СОСТАВНОЙ АНОДНЫЙ ШТЫРЬ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 1997 года по МПК C25C3/12 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, к конструкции токоподводящего штыря, вертикально установленного в угольном теле самообжигающегося анода.

Известна /Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. Изд-во "Металлургия", 1971, с. 179-180/ конструкция цилиндрического штыря, используемого на электролизерах устаревшей модификации /типа C-2, C-3/ для подвода тока к самообжигающемуся аноду. Стальной стержень штыря с цилиндрической поверхностью в его верхней части и конической в нижней содержит прикрепленную впотай трубчатую медную обечайку, опоясывающую полупериметр верхней зоны цилиндрической части стержня, которая улучшает электрический контакт штырь колодка анодная шина и уменьшает перепад напряжения в самом штыре. Для извлечения штыря на верхнем конце его имеется чека.

Недостатком этой конструкции является тот факт, что в результате неинтенсивного отвода тепла верхней частью штыря, выступающей над поверхностью анода, температура коксо-пекового слоя возле штыря возрастает на 30-80^oC по сравнению с зонами, удаленными от штырей. Увеличение температуры поверхности анода, как известно, сопряжено с повышенным выделением смолистых веществ и дополнительным расходом анодной массы.

Наиболее близкими по технической сути являются составные стале-алюминиевые штыри /Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. Изд-во "Металлургия", 1971, с. 179-180/, принятые за прототип. Этими штырями обеспечивается подвеска самообжигающегося анода и подвод тока к нему на электролизерах на силу тока 156-175 кА. Составной анодный штырь содержит стальной стержень с цилиндрической поверхностью в его верхней части и конической в нижней, а также жестко прикрепленную к верхнему концу стержня алюминиевую штангу, вертикальная ось которой смещена относительно оси стержня. Вращение стале-алюминиевого штыря и извлечение его из анода осуществляются при зацеплении пазов головки стержня и приспособления, установленного на штанге крана. Эта конструкция анодного штыря также недостаточно отводит тепло, следовательно, температура поверхностного слоя вблизи штыря чрезмерно повышается по мере его приближения к подошве анода.

Задача настоящего изобретения устранить указанный недостаток, то есть увеличить отвод тепла от приконтактного коксо-пекового слоя, снизить температуру поверхности анода и за счет этого улучшить его качество, а также сократить выбросы смолистых веществ в атмосферу корпуса.

Поставленная задача решается тем, что в составном анодном штыре алюминиевого электролизера с верхним токоподводом к самообжигающемуся аноду, содержащем стальной стержень цилиндрической формы в его верхней части и конической в нижней и алюминиевую штангу для контактирования штыря с анодной шиной, часть штыря цилиндрической формы, выступающая над поверхностью конуса спекания, снабжена алюминиевой обечайкой толщиной 0,05-0,3 диаметра штыря, причем расстояние между обечайкой и нижним концом стального стержня составляет 0,6-0,8 его длины.

Высокая теплопередающая способность алюминиевой обечайки способствует охлаждению приконтактного коксо-пекового слоя.

Поиск по опубликованной научно-технической информации /Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. Изд-во "Металлургия", 1971; Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров /Коробов М.А. Дмитриев А.А. Изд-во "Металлургия", 1972, реферативный журнал "Металлургия"/, а также по патентной документации /Бюллетень "Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки"; Реферативные и библиографические издания "Изобретения за рубежом", "Изобретения в СССР и за рубежом" и "Изобретения стран мира", Бюллетень иностранной коммерческой информации; БКИ/ показал, что в имеющихся литературных источниках не было найдено решений, содержащих отличительные признаки заявляемого решения в совокупности.

Таким образом, предложенное решение соответствует условиям патентоспособности, поскольку представляет собой новую совокупность признаков, обеспечивающую достижение технического эффекта, заключающегося в повышении интенсивности отвода тепла от верхнего слоя анода, прилегающего к штырям, в улучшении качества анода и сокращении выбросов смолистых веществ в атмосферу корпуса.

Если толщина алюминиевой обечайки будет составлять меньше 0,05 диаметра штыря, то охлаждение приконтактного коксо-пекового слоя будет незначительным.

При толщине обечайки, превышающей 0,3 диаметра штыря, несмотря на снижение температуры коксо-пекового слоя, качество анода и величина выбросов смолистых веществ не изменяются, но повышается металлоемкость обечайки.

Если расстояние между обечайкой и нижним концом стального стержня меньше 0,6 его длины, то происходит разрушение обечайки вследствие ее припекания в зоне образования полукокса. При величине расстояния между обечайкой и нижним концом стального стержня больше 0,8 его длины коксо-пековый слой возле штыря охлаждается недостаточно.

На чертеже изображен анодный штырь /в продольном сечении/, состоящий из стального стержня 1, алюминиевой штанги 2 и алюминиевой обечайки 3.

Пример. Для электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом на силу тока 156 кА /типа С-8БМ/ используется составной анодный штырь длиной 2620 мм. К верхнему концу стального стержня длиной 1470 мм прикреплена алюминиевая штанга /длина -1150 мм, сечение 50 х 80 мм/. К цилиндрической части штыря длиной 570 мм /диаметр 120 мм/ прикреплена алюминиевая обечайка длиной 300 мм и толщиной 25 мм.

Применение предложенного технического решения позволит снизить температуру приконтактного коксо-пекового слоя на 25-50^oC, сократить расход анодной массы на 3-5 кг/т алюминия и уменьшить выбросы смолистых веществ на 15-20%

Использование: при получении алюминия электролизом расплавленных солей. Сущность: составной анодный штырь алюминиевого электролизера с верхним токоподводом содержит стальной стержень цилиндрической формы в его верхней части и конической - в нижней. К верхнему концу стержня жестко прикреплена алюминиевая штанга. Для увеличения отвода тепла от приконтактного коксо-пекового слоя часть штыря цилиндрической формы, выступающая над поверхностью конуса спекания, снабжена алюминиевой обечайкой толщиной 0,05-0,3 диаметра штыря, причем расстояние между обечайкой и нижним концом стального стержня составляет 0,6-0,8 его длины. 1 ил.

Составной анодный штырь алюминиевого электролизера с верхним токоподводом к самообжигающемуся аноду, содержащий стальной стержень цилиндрической формы в его верхней части и конической в нижней и алюминиевую штангу для контактирования штыря с анодной шиной, отличающийся тем, что часть штыря цилиндрической формы, выступающая над поверхностью конуса спекания, выполнена с алюминиевой обечайкой толщиной 0,05-0,3 диаметра штыря, причем расстояние между обечайкой и нижним концом стального стержня составляет 0,6-0,8 его длины.