Изобретение касается способа и устройства для закрытия и охлаждения верха кожуха самоспекающегося анода электролизера для производства алюминия.
Самоспекающийся анод, применяемый в промышленных электролизерах для производства алюминия, содержит неподвижный кожух, выполненный из чугуна или стали, и окружающий самоспекающийся угольный анод. Неспеченная углеродосодержащая электродная масса загружается через определенные интервалы на верх анода и спекается в твердый угольный анод за счет тепла, генерируемого подаваемым на анод электрическим током, и тепла расплавленной электролитической ванны. Основным признаком самоспекающегося анода является то, что спеченный анод перемещается относительно неподвижного кожуха анода. Обычно каждый электролизер содержит один самоспекающийся анод.
Самоспекающийся анод подвешивается с помощью большого числа вертикально расположенных контактных стержней, выполненных, как правило, из стали, которые используются для подвода рабочего электрического тока к аноду. Нижние концы контактных стержней запечены в анод. Контактные стержни движутся вниз вместе с анодом до тех пор, пока их нижние концы не достигнут определенного расстояния от нижнего конца анода. Затем контактные стержни вытягиваются из анода и помещаются в более высокое положение. За счет удерживания положения концов контактных стержней в аноде на разной высоте всегда имеется достаточное число стержней, имеющих такое положение концов, при котором сохраняется достаточное удерживающее усилие и хорошая токовая связь между стержнями и закрепляется анод.
Из неспеченной электронной массы, которая загружается на верх анода, в процессе спекания выделяются газы и летучие органические соединения. Некоторые из этих газов и летучих соединений, например полиароматические углеводородные соединения (РАН), губительно действует на здоровье человека и поэтому желательно исключить их попадание в окружающую среду. До настоящего времени предпринимались попытки снизить выпуск газов с верха анода посредством использования электродных масс с минимально возможным содержанием летучего материала и удерживания температуры на верху анода на максимально низком уровне. Однако даже несмотря на то, что в последнее время было достигнуто уменьшение эмиссии газов с верха анода за счет использования этих средств, тем не менее невозможно с помощью традиционной технологии снизить эмиссию вредных газов с верха анода до допустимого низкого уровня.
Известно закрытие самоспекающегося анода по меньшей мере одной крышкой с отверстиями для контактных стержней, при этом кольцевые зазоры между контактными стержнями и отверстиями в крышке герметизированы уплотнительными элементами, а газы, выделяющиеся при спекании электродной массы, собираются и сжигаются [1] Согласно [1] крышка состоит из центральных пластин с отверстиями для контактных стержней и боковых пластин, смонтированных снаружи центральных пластин, при этом боковые пластины установлены с возможностью поворота. Кольцевые зазоры между центральными пластинами крышки и контактными стержнями согласно [1] герметизированы уплотнительными элементами, газонепроницаемо смонтированными вокруг каждого из контактных стержней, причем уплотнительные элементы свободно плавают на центральных пластинах крышки. Чтобы облегчить процедуру замены поврежденных центральных пластин крышки, они выполнены из секций, каждая из которых содержит отверстия для по меньшей мере двух, предпочтительно четырех, контактных стержней.
Недостатком устройства [1] является то, что верх анода охлаждается слишком слабо, в результате чего температура на верху анода чрезмерно высокая. Это влияет на размягчение и спекание анодной массы, так как большая часть связующего в неспеченной анодной массе, загружаемой на верх анода, улетучивается и отсасывается вместе с газами, выделяющимися при спекании.
Задачей изобретения является создание способа и устройства для закрытия и охлаждения верха анода, которые бы позволили сохранять температуру верха анода во время работы электролизера на заданном уровне.
Соответственно данное изобретение касается способа закрытия и охлаждения верха самоспекающегося анода, применяемого при производстве алюминия электролитическим способом, причем анод снабжен кожухом и вертикальными контактными стержнями для удерживания анода и подвода к нему рабочего тока, а верх кожуха анода снабжен по меньшей мере одной крышкой с отверстиями для контактных стержней и по меньшей мере одним отверстием для выхода газа, отличающегося тем, что количество газа, удаляемого с верха анода через отверстие для выхода газа, регулируют за счет того, что обеспечивают достаточно пониженное давление на верху анода, чтобы окружающий воздух проходил через воздушные зазоры между крышкой и каждым из контактных болтов в таком количестве, при котором газ с верха анода не выходит через эти воздушные зазоры, и температуру на верху анода поддерживают ниже заданного уровня.
Изобретение также касается устройства для закрытия и охлаждения верха самоспекающегося анода, применяемого при производстве алюминия электролитическим способом, причем анод снабжен кожухом и вертикальными контактными стержнями для удерживания анода и подвода к нему рабочего тока, а верх кожуха анода снабжен по меньшей мере одной крышкой с отверстиями для контактных стержней и по меньшей мере одним отверстием для выхода газа, отличающегося тем, что воздушные зазоры размером 1-10 мм, предпочтительно 2-4 мм, предусмотрены между каждым из контактных стержней и отверстиями в крышке, чтобы пропускать регулируемый поток воздуха в воздушные зазоры для охлаждения верха анода и предотвращать утечку газов с верха анода через воздушные зазоры.
Согласно предпочтительному варианту предлагаемого устройства над каждым контактным стержнем смонтированы элементы, свободно плавающие на крышке, и между данными элементами и контактными стержнями выполнены воздушные зазоры.
За счет регулирования количества газа, отсасываемого через отверстия для выпуска газа в крышке, количество воздуха, поступающего через воздушные зазоры между каждым контактным болтом и элементом, будет достаточным, чтобы удерживать температуру на верху анода ниже заданного уровня
На фиг. 1 показано вертикальное сечение части самоспекающегося анода электролизера для производства алюминия; на фиг. 2 вертикальное сечение верха самоспекающегося анода электролизера для производства алюминия; на фиг. 3 увеличенный вид области А на фиг. 2 в первом положении; на фиг. 4 - увеличенный вид области А на фиг. 2 во втором положении; на фиг. 5 вид в разрезе по I-I на фиг. 3.
На фиг. 1 и 2 изображен самоспекающийся анод электролизера для производства алюминия. Анод содержит кожух 1, выполненный из чугуна или стали. В кожух 1 анода загружается углеродосодержащая анодная масса 2. Углеродосодержащая масса 2 спекается в твердый угольный анод за счет тепла, выделяемого при подаче тока на анод, и тепла от электролитической ванны. Спеченный анод расходуется в процессе электролиза.
Угольный анод удерживается множеством вертикальных контактных стержней 3, которые также служат для подвода тока к аноду. Из фиг. 1, 2 видно, что контактные стержни 3 расположены в четыре ряда в продольном направлении анода. Контактные стержни 3 закреплены на токопроводящих балках традиционным способом (не показано).
Верх анода снабжен крышками 4, соединенными с центральной балкой 5, расположенной вдоль продольной оси анода, и с двумя наружными балками 6, 7, расположенными снаружи рядов контактных стержней. Балки 5-7 установлены на коротких сторонах кожуха анода и предпочтительно предусмотрена по меньшей мере одна поперечная балка 8. Как показано на фиг. 2, наружные балки 6, 7 соединены с поперечной балкой 8 болтовыми соединениями 9, 10. Крышки 4 имеют отверстия 11 для контактных стержней 3. Между наружными балками 6, 7 и продольными сторонами кожуха анода расположены с возможностью поворота боковые крышки 12, 13. В варианте, изображенном на фиг. 2, боковые крышки 12, 13 прикреплены трубками или стержнями 14, 15, соединенными с возможностью поворота с верхом кожуха 1 анода. Боковые крышки 12, 13 могут перемещаться из закрытого положения, показанного для боковой крышки 13, в открытое положение, показанное для боковой крышки 12, посредством, например, пневматического цилиндра 16. Когда боковые крышки 12, 13 находятся в открытом положении, анодная масса 2 может загружаться на верх анода и верх анода можно визуально изучить. Для обеспечения удовлетворительной герметизации между боковыми крышками 12, 13 и наружными балками 6, 7 предпочтительно предусматриваются гибкие уплотнительные листы 17, 18 вдоль боковых крышек 12, 13. Эти уплотнительные листы обеспечивают необходимую герметизацию между наружными балками 6, 7 и боковыми крышками 12, 13, когда боковые крышки 12, 13 находятся в закрытом положении.
Согласно изобретению над каждым контактным болтом 3 расположены элементы 20, которые свободно закреплены на крышке 4. Элементы 20 детально изображены на фиг. 3-5. Из фиг. 3-5 видно, что каждый элемент содержит кольцеобразный элемент 21 с центральным отверстием диаметром, на 1-5 мм превышающим диаметр контактных стержней 3. За счет этого образуется зазор 22 между кольцеобразным элементом 21 и соответствующими контактными стержнями 3. Кольцеобразный элемент 21 снабжен двумя горизонтальными кронштейнами 23, каждый из которых имеет отверстие 24. Элементы 20 с помощью болта 25, проходящего через отверстия 24 в кронштейнах 23 и через соответствующее отверстие 26 в крышке 4, и пластинок 27, 28, расположенных над кронштейном 23 и под крышкой 4, соответственно, соединены с крышкой 4 таким образом, что элементы 20 могут свободно перемещаться в горизонтальном направлении, но не могут подниматься вертикально. На фиг. 3 контактный стержень 3 показан расположенным в центре отверстия 11 в крышке 4, а контактный стержень 3 на фиг. 4 показан в положении, при котором он сместил элемент 20 горизонтально на крышке 4 под действием горизонтальных сил.
Во время работы электролизера газы, выделяющиеся на верху анода, удаляются через отверстие 29 для выпуска газа в крышке 4. Количество газа, удаляемого через отверстие 29, регулируется за счет того, что воздух поступает через воздушные зазоры 22 в таком количестве, при котором предотвращается выход газов с верха анода через воздушные зазоры 22.
Количество газа, удаляемого через выпускное отверстие 29, регулируется таким образом, чтобы количество воздуха, поступающего через воздушные зазоры 22, было достаточно для охлаждения верха анода до заданной температуры.
Благодаря изобретению обеспечивается простой и надежный способ герметизации верха анода от атмосферы и в то же время можно поддерживать температуру на верху анода на заданном уровне.
Использование: изобретение относится к способу закрытия и охлаждения верха самоспекающегося анода в электролизере для производства алюминия, имеющего кожух и вертикальные контактные стержни для удержания анода и подвода к нему рабочего тока. Сущность: наверху кожуха анода располагают крышку с отверстиями для контактных стержней и по меньшей мере с одним отверстием для выпуска газа и количество газа, удаляемого с верха анода через отверстие для выхода газа, регулируют посредством создания пониженного давления наверху анода и обеспечения прохождения воздуха через зазоры между крышкой и каждый из контактных стержней в таком количестве, при котором газ с верха анода не выходит через эти воздушные зазоры, температуру наверху анода поддерживают ниже заданного уровня. При этом величина зазора между каждым из контактных стержней и отверстиями в крышке составляет 1-10 мм для обеспечения прохождения окружающего воздуха через зазоры. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
| NO, патент, 172250, кл.C 25C 3/12, 1985. |
