СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПРИАНОДНОГО ПРОСТРАНСТВА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА СОДЕРБЕРГА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК C25C3/12 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к способам герметизации прианодного пространства алюминиевого электролизера.

Известен способ герметизации прианодного пространства алюминиевого электролизера, включающий подсыпку глинозема после пробивки электролитной корки при питании электролизера глиноземом поточным методом, контроль за состоянием герметичности прианодного пространства и подсыпку глинозема для устранения выявленной негерметичности (М.Я.Минцис, П.В.Поляков, Г.А.Сиразутдинов. Электрометаллургия алюминия. Новосибирск, Наука, 2001, с.175-178). Способ принят за аналог по обоим заявляемым вариантам.

При известном способе не обеспечивается надежная герметизация из-за того, что слой глинозема, герметизирующий прианодное пространство, постепенно растворяется электролитом, в результате спонтанно происходит разгерметизация прианодного пространства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу, по обоим вариантам, является способ герметизации прианодного пространства электролизера, оснащенного системой автоматического питании глиноземом, заключающийся в засыпке слоя глинозема после технологической обработки электролизера на электролитную корку, контроле за состоянием герметичности прианодного пространства и подсыпке глинозема для устранения выявленной негерметичности (В.Г.Тереньтьев и др. Производство алюминия. Иркутск, 2001, с. 159-161).

Недостатком известного способа герметизации является быстрое растворение глинозема снизу тонкой пленкой электролита, поднимающейся из слоя электролита за счет действия сил поверхностного натяжения. Растворение глинозема приводит к разгерметизации прианодного пространства электролизера и соответственно к вредным выбросам в окружающую среду, а также к поступлению в электролит неконтролируемого количества глинозема. Неконтролируемое поступление затрудняет автоматическое поддержание оптимальной концентрации глинозема в электролите путем управления работой системы автоматического питании глиноземом с помощью АСУ ТП.

В основу изобретения по обоим вариантам положена задача разработки способа более надежной герметизации прианодного пространства алюминиевого электролизера за счет уменьшения вероятности вредных выбросов в окружающую среду и поступления в электролит неконтролируемого количества глинозема, что обеспечило бы повышение качества управления работой системой автоматического питания глиноземом.

Достижение поставленной задачи по первому варианту обеспечивается тем, что в способе герметизациии прианодного пространства электролизера при питании его глиноземом с помощью автоматизированной подачи глинозема (АПГ), включающем засыпку слоя глинозема после технологической обработки электролизера на электролитную корку, контроль за состоянием герметичности прианодного пространства и подсыпку глинозема для устранения выявленной негерметичности, в соответствии с первым вариантом после засыпки слоя глинозема толщиной 2-15 см производят подсыпку дробленым электролитом крупностью минус 20 мм до герметизации прианодного пространства электролизера.

Достижение поставленной задачи по второму варианту обеспечивается тем, что в способе герметизациии прианодного пространства электролизера при питании его глиноземом с помощью АПГ, включающем засыпку слоя глинозема после технологической обработки электролизера на электролитную корку, контроль за состоянием герметичности прианодного пространства и подсыпку глинозема для устранения выявленной негерметичности, в соответствии со вторым вариантом после засыпки слоя глинозема толщиной 2-15 см производят подсыпку шихтой, состоящей из глинозема и дробленого электролита крупностью минус 20 мм, до герметизации прианодного пространства электролизера.

Второй вариант дополняет частный отличительный признак, направленный также на решение поставленной задачи.

Используют шихту следующего состава: глинозем 30-70 мас.% и дробленый электролит - остальное.

Заявляемый способ, по первому варианту, отличается от прототипа тем, что после технологической обработки электролизера на электролитную корку засыпают слой глинозема толщиной 2-15 см, на который засыпают дробленый электролит крупностью минус 20 мм до завершения герметизации прианодного пространства.

Заявляемый способ, по второму варианту, отличается от прототипа тем, что после технологической обработки электролизера на электролитную корку засыпают слой глинозема толщиной 2-15 см, затем производят подсыпку шихтой, состоящей из глинозема и дробленого электролита крупностью минус 20 мм, до герметизации прианодного пространства электролизера и используют шихту следующего состава: глинозем 30-70 мас.% и дробленый электролит - остальное.

При толщине слоя глинозема менее 2 см за время его растворения не успевает сформироваться в слое дробленого электролита или шихты прочная корка, что приводит к их растворению. При толщине слоя глинозема более 15 см прочная и газопроницаемая корка в слое дробленого электролита или шихты также не успевает сформироваться из-за недостаточного поступления электролита.

При использовании шихты состава: глинозем 30-70 мас.% и дробленый электролит - остальное обеспечивается формирование в слое шихты прочной и газонепроницаемой электролитоглиноземной корки за счет замораживания проникающего в него электролита, что сокращает вредные выбросы в окружающую среду, а также поступление в электролит неконтролируемого количество глинозема, что облегчает поддержание оптимальной концентрации глинозема в электролите.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Пример по первому варианту способа.

В ходе испытаний предложенного способа герметизация прианодного пространства алюминиевого электролизера при питании его глиноземом с помощью АПГ производили после технологических обработок путем засыпки на электролитную корку сначала слоя глинозема разной толщиной, а затем необходимого для герметизации прианодного пространства количества дробленого электролита крупностью минус 20 мм. Дробленый электролит засыпали толщиной 5-10 см. Проводимые обследования показали, что образовалась прочная и плотная корка. В ходе испытаний в 6-ти точках около электролизера измерялось содержание в воздухе HF, CO, SO₂. Результаты измерений в сравнении с прототипом приведены в таблице 1.

Таблица 1НаименованиеТолщина слоя глинозема, смПрототип0-12-78-1516-20Количество нарушений герметизации, случаев/месяц30025Среднее значение неконтролируемого поступления глинозема в электролит, кг/сут1003040150300Содержание HF, мг/нм³1,10,90,91,01,1Содержание F_тв, мг/нм³0,100,050,050,070,08Содержание СО, мг/нм³3,73,33,43,73,9Содержание SO₂, мг/нм³2,51,61,61,82,6

Согласно приведенным данным использование предлагаемого способа улучшило герметизацию электролизеров. При этом неконтролируемое поступление глинозема в ванну электролизера сократилось среднем в 10 раз.

Пример по второму варианту способа.

В ходе испытаний предложенного способа герметизация прианодного пространства алюминиевых электролизеров при питании его глиноземом с помощью АПГ производили после технологических обработок путем засыпки на электролитную корку сначала слоя глинозема толщиной 5-7 см, а затем необходимой для герметизации прианодного пространства специально приготовленной шихты из дробленого электролита и глинозема в заявляемых пределах крупностью минус 20 мм.

В ходе испытаний в 6-ти точках около электролизера измерялось содержание в воздухе HF, СО, SO₂. Результаты измерений в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.

Таблица 2НаименованиеСодержание глинозема в шихте (дробленый электролит - остальное),%Прототип10-2930-4950-70>70Среднее значение неконтролируемого поступления глинозема в электролит, кг/сут110403580300Содержание HF, мг/нм³0,90,60,71,11,1Содержание F_тв, мг/нм³0,060,040,050,070,08Содержание СО, мг/нм³3,83,43,43,73,9Содержание SO₂, мг/нм³1,81,41,62,42,6

Согласно таблице 2 использование предлагаемого укрытия улучшило герметизацию электролизеров. При этом неконтролируемое поступление глинозема в ванну электролизера также существенно сократилось.

Предлагаемый способ укрытия прианодного пространства обеспечивает образование прочной и газонепроницаемой электролитоглиноземной корки, что сокращает вредные выбросы в окружающую среду, облегчает поддержание оптимальной концентрации глинозема в электролите путем автоматического управления работой системы автоматического питания глиноземом, что обеспечивает повышение выхода по току.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к способам герметизации прианодного пространства алюминиевого электролизера. В способе по первому варианту после технологической обработки электролизера на электролитную корку засыпают слой глинозема толщиной 2-15 см. Затем проводят контроль за состоянием герметичности прианодного пространства и засыпают дробленый электролит крупностью минус 20 мм до завершения герметизации прианодного пространства. В способе по второму варианту после контроля за состоянием герметичности прианодного пространства производят подсыпку шихтой, состоящей из глинозема и дробленого электролита крупностью минус 20 мм. Используют шихту следующего состава: глинозем 30-70 мас.% и дробленый электролит - остальное. Способ обеспечивает образование прочной и газонепроницаемой электролитно-глиноземной корки, что сокращает вредные выбросы в окружающую среду, облегчает поддержание оптимальной концентрации глинозема в электролите путем автоматического управления работой системы автоматического питании глиноземом, что обеспечивает повышение выхода по току. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ герметизациии прианодного пространства электролизера при питании его глиноземом с помощью автоматизированной подачи глинозема (АПГ), включающий засыпку слоя глинозема после технологической обработки электролизера на электролитную корку, контроль за состоянием герметичности прианодного пространства и подсыпку для устранения выявленной негерметичности, отличающийся тем, что засыпку слоя глинозема производят толщиной 2-15 см, а подсыпку до герметизации прианодного пространства электролизера производят дробленым электролитом крупностью минус 20 мм.2. Способ герметизациии прианодного пространства электролизера при питании его глиноземом с помощью автоматизированной подачи глинозема (АПГ), включающий засыпку слоя глинозема после технологической обработки электролизера на электролитную корку, контроль за состоянием герметичности прианодного пространства и подсыпку для устранения выявленной негерметичности, отличающийся тем, что засыпку слоя глинозема производят толщиной 2-15 см, а подсыпку до герметизации прианодного пространства электролизера производят шихтой, состоящей из глинозема и дробленого электролита крупностью минус 20 мм.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что используют шихту следующего состава: глинозем 30-70 мас.% и дробленый электролит - остальное.