ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ГЛИНОЗЕМА Российский патент 1997 года по МПК C25C3/08 C25C3/14 

Изобретение относится к оборудованию для питания электролизера Содерберга сырьем.

Процесс электролиза алюминия осуществляется непрерывно, а питание электролизеров сырьем, как правило, периодически путем пробивки корки расплава по периферии ванны или локальным разрушением ее пневмоцилиндрами и ввода определенной порции материала в электролит. В первом случае потери сырья могут достигать 8-10% во втором существует проблема возникновения осадка и обеспечения 100% ввода сырья через локальные точки в корке электролита. В результате ванны с самообжигающимся анодом отличаются невысоким выходом по току.

Известен способ непрерывного питания алюминиевого электролизера по патенту США N 2713024, 1955, по которому глинозем непрерывно подается под питатель, установленный над поверхностью расплава в трубе, а сам глинозем вводится в электролит под действием давления, создаваемого питателем с механизмами шнекового, поршневого или кривошипного типа, на столб глинозема, который образуется в месте его ввода. Упомянутые устройства не нашли применения не только из-за их сложности, но и ввиду трудностей преодоления значительного сопротивления, возникающего в месте ввода сырья через корку электролита в расплав.

Наиболее близким по технической сущности является изобретение, по которому сырье в электролизер подают непрерывно с помощью вибрационного привода совместно с приводом возвратно-поступательного перемещения рабочего органа, при этом устройство ввода сырья в ванну выполнено в виде приемного стакана (для поступающего из дозатора материала), на днище которого свободно установлена втулка, охватывающая с зазором шток рабочего органа, внутри приемного стакана установлен кромками вниз внутренний стакан меньшего размера, чем приемный стакан, который жестко закреплен на штоке рабочего органа.

При высокой эффективности этого решения по вводу сырья в электролизер недостаток его в том, что под действием вибрации внутреннего (подвижного) стакана происходит прессование материала в приемном стакане. Это затрудняет работу вибратора при движении вниз штока рабочего органа, так как кромки подвижного стакана встречают значительное сопротивление. При этом практически до нуля падает перенос материала через лабиринтный затвор. Кроме того, инородные включения (камни, кусочки электролита и анодной масс ы), присутствующие в материале, забивают приемный стакан. Кроме того, холодный материал из бункера практически сразу же поступающий в канал, образованный рабочим органом в электролитной корке, охлаждает его, затрудняя работу питателя.

Существенным недостатком является и то, что не используется возможность вибрируемого стакана, закрепленного на штоке рабочего органа, осуществлять подогрев сырья в виброкипящем состоянии. При заглублении вибрируемого стакана в приемный стакан устройства вода транспортирования материала через лабиринт не происходит. В верхнем же его положении времени и используемых разогретых поверхностей элементов устройства ввода сырья недостаточно для эффективного подогрева поступающего холодного материала.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства непрерывного питания сырьем алюминиевого электролизера за счет снижения сопротивления в устройстве ввода сырья в подколокольное пространство с одновременным подогревом дозируемого материала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве непрерывного питания сырьем алюминиевого электролизера, содержащем бункер, дозирующее устройство с приводом от вибрационного питателя, имеющего механизм возвратно-поступательного перемещения рабочего органа и устройство для ввода сырья в электролизер, в последнем нижняя часть приемного стакана выполнена в виде пластины, верхняя плоскость которой сообщается с внутренним объемом приемного стакана через его вертикальные щелевые отверстия.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем.

В процессе вибрационного воздействия рабочего органа сырье непрерывно поступает в расплав через канал в электролитной корке. Так как материал холодный, то при его соприкосновении с электролитом происходит постепенное замерзание стенок канала, поддержание которого в рабочем состоянии зависит от баланса подводимого тепла от расплава и отбора его поступающим материалом. Чем выше температура поступающего в канал сырья, тем меньше вероятность его замерзания. Кроме того, необходимо устранить помехи вибрирующему рабочему органу, когда он движется вниз для прочистки канала в корке электролита. Эти помехи связаны с уплотняющимся слоем сыпучего сырья в приемном стакане устройства ввода и наличием в материале твердых включений (кусочки электролита, анодной массы и т.д.).

Новая конструкция устройства ввода сырья в подколокольное пространство электролизера позволяет создать дополнительный канал транспортирования сырья для сброса инородных включений и подогрева материала в виброкипящем состоянии, что обеспечивает снижение сопротивления движению рабочего органа в приемном стакане и канале в корке электролита.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано устройство непрерывного питания сырьем электролизера, на фиг. 2 устройство для ввода сырья в подколокольное пространство.

Устройство для непрерывного питания электролизера сырьем содержит самообжигающийся анод 1, заключенный в анодный кожух 2, катодное устройство 3, колокольный газосборник 4 для улавливания анодных газов, устройство подачи сырья, включающее вибратор 5 с приводом возвратно-поступательного действия бункер 6 с промежуточной емкостью 7 и дозирующим устройством 8, устройство 9 для ввода сырья в электролизер, которое состоит из неподвижного приемного стакана 10 с щелевыми отверстиями 11, на днище которого, выполненного в виде пластины 12, установлена втулка 13, внутреннего стакана 14, закрепленного на штоке 15 рабочего органа 16. Кроме того, на фиг. 1 показана корка электролита 17 с каналом 18, расплав электролита 19 и сыпучее сырье 20.

Устройство питания электролизера сырьем работает следующим образом.

Из бункера 6 сыпучее сырье 20 через промежуточную емкость 7 и дозирующее устройство 8 поступает в устройство 9 для ввода материала в подколокольное пространство (приемный стакан 10). По заполнении его материалом до уровня кромок внутреннего стакана 14, закрепленного на штоке 15, под действием его вибрации происходит лабиринтное транспортирование сырья через втулку 13 в зону действия канала 18 рабочего органа 16. При включении привода возвратно-поступательного перемещения рабочего органа возникает второй транспортный канал для материала, внутренний стакан 14, вибрируя, перемещается вниз, ожижая порошок по всей высоте приемного стакана 10, и выталкивает сырье через щелевые отверстия 11 на поверхность пластины 12 и далее в зону действия рабочего органа в канале 18 электролитной корки 17. Элементы устройства ввода материала находятся практически в зоне действия анодных газов подколокольного пространства, температура которых может достигать 700^oС, рабочий орган со штоком находится под температурным воздействием корки электролита, передает тепло внутреннему подвижному стакану, поэтому материал, перемещаясь в виброкипящем состоянии, эффективно нагревается в потоке. При возвращении рабочего органа; а, следовательно, и внутреннего (подвижного) стакана в исходное положение, материал, дополнительно нагреваясь, задерживается на пластине 12 до наступления следующего в соответствии с заданным циклом дозирования и прочистки канала в корке электролита, перемещения рабочего органа вниз. Подогретый материал обеспечивает благоприятные условия поддержания канала в электролитной корке в рабочем состоянии. Кроме того, инородные включения, находящиеся в сырье, без затруднений проталкиваются через щелевые отверстия 11 в подколокольное пространство.

Данное устройство для непрерывного питания электролизера сырьем успешно прошло испытания на АО ИРКАЗ в течение 6 месяцев и показало его высокую эффективность.

Использование: изобретение относится к оборудованию для питания электролизера Содерберга сыпучим материалом. Сущность: устройство позволяет подогревать в потоке сырья в виброкипящем состоянии и пропускать инородные включения. Оно содержит бункер, дозирующее устройство с приводом от вибрационного питателя, имеющего механизм возвратно-поступательного перемещения рабочего органа 16 и устройство ввода сырья в электролизер; в последнем нижняя часть приемного стакана 10 выполнена в виде пластины 12, верхняя плоскость которой сообщается с внутренним объемом приемного стакана через его вертикальные щелевые отверстия 11. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Электролизер для получения алюминия электролизом глинозема, содержащий катод, анод, газосборник, закрепленный на аноде с образованием подколокольного пространства загрузочное устройство с бункером и дозатором с виброприводом, шток которого установлен с возможностью возвратно-поступательного движения, питатель, выполненный в виде приемного стакана, коаксиально охватывающего шток вибропривода, отличающийся тем, что днище приемного стакана питателя выполнено в виде пластины с размерами, превышающими габаритные размеры донной части приемного стакана, в нижней части стенки приемного стакана выполнены щелевые отверстия, а питатель размещен с возможностью введения глинозема в подколокольное пространство. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что внутри вибропитателя установлены перевернутый вверх дном стакан, жестко закрепленный на штоке, и втулка, свободно размещенная на днище приемного стакана, при этом дополнительный стакан и втулка установлены с образованием зазоров между ними, штоком и приемным стаканом.