Способ подготовки обожженных анодов для электролиза алюминия

Изобретение относится к способу подготовки обожженных анодов для электролиза алюминия. Способ включает нагрев анода перед помещением его в расплав электролита. Нагрев выполняют в герметичном объеме посредством тока высокой частоты 20-120 МГц до температуры поверхности анода 350-800°С. Обеспечивается ускорение нагрева поверхностного слоя анода с исключением теплопотерь.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии электролиза алюминия с использованием обожженных угольных анодов. Может быть использовано при электролизе в процессе установки новых анодов в электролизер после удаления отработанных.

Одной из проблем электролиза алюминия с использованием обожженных угольных анодов в настоящее время является образование неэлектропроводного (изолирующего) криолит-глиноземного слоя (корки) на поверхности анода, снижающего электрическую проводимость между расплавом электролита и анодом и сокращающего эффективность электролиза. Причиной образования неэлектропроводного слоя на поверхности анода является т.н. термошок, обусловленный разницей температур устанавливаемого анода, температура которого около 100°С, и расплавленного электролита с температурой 940-960°С.

Известен «Способ замены угольных анодов при электролизе расплава алюминия и устройство для его осуществления» (RU 94044352 (A1), DE 4344036 (A1) Anode change with heat recovery during aluminium fusion), заключающийся в перемещении при помощи транспортного контейнера и подогреве новых угольных анодов в подогревающих камерах с использованием остаточного тепла извлеченных из ванны расплава анодных остатков и/или извлеченного из ванны расплава горячего материала ванны, а затем подают в подогретом виде к ванне расплава. Для регенерации тепла и теплообмена используется теплообменник, состоящий из многокамерной системы.

Недостатком известного способа является высокие потери тепла, низкая эффективность в связи с тем, что при перемещении от нагревательной камеры до места установки в электролизере, угольный анод охлаждается. Использование в качестве топлива огарков обожженных анодов увеличивает время замены анодов, а также не может обеспечить разогрев нового анода до требуемой температуры (близкой к температуре электролита 950°С).

Прототипом является способ нагрева обожженных анодов, реализуемый в полезной модели «Установка для предварительного нагрева обожженных анодов для производства алюминия» (патент RU 157373), заключающийся в предварительном нагреве анодов в контейнере с теплоизолированными стенками за счет тепла передаваемого из организованного газоотвода.

Недостатком прототипа является низкая температура подогрева анодного блока, которая не превышает 300°С, что обусловливает сокращение технологических возможностей способа.

Технической проблемой изобретения является создание способа подготовки обожженного анода к электролизу, с расширением технологических возможностей способа путем повышения температуры нагрева поверхности.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе подготовки обожженных анодов для электролиза алюминия, включающем нагрев анода перед установкой его в расплав криолит-глиноземного электролита, согласно изобретению, нагрев анода выполняют в герметичных условиях посредством тока высокой частоты 20-120 МГц до температуры поверхности анода 350-800°С.

Техническим результатом изобретения является нагревание поверхности анода до температуры 350-800°С, что сокращает разницу температур между поверхностью анода и расплавом электролита, сокращает вероятность термошока и образование неэлектропроводного (изолирующего) криолитоглиноземного слоя (корки) на поверхности анода, способствует сохранению электрической проводимости анода и проводимости между расплавом электролита и анодом и, в целом, способствует повышению эффективность электролиза.

Техническим результатом также является расширение технологических возможностей способа подготовки обожженных анодов благодаря использованию электрического тока высокой частоты и герметичного объема для нагрева анода, что обусловливает интенсивный и скоростной нагрев анода с исключением теплопотерь.

Техническим результатом также является возникновение на аноде скин-эффекта, являющегося результатом подачи на анод тока высокой частоты и обусловливающего преимущественный нагрев поверхностного слоя анода, что способствует сокращению затрат электроэнергии при достижении высокой температуры нагрева анода.

Способ осуществляют следующим образом. Электролизный цех получения алюминия оборудуют генератором переменного тока. Частота генерируемого тока 20-120 МГц. Ведут непрерывный электролиз. Новый анод, подлежащий установке в электролизер, устанавливают в герметично изолированном объеме, например на стенде. Снабжают анод аппаратурой измерения температуры поверхности, например контактной термопарой. Присоединяют анод к генератору при помощи шин. Подают ток на анод в течение 2-10 минут до достижения на поверхности анода температуры 300-800°С. Нагретый анод при помощи подъемно-транспортных устройств, например крана-манипулятора, устанавливают в электролизер и опускают в расплав электролита. Ведут электролиз алюминия.

Способ подготовки обожженных анодов для электролиза алюминия, включающий нагрев анода перед установкой его в расплав криолит-глиноземного электролита, отличающийся тем, что нагрев анода выполняют в герметичном объеме посредством тока высокой частоты 20-120 МГц в течение 2-10 мин до температуры поверхности анода 350-800°C.