ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ Российский патент 2002 года по МПК C25C3/12 

Область техники.

В металлургии цветных металлов при электролитическом получении алюминия используются электролизеры с предварительно обожженными анодами (ОА), а также с самоспекающимися анодами при верхнем (ВТ) или боковом (БТ) токоподводе к ним. Настоящее изобретение предназначено для применения на заводах, оснащенных электролизерами с самоспекающимися анодами как с ВТ, так и с БТ.

Уровень техники.

Электролизеры с самоспекающимися анодами, используемые в настоящее время в промышленности, содержат один анод прямоугольного сечения при ширине его до 3000 мм. Типичный электролизер с ВТ описан, например, в [1].

С возрастанием ширины анода увеличиваются потери металла и снижается катодный выход его по току [2]. Современные электролизеры с ОА работают при силе тока 300 кА и более с выходом металла по току до 95-96%, что объясняется использованием на них узких анодов шириной не более 700-800 мм. На электролизерах с БТ при ширине анода до 2000 мм и с ВТ до 2850 мм выход по току не превышает в лучшем случае 87-88%.

Первичным по времени аналогом предлагаемого электролизера является электролизер с самоспекающимися анодами на французском заводе в Риу-Перу, на котором применялись двуханодные конструкции прямоугольного сечения [3]. Близкие по току электролизеры использовались также на Уральском алюминиевом заводе в первые годы его работы [3].

Основные недостатки таких электролизеров заключаются в том, что смежные поверхности анодов сильно обгорают. Попытки увеличить расстояние между анодами приводили к тому, что под каждым анодом образовывалась самостоятельная ванна-тигель, что затрудняло ведение процесса электролиза. Для исключения этих недостатков, а также для обеспечения максимальной производительности электролизера аноды необходимо сблизить до расстояния около 200 мм, которое успешно применяется между рядами анодов на ваннах с ОА.

В качестве ближайшего аналога может рассматриваться патент РФ 2121014 [4] . В нем заявлен электролизер с анодом, разделенным на две секции с двумя анодными кожухами, расположенными близко друг к другу. В патенте оговаривается наличие съемной крышки между секциями кожуха и использование систем охлаждения межанодного промежутка.

Сущность изобретения.

Основная задача, для решения которой предназначено изобретение - обеспечение максимальной производительности электролизеров. Технический результат - облегчение обслуживания зазора между смежными поверхностями близкорасположенных анодов.

Анодные кожуха во всех конструкциях самоспекающихся анодов снабжаются ребрами жесткости, приваренными к их наружным поверхностям и обеспечивающими механическую прочность кожухов. Такие ребра жесткости загромождают межанодный промежуток. В изобретении-прототипе в этом же промежутке расположено охлаждающее устройство.

Стационарные ребра жесткости и охлаждающее устройство не позволяют эффективно использовать крышки, затрудняют теплообмен смежных поверхностей анодных кожухов с воздухом. В ближайшем аналоге невозможно обслуживать зазор между смежными поверхностями анодов. В частности, своевременно заменять прогоревшую крышку, оплескивать анод электролитом, снимать углеродистую пену и т. д.

Этих недостатков лишен предлагаемый электролизер с самоспекающимися анодами, заключенными в близкорасположенные кожуха со съемными крышками между ними. Для достижения технического результата - обеспечения работоспособности межанодного промежутка и облегчения обслуживания зазора смежные стороны анодных кожухов снабжены съемными ребрами жесткости. Для защиты от горизонтальных смещений эти съемные ребра выполнены с возможностью их фиксациих.

Перечень фигур чертежей.

На фиг. 1 и 2 показан предлагаемый электролизер в плане и в вертикальном разрезе по межанодному промежутку. На фиг.1: 1 - аноды, 2 - катод, 3 - съемные вертикальные ребра жесткости. На фиг.2 - разрезе по сечению А-А: 1 - аноды, 3 - съемное ребро жесткости, 4 - направляющие фиксаторы положения ребра, 5 - крышки газосборного канала, 6 - опорный горизонтальный пояс жесткости, 7 - электролит, 8 - стенки анодного кожуха.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

При работе электролизера анодные газы в межанодном промежутке по каналу, образованному боковыми поверхностями анодов 1 и крышкой 5, направляются в систему традиционного колокольного газосборника. Ребра жесткости 3 свободно подвешиваются между стенками соседних анодных кожухов 8 и фиксируются от горизонтальных смещений с помощью направляющих 4, выполненных, например, в виде прутков диаметром ~10 мм, наваренных на анодную рубашку.

При необходимости замены прогоревшей секции крышки газосборного канала 5 соответствующее ребро жесткости 3 свободно снимается с помощью мостового крана и далее таким же образом снимается прогоревшая крышка 5, а вместо нее устанавливается новая. После этого ребро 3 возвращается на свое место. Ребра жесткости 3 и крышки 5 снабжаются проушинами или крючками для легкого выполнения описываемых операций. При необходимости оплескивания боковых поверхностей анода электролитом также снимают соответствующие ребра 3 и крышки 5, погружают в электролит небольшую шумовку сверху и добиваются цели, покручивая ее вокруг вертикальной оси.

Температурные условия эксплуатации межанодного промежутка улучшаются за счет теплоизоляции крышки 5 слоем глинозема, а также благодаря его охлаждению естественным путем за счет аэрации без искусственного охлаждения. В межанодных промежутках обеспечивается доступ к обслуживанию крышек газосборного канала и смежных поверхностей анодов. Тем самым устраняются препятствия к использованию многоанодных электролизеров с самоспекающимися анодами, что необходимо для их модернизации и повышения эффективности процесса электролиза.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ ОФОРМЛЕНИИ ЗАЯВКИ
1 М. М. Ветюков, А. М. Цыплаков, С.Н. Школьников. Электрометаллургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987, 320 с., с. 100-104.

2. А.И. Бегунов. Газогидродинамика и потери металла в алюминиевых электролизерах. Иркутск: ИГУ, 1992, 286 с.

3. М. А. Коробов, А. А. Дмитриев. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. М.: Металлургия, 1972, 208 с., с. 11.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электролитическом получении алюминия с верхним токоподводом к самообжигающимся анодам. Электролизер содержит самообжигающиеся аноды, подвешенные на общей раме и заключенные в стальные близкорасположенные кожуха. Для обеспечения доступа к межанодным промежуткам для их обслуживания кожуха снабжены съемными ребрами жесткости, выполненными с возможностью фиксации их от горизонтальных смещений, расположенными в межанодном промежутке. 2 ил.

Электролизер для получения алюминия, содержащий самоспекающиеся аноды, заключенные в близкорасположенные кожуха, и съемные крышки между ними, отличающийся тем, что кожуха снабжены съемными ребрами жесткости, выполненными с возможностью фиксации их от горизонтальных смещений и расположенными в межанодном промежутке.