КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2002 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к цветной металлургии, к конструкции катодного устройства алюминиевого электролизера.

Известно катодное устройство алюминиевого электролизера, выполненное в виде металлического кожуха, футерованного угольным материалом, в котором стальные токоподводящие стержни, проходящие поперек угольной подины, заранее изогнуты, причем средняя вогнутая часть находится ниже уровня концов стержней, выходящих из кожуха. Такая форма предотвращает выгибание стержней вверх при вспучивании подины в процессе эксплуатации электролизера.

Однако различная по величине глубина залегания стальных стержней в центре и на периферии угольной подины создает разное сопротивление прохождению тока к стержням, что приводит к появлению горизонтальных составляющих тока в металле, увеличению циркуляции алюминия в ванне и, как следствие, к ухудшению показателей электролиза. Кроме того, недостатком устройства является необходимость в трудоемкой дополнительной технологической операции, связанной с изгибом стальных токоподводящих стержней большого поперечного сечения (СН, патент 314711, 1956).

Наиболее близким к изобретению является катодное устройство, включающее кожух с окнами для пропуска стальных токоподводящих стержней и футеровку, верхняя часть которой выполнена из угольных блоков, уложенных на бетонные плиты и имеющих отверстия, через которые пропущены металлические шпильки, жестко соединенные с токоподводящими стержнями. Блоки и плиты притянуты друг к другу с помощью гаек (авт. св. СССР 1027288, кл. С 25 С 3/08, 1983).

Использование такого катодного устройства позволяет снизить изгиб токоподводящих стержней, увеличив тем самым срок службы электролизера.

Однако такая конструкция катодного устройства со сборочно-блочной подиной не исключает возможности изгиба токоподводящих стержней в процессе длительного периода эксплуатации электролизера, так как расплавленный металл и фторсоли через неплотности и трещины швов проникают в цоколь ванны и, активно взаимодействуя со слоем тепловой изоляции, вызывают увеличение объема материала, находящегося ниже огнеупорных плит.

Возникающие при этом усилия вспучивают подину, раскрывают продольный шов и поднимают огнеупорные плиты с жестко закрепленными на них стальными токоподводящими стержнями. С другой же стороны концы стальных токоподводящих стержней у боковых стенок ванны тщательным образом заделаны в боковую футеровку и на выходе из окон катодного кожуха дополнительно уплотнены посредством самотвердеющего материала. В качестве уплотняющей заделки могут быть использованы шамотный плотный бетон, бетон на основе карбида кремния, торкрет-масса. Перемещение и силовое воздействие стальных токоподводящих стержней на боковую футеровку и на уплотняющие заделки может привести к образованию трещин и зазоров и, как следствие, к нарушению герметичности боковой футеровки. Воздух, легко проникая через образовавшиеся трещины и зазоры в боковой угольной футеровке, окисляет и разрушает ее. Это снижает срок службы алюминиевого электролизера и довольно часто служит причиной прорыва расплава через окна для пропуска токопроводящих стержней.

Технической задачей изобретения является снижение силового воздействия перемещающихся стальных токопроводящих стержней на боковую футеровку и уплотняющие заделки для сохранения их целостности и герметичности.

Техническим результатом изобретения является повышение срока службы алюминиевого электролизера и устранение протечек расплава через окна для пропуска токоподводящих стержней.

Поставленная задача достигается тем, что в катодном устройстве металлический кожух с наружной стороны в месте выхода стальных токоподводящих стержней имеет две горизонтальные опорные плиты, жестко закрепленные на стенке кожуха через силовые кронштейны, при этом стальной токоподводящий стержень пропущен между опорными плитами и соединен с ними через изоляционные прокладки.

В процессе работы электролизера силовое воздействие перемещающихся стальных токоподводящих стержней, возникающее вследствие вспучивания подины, теперь воспринимается мощными металлическими стенками кожуха посредством горизонтальных опорных плит, жестко закрепленных на них через силовые кронштейны, разгружая от разрушающих сил боковую футеровку и уплотняющие заделки, которые выполнены из менее прочных материалов. Это приводит к снижению трещин и зазоров в боковой футеровке и уплотнительных заделках, что повышает защищенность угольных материалов от окисления воздухом и увеличивает срок службы электролизера.

На фиг.1 представлено катодное устройство, поперечный разрез; на фиг 2 - вид сбоку.

Конструкция катодного устройства выполнена в виде металлического кожуха 1 с окнами для пропуска стальных токоподводящих стержней 2 угольных подовых блоков 3. Концы токоподводящих стержней 2 на выходе из металлического кожуха 1 заделаны в боковую футеровку 4 и уплотняющие заделки 5. С наружной стороны стальной токоподводящий стержень 2 пропущен между опорными плитами 6, жестко закрепленными на стенке металлического кожуха 1 через силовые кронштейны 7. Между горизонтальными опорными плитами 6 и стальными токоподводящими стержнями 2 установлены изоляционные прокладки 8. Под подовыми блоками 3 расположен цоколь ванны 9. На верху металлического кожуха 1 жестко закреплен фланцевый лист 10, контактирующий с боковой футеровкой 4.

В процессе работы электролизера концы токоподводящих стержней одновременно удерживаются от возможных перемещений, возникающих вследствие вспучивания подины, горизонтальными опорными плитами, жестко закрепленными на стенках металлического кожуха, и фланцевым листом, жестко закрепленным на верху катодного устройства и удерживающим от подъема боковую футеровку, в которой заделаны концы токоподводящих стержней, что обеспечивает герметичность вывода токоподводящих стержней за счет целостности уплотняющей заделки и боковой футеровки, повышая тем самым срок службы алюминиевого электролизера и устраняя протечки расплава через окна для пропуска токоподводящих стержней в продольных стенках катодного кожуха.

Конструкции катодного устройства позволяет на электролизере с силой тока 175 кА увеличить средний срок его службы на 4 месяца.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в устройствах для получения алюминия электролизом. Техническим результатом изобретения является повышение срока службы электролизера и устранение протечки расплава через окна для пропуска токоподводящих стержней. Катодное устройство содержит кожух и угольные подовые блоки со стальными токоподводящими стержнями. Кожух с наружной стороны в месте выхода стального стержня имеет две горизонтальные опорные плиты, жестко закрепленные на кожухе через силовые кронштейны. Стальной стержень пропущен между опорными плитами и соединен с ними через изоляционные прокладки. 2 ил.

Катодное устройство алюминиевого электролизера, включающее кожух, угольные подовые блоки со стальными токоподводящими стержнями, отличающееся тем, что кожух с наружной стороны в месте выхода стального стержня имеет две горизонтальные опорные плиты, жестко закрепленные на кожухе через силовые кронштейны, при этом стальной стержень пропущен между опорными плитами и соединен с ними через изоляционные прокладки.