ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ Российский патент 2000 года по МПК C25C3/14 

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия, оснащенных электролизерами с самообжигающимися анодами.

Известен электролизер с устройством для загрузки глинозема, содержащий питатели точечного или балочного типа, бункеры и дозаторы глинозема, установленные на анодном кожухе (М.М. Ветюков, А.М. Цыплаков, С.С. Школьников. Электрометаллургия алюминия и магния. Москва, "Металлургия", 1987 г.)
Недостатком известного электролизера является подача глинозема за пределы газосборного колокола, в зону расплава, имеющую пониженные температуру и скорость циркуляции. Это снижает скорость растворения глинозема и температуру расплава в местах подачи глинозема, вплоть до вымораживания расплава и прекращения поступления глинозема, что нарушает процесс электролиза (приводит к увеличению частоты анодных эффектов и потерям электроэнергии и фторидов).

Кроме того, расположение питателей на анодном кожухе, который перемещается в процессе эксплуатации (при выливке алюминия, регулировании положения анода и т. п. ), вызывает необходимость периодического регулирования длины пробойника, с тем чтобы нижнее его положение соответствовало поверхности расплава. При неотрегулированном положении пробойника он будет или глубоко погружаться в расплав или не доставать до него, что снижает эффективность процесса растворения глинозема и условия эксплуатации питателя.

Питатели, расположенные на анодном кожухе, работают при температуре ~ 200^oC и в условиях высокой запыленности среды, что сокращает срок их службы.

Известен электролизер с устройством для загрузки глинозема, содержащим питатели, расположенные в выемках анодного кожуха и подающие глинозем в расплав под колокольное укрытие (Патент СССР N 1709916). Это устройство принято за прототип.

Расположение питателей в выемках анодного кожуха позволяет устранить недостатки, связанные с температурой и скоростью циркуляции расплава. Недостатками являются необходимость периодического регулирования длины пробойника, а также неблагоприятные условия эксплуатации питателей.

Технической задачей изобретения является улучшение условий эксплуатации и обслуживания устройства.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в электролизере с самообжигающимся анодом, имеющим вертикальные выемки в местах загрузки глинозема, анодные стойки, бункер для глинозема и питатель с пробойником, питатель опирается на фундамент электролизера через анодные стойки или катодный кожух, при этом ось пробойника расположена под углом 5 - 45^o к горизонтали.

На фиг. 1 показан электролизер в плане.

На фиг. 2 показан электролизер в разрезе.

Электролизер состоит из катодного устройства 1, самообжигающегося анода 2 с токоподводящими штырями 3, заключенного в анодный кожух 4. Анодный кожух 4 имеет две выемки 5 и 6, расположенные симметрично по коротким сторонам анода 2. В выемках 5 и 6 установлены по два питателя 7 для подачи глинозема в электролизер. Анодный кожух 4 имеет газосборный колокол 8.

Питатели 7 смонтированы на бункерах для глинозема 9 и 10 и вместе с бункерами устанавливаются на анодной стойке 11, опирающейся на фундамент 12.

Бункеры 9 и 10 имеют трубу 13 для подачи глинозема в электролизер. Питатель 7 имеет пробойник 14 для продавливания корки расплава, перемещающийся возвратно-поступательно пневмо- или гидроцилиндром 15.

Устройство для питания глиноземом электролизера работает следующим образом.

При включении цилиндра 15 пробойник 14 опускается в нижнее положение (показано пунктиром) и продавливает корку. Затем пробойник 14 перемещают в исходное положение, а порцию глинозема 2-4 кг подают из бункера 9 и 10 по трубам 13 в расплав электролизера.

Этот процесс повторяется с частотой, которая обеспечивает подачу заданного количества глинозема в электролизер.

Расположение питателей на анодных стойках под углом 5 - 45^o к поверхности расплава (к горизонтали) исключает необходимость регулирования длины пробойника и позволяет загружать глинозем в зону расплава (под газосборный колокол), имеющую повышенную температуру и скорость циркуляции, что увеличивает скорость растворения глинозема. Это обеспечивает нормальное протекание процесса электролиза (без возникновения нерегламентированных анодных эффектов) и снижение расхода электроэнергии и фтористых солей. При этом площадь вскрываемой корки и количество поступаемого в расплав глинозема увеличивается с увеличением угла наклона питателей до 45^o, а затем уменьшается до величины, равной сечению пробойника при 90^o. При углах наклона < 5^o пробойник скользит по поверхности корки, не вскрывая ее, что снижает эффективность подачи глинозема в расплав.

Поскольку анодные стойки имеют температуру окружающей среды, а запыленность окружающей их среды значительно ниже, чем в выемках анодного кожуха, существенно улучшаются условия эксплуатации и обслуживания устройств для загрузки глинозема.

Электролизер был испытан в промышленных условиях при работе на силе тока 156 кА в сравнении с известным решением.

Результаты испытания изложены в таблице.

Из приведенных данных видно, что заявляемое техническое решение позволяет оптимизировать процесс электролиза, что выражается в снижении частоты анодных эффектов (~ на 20%) и снижении расхода электроэнергии (~ на 500 кВт-ч/т) и фторидов (~ 1,0 кг/т). Ожидаемое увеличение продолжительности срока эксплуатации пневмоцилиндров составит не менее 12 месяцев.

Электролизер содержит анод с вертикальными выемками в местах загрузки глинозема, анодные стойки, бункер для глинозема и питатель с пробойником. Питатель опирается на фундамент электролизера через анодные стойки или катодное устройство. Ось пробойника расположена под углом 5-45° к горизонтали, при этом исключается необходимость регулирования длины пробойника, что обеспечивает нормальное протекание электролиза без нерегламентированных анодных эффектов и снижение расхода электроэнергии и фтористых солей. 2 ил., 1 табл.

Электролизер с самообжигающимся анодом, включающий анод, имеющий вертикальные выемки в местах загрузки глинозема, анодные стойки, бункер для глинозема и питатель с пробойником, отличающийся тем, что питатель опирается на фундаменты электролизера через анодные стойки или катодное устройство, при этом ось пробойника расположена под углом 5 - 45^o к горизонтали.