КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2000 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в уже существующих и вновь проектируемых электролизерах по производству алюминия.

Известно катодное устройство, в котором нижняя поверхность угольных подовых блоков залита слоем жаропрочного химически стойкого цемента толщиной 200 - 300 мм (А.с. СССР N 248239, кл. C 25 C 3/12, 1965).

Однако, в данном устройстве используют угольные подовые блоки с продольными пазами, в которых жестко закрепляются токоподводящие стержни. Так как коэффициенты термического расширения стали, чугуна и углеграфитового блока значительно отличаются друг от друга, то при нагреве такой конструкции возникают большие термические напряжения, вызывающие образование трещин в угольных блоках. Разница коэффициентов термического расширения бетона и угольных блоков приводит к образованию трещин и разрывов в бетонных блоках. В результате алюминий, проникая по трещинам к стальным токоподводящим стержням, растворяет их. Кроме того, изготовление угольных блоков с продольными пазами и последующая заливка чугуном или забивка графитовой кромкой стальных токоподводящих стержней требует значительных трудозатрат и приводит к повышенному расходу дополнительных материалов.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является катодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее кожух, угольные подовые блоки, токоподводящие стержни и огнеупорные плиты, расположенные под угольными подовыми блоками (А.с. СССР N 522285, кл. C 25 C 3/08 , 1975).

Однако, в данном устройстве также используют угольные подовые блоки с пазами, в которых жестко закреплены токоподводящие стержни. То есть трещинообразование угольных блоков при нагреве сохраняется. Металлические пластины данного устройства в местах соединения с подовыми блоками не выдерживают больших термических напряжений и разрываются. При изготовлении данной конструкции требуются значительные трудозатраты и не исключается проникновение жидкого алюминия к стальным токоподводящим стержням.

Основная задача изобретения заключается в увеличении срока службы электролизера и снижение трудозатрат при изготовлении и монтаже катодного устройства.

Для достижения поставленной задачи заявляемое катодное устройство алюминиевого электролизера содержит следующую совокупность существенных признаков: кожух, угольные подовые блоки, токоподводящие стержни и огнеупорные плиты, расположенные под угольными подовыми блоками, причем под угольными подовыми блоками, выполненными сплошными по поперечному сечению или с торцевой их стороны, размещен слой электропроводного пористого материала и металлическая прокладка, жестко соединенная с токоподводящими стержнями.

Совокупность указанных общих существенных признаков дополняет, развивает и уточняет следующий частный отличительный признак, который направлен на решение той же задачи: металлическая прокладка выполнена из отдельных полос.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: угольные подовые блоки выполнены сплошными по поперечному сечению, что значительно снижает трудозатраты при их изготовлении: под угольными подовыми блоками или с торцевой их стороны размещены слой электропроводного пористого материала и металлическая прокладка, жестко соединенная с токоподводящими стержнями. Слой электропроводного пористого материала служит для создания хорошего электрического контакта между угольными подовыми блоками и металлической прокладкой. Кроме того, пористый материал способствует снижению тепловых потерь через подину.

При размещении электропроводного пористого слоя и металлической прокладки с торцевой стороны угольных подовых блоков тепловые потери уменьшаются через боковые стенки электролизера.

Металлическая прокладка выполнена составной из отдельных полос для уменьшения их удлинения при нагреве и снижения благодаря этому термических напряжений между прокладкой и угольными подовыми блоками.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено: на фиг. 1 - конструкция устройства с размещением слоя электропроводного пористого материала и металлической прокладки под угольными подовыми блоками с подведением токопроводящих стержней сбоку; на фиг. 2 - то же устройство с подведением токоподводящих стержней снизу; на фиг. 3 - устройство с размещением слоя электропроводного пористого материала и металлической прокладки с торцевой стороны угольных подовых блоков.

Катодное устройство алюминиевого электролизера содержит (фиг. 1) кожух 1, угольные подовые блоки 2, выполненные сплошными по поперечному сечению, стальные токоподводящие стержни 3, огнеупорные плиты 4, под угольными подовыми блоками 2 слой электропроводного пористого материала 5 и металлическую прокладку 6, жестко соединенную с токоподводящими стержнями 3.

В процессе работы данного устройства электрический ток подводится через токоподводящие стержни 3, металлическую прокладку 6 и слой электропроводного пористого материала 5, к угольным подовым блокам 2.

Пример. Было изготовлено катодное устройство алюминиевого электролизера, в котором угольные подовые блоки выполнены сплошными по поперечному сечению, слой электропроводного пористого материала образован графитовой крошкой, а металлическая прокладка изготовлена из низколегированной стали. При одинаковой площади контакта между металлической прокладкой и угольными подовыми блоками в предлагаемом устройстве и токоподводящими стержнями и полыми блоками в устройстве-прототипе было получено примерно одинаковое электросопротивление по стыку. Однако за счет устранения термических напряжений в угольных подовых блоках на предлагаемом устройстве практически полностью устраняется возможность образования в них трещин.

Таким образом, предлагаемое катодное устройство позволяет увеличить срок службы электролизера в 1,5-2 раза.

Катодное устройство содержит кожух, угольные подовые блоки, токоподводящие стержни и огнеупорные плиты, расположенные под подовыми блоками. Подовые блоки выполнены сплошными по поперечному сечению. Под ними или с торцевой их стороны размещены слой электропроводного пористого материала и металлическая прокладка, жестко соединенная с токоподводящими стержнями. Металлическая прокладка выполнена составной из отдельных полос. Такое выполнение катодного устройства увеличивает срок службы электролизера и снижает трудозатраты при его изготовлении и монтаже. 1 з.п.ф-лы. 3 ил.

1. Катодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее кожух, угольные подовые блоки, токоподводящие стержни и огнеупорные плиты, расположенные под угольными подовыми блоками, отличающееся тем, что угольные подовые блоки выполнены сплошными по поперечному сечению, а под ними или с торцевой их стороны размещены слой электропроводного пористого материала и металлическая прокладка, жестко соединенная с токоподводящими стержнями. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлическая прокладка выполнена составной из отдельных полос.