции не менее 0,5 Мом. При выполнении аэрационной трубы из полиматериалов, конструкция аэрационной трубы может состоять из одной транспортирующей секции, т.к. полиматериал уже является диэлектрическим.

Для возможности регулировки производительности транспортировки глинозема, а также контроля и управления давлением в аэрожелобах используются дутьевые комплексы, состоящие из двух и более вентиляторов высокого давления и напорного коллектора спутникового трубопровода с поворотными управляемыми автоматически задвижками и датчиком давления.

При заполнении бункеров модуля АПГ глиноземом, повышается давление в системе аэрожелоба и раздающей аэрационной трубы до заданного давления, датчик давления подает сигнал на отключение дутьевых комплексов и закрытие поворотных управляемых автоматически задвижек.

Забор воздуха производится за пределами корпуса электролиза, подача воздуха к аэрожелобам через комплект трубной разводки переменного сечения (спутниковый трубопровод). Все дутьевое оборудование размещено в помещении под прикорпусным силосом.

Промышленные испытания предложенного изобретения показали достаточно высокую надежность работы системы автоматической подачи сырья, оснащенной раздающей аэрационной трубой, в электролизеры с самообжигающимся анодом, а также отсутствие пыления и потерь сырья при подачи его от прикорпусного силоса в электролизер, улучшая технологические и экологические показатели работы электролизера.

1. Система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом, содержащая магистральный аэрожелоб, бункер модуля автоматической подачи глинозема (АПГ), систему воздухоснабжения, содержащую радиальные вентиляторы высокого давления, задвижки и коллектор спутникового трубопровода, отличающаяся тем, что она снабжена раздающей аэрационной трубой для транспортировки глинозема от магистрального аэрожелоба в бункеры модуля АПГ, выполненной из высокопрочного материала с герметично установленными разгрузочными патрубками и состоящей из аэрирующей трубы, разгонной секции и транспортирующей секции или секций, система воздухоснабжения выполнена с возможностью нагнетания воздуха через спутниковый трубопровод в дутьевые полости магистрального аэрожелоба и аэрирующей трубы и содержит по крайней мере два вентилятора высокого давления, а коллектор спутникового трубопровода снабжен автоматически управляемыми поворотными задвижками.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что аэрирующая труба выполнена в виде перфорированной трубы с надетыми на нее по меньшей мере тремя тканевыми рукавами разного диаметра и скрепленными по всей длине аэрирующей трубы на равных расстояниях разъемными соединениями.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что раздающая аэрационная труба выполнена из металла.

Изобретение относится к устройству для пробивки корки на расплаве металла. Устройство содержит пневмоцилиндр, имеющий корпус, поршень, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, и шток, закрепленный на поршне и выведенный через отверстие в корпусе с возможностью перемещения штока между крайним выдвинутым и крайним втянутым положениями при осевом перемещении поршня, электронный блок управления и клапанную систему, управляемую электронным блоком управления и связанную рабочими линиями с подпоршневой камерой и надпоршневой камерой, находящимися в корпусе пневмоцилиндра, по меньшей мере одну металлическую пластину, неподвижно установленную внутри корпуса пневмоцилиндра и определяющую крайнее положение поршня или штока, причем металлическая пластина и поршень электрически связаны с блоком управления таким образом, что контакт поршня с металлической пластиной вызывает замыкание электрической цепи, сигнализирующей блоку о достижении поршнем и штоком поршня крайнего положения.

Устройство для дозированной подачи сырья в алюминиевый электролизер // 2548354

Изобретение относится к устройствам для подачи сырья, в частности глинозема, фторида алюминия, дробленого электролита, в алюминиевый электролизер. Устройство содержит бункер дозируемого материала, дозировочную камеру с установленным штоком и пневмоцилиндром.

Система автоматической подачи сырья в электролизеры с самообжигающимися анодами // 2506350

Изобретение относится к автоматической подаче сырья в электролизеры для получения алюминия с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом для питания их глиноземом и фтористыми солями.

Дозатор для питания алюминиевого электролизера сыпучими реагентами // 2479676

Изобретение относится к дозатору для питания алюминиевого электролизера сыпучими реагентами. .

Электролизер для получения алюминия // 2444581

Изобретение относится к устройству пробойника-дозатора системы автоматического питания сырьем алюминиевого электролизера. .

Способ управления алюминиевым электролизером // 2425180

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия на электролизерах с предварительно обожженным анодом, и может быть применено для управления пневматическим цилиндром пробойника системы автоматической подачи глинозема в расплавленный электролит.

Устройство для пробивания корки, предназначенное для пробивания корки, образовавшейся на поверхности ванны жидкого металла // 2413798

Изобретение относится к металлургии. .

Система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер // 2407826

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия на электролизерах с верхним токоподводом к самообжигающемуся аноду. .

Наконечник узла пробойника систем автоматической подачи сырья в электролизеры по производству алюминия из криолит-глиноземных расплавов // 2398052

Изобретение относится к области автоматического управления технологическим процессом производства алюминия и может быть использовано в системах автоматического питания глиноземом (АПГ) электролизных ванн при электролитическом производстве алюминия.

Устройство управления ходом пробойника в системе питания электролизера для получения алюминия // 2378418

Изобретение относится к устройству управления ходом пробойника системы питания электролизера для получения алюминия с расплавом электролита, покрытым коркой. .

Устройство для дозированной подачи сырья в алюминиевый электролизер (варианты) // 2566118

Изобретение относится к устройству для подачи сырья в алюминиевый электролизер и может быть использовано для подачи глинозема, фторида алюминия, дробленого электролита в алюминиевый электролизер. Устройство содержит бункер дозируемого материала, дозировочную камеру с загрузочными окнами, расположенными по периметру в верхней части дозировочной камеры выше основания бункера, шток с пневмоприводом, жестко закрепленный на штоке в верхней части дозировочной камеры верхний запорный элемент, расположенный в верхнем положении штока между нижним и верхним срезами загрузочных окон, и нижний запорный элемент, закрепленный на конце штока, расположенный в верхней части дозировочной камеры над верхним запорным элементом, по меньшей мере, один челночный клапан. Челночный клапан жестко закреплен на штоке таким образом, что верхняя кромка челночного клапана в исходном положении штока находится ниже верхнего среза загрузочных окон. По второму варианту внутри бункера выше верхнего запорного элемента установлены не менее чем одно закрепленное в верхней части дозировочной камеры круговое ребро, закрепленные на стенках бункера по меньшей мере одно ребро и не менее чем одна поперечная перегородка с возможностью прохода материала через зазоры между кромками перегородки и стенками бункера и дозировочной камеры. Обеспечивается повышение стабильности дозы сырья, улучшение технологических показателей работы электролизера. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Рабочий орган машины для пробивки корки алюминиевого электролизера // 2596550

Изобретение относится к рабочему органу машины для пробивки корки электролита в электролизере для производства алюминия. Рабочий орган содержит кривошипно-шатунный механизм пробивки корки с пробойником, закрепленный на стреле, коленчатый вал и механизм отклонения пробойника. Гидромотор соединен с консолью коленчатого вала посредством муфты с эластичным элементом. Пробойник закреплен на наконечнике ползуна механизма пробивки корки с возможностью разъема посредством байонетного прижима. Упругие элементы выполнены в виде пружин растяжения, закрепленных одним концом в отверстиях, выполненных на противоположных сторонах поворотной головки, и другим концом закрепленных на кронштейне стрелы. Механизм отклонения пробойника выполнен в виде двустороннего пружинного демпфера. Коленчатый вал установлен в подшипниках качения. Узел подачи смазки установлен на оси привода коленчатого вала. Обеспечивается мягкая подвеска механизма пробивки корки, снижение передачи динамических нагрузок на машину и уменьшение вибрации. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Универсальная машина для транспортировки и загрузки сыпучих материалов в электролизер // 2608013

Изобретение относится к универсальной машине для транспортировки и загрузки сыпучих материалов в электролизер. Машина содержит бункер с датчиком сигнализатора нижнего уровня сырья, установленный на самоходном шасси с кабиной, питатель и узел загрузки с возможностью загрузки сырья в бункер АПГ или непосредственно на корку электролита. Узел загрузки на корку электролита выполнен в виде гибкой трубы, установленной перед передней частью бункера, с возможностью поворота выгрузного конца в вертикальной плоскости, и соединенной с питателем в виде аэрожелоба. Узел загрузки сырья в бункер АПГ выполнен в виде вертикального шнека с лопатками для пересыпки сырья и выгрузного шнека с загрузочной горловиной, с датчиками автоматического выключения загрузки сырья в бункер АПГ. Загрузочная горловина закреплена на выгрузном шнеке через упругий элемент. Вертикальный шнек соединен с аэрожелобом в нижней части, а верхней частью - с выгрузным шнеком. Выгрузной шнек установлен с возможностью поворота относительно вертикального шнека в горизонтальной и качания в вертикальной плоскостях. Выгрузной шнек в транспортном положении направлен вдоль боковой стенки кабины перед загрузочной горловиной. В верхней части вертикального шнека установлен гидромотор привода. Гибкая труба соединена с аэрожелобом через пересыпную камеру. К выгрузному шнеку присоединен трубопровод с гибкими вставками для сброса вытесняемого из бункера АПГ воздуха при загрузке сырья. В нижней части выгрузного лотка установлена гибкая аэрационная труба. Обеспечивается расширение функциональных возможностей машины, упрощение ее обслуживания и обеспечение гарантированного поступления сырья в электролизер.11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для дозированной подачи сырья в алюминиевый электролизер // 2626261

Изобретение относится к устройству для дозированной подачи сырья в алюминиевый электролизер. Устройство содержит бункер дозируемого материала, камеру дозирования с впускным и выпускным отверстиями и фланцем, шток с приводом, установленный в защитном кожухе с кольцевым ребром, которое соединено с фланцем камеры дозирования, и расположенные на штоке верхний и нижний запорные элементы. Каждый из запорных элементов образован из центрирующего элемента, выполненного с возможностью размещения в полости камеры дозирования со свободой поступательного перемещения, и крышки, связанной с центрирующим элементом или выполненной за одно целое с ним, при этом крышки верхнего и нижнего запорных элементов имеют диаметр больший, чем внутренний диаметр ответных торцевых частей камеры дозирования, и по периметру со стороны впускного и выпускного отверстий выполнены плоскими и/или с кольцевыми ободками, образованными кольцевыми канавками треугольной, трапецеидальной или иной формы, с возможностью сопряжения при крайних положениях штока с ответными торцевыми частями камеры дозирования, имеющими форму, соответствующую форме канавки, или плоскую форму. Обеспечивается повышение надежности уплотнения зазора между сопрягаемыми поверхностями запорных элементов торцевых частей камеры дозирования и стабилизация подаваемой в электролизер дозы сырья. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Пневмопривод рабочего органа устройства для пробивки корки электролита в алюминиевом электролизере // 2638718

Изобретение относится к пневмоприводу рабочего органа устройства для разрушения корки, образующейся над ванной электролизера для получения алюминия. Пневмопривод содержит пневмоцилиндр с пружинным возвратом, состоящий из гильзы, передней крышки, задней крышки с установленным на ее внутренней торцовой поверхности эластичным демпфером и отверстием для подвода воздуха, поршня с кольцевым выступом, штока, шарнирно закрепленного в кольцевом выступе, и полого фальш-штока, закрепленного на кольцевом выступе поршня, трехлинейный двухпозиционный распределительный клапан с пневматическим или электроуправлением с подсоединенным к нему источником воздуха под давлением и первой пневмолинией, соединяющей распределительный клапан с отверстием в задней крышке, регулируемый дроссель и глушитель, подсоединенные к пневмолинии выпуска воздуха, при этом между наружной поверхностью фальш-штока и внутренней цилиндрической поверхностью передней крышки образован кольцевой канал для выпуска воздуха из штоковой полости в окружающую среду и обдува поверхности фальш-штока для удаления пыли и охлаждения в процессе работы пневмопривода. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик системы пневмопривода за счет уменьшения абразивного изнашивания поверхности фальш-штока, поршня и внутренней поверхности цилиндра. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.