СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2010 года по МПК C25C3/12 

Описание патента на изобретение RU2388851C1

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами, и предназначено для формирования вторичного анода при перестановке анодных штырей.

Известен способ формирования вторичного самообжигающегося анода алюминиевого электролизера [патент RU №2040592, C25C 3/12, опубл. 27.07.1995]. На дне подштыревого отверстия помещена глиноземсодержащая засыпка, а сверху - углеродсодержащая заглушка. При использовании указанного способа сокращается расход анодной массы и уменьшается выход угольной пены. Недостатком рассматриваемого способа является незащищенность поверхности анодного штыря от воздействия сернистых соединений, содержащихся в составе анодной массы, вызывающих коррозию анодного штыря и уменьшение срока его службы.

Известен способ формирования вторичного самообжигающегося анода, принятый по совокупности близких существенных признаков за прототип, включающий введение в подштыревую лунку анодной массы в виде шаровидных брикетов с различным содержанием связующего [патент SU №1794109, C25C 3/12, опубл. 07.02.1993]. Один вид шаровидных брикетов с меньшим содержанием связующего вводят в нижнюю часть подштыревого отверстия, другой вид брикетов с большим содержанием связующего вводят в верхнюю часть подштыревого отверстия. При расплавлении брикетов образуется пробка конусообразной формы, заполняющая зазоры между штырем и телом анода.

Указанный способ формирования вторичного самообжигающегося анода также не обеспечивает защиту поверхности анодного штыря от коррозии, вызываемой серой и ее соединениями. Образующаяся эвтектика сернистое железо - железо снижает температуру плавления, следствием чего является оплавление и преждевременный износ анодного штыря. Кроме того, пленка сернистого железа увеличивает электросопротивление в зоне контакта анодной массы с анодным штырем, что приводит к увеличению расхода электроэнергии электролизного процесса.

В основу изобретения положена задача разработать способ формирования вторичного самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, обеспечивающий увеличение срока службы анодных штырей и уменьшение расхода электроэнергии в электролизном процессе производства алюминия за счет нейтрализации серы, содержащейся в анодной массе и соответственно предотвращения образования на поверхности анодного штыря пленки сернистого железа.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе формирования вторичного самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, включающем перестановку анодных штырей в теле анода на верхние горизонты и введение в подштыревую лунку анодной массы, согласно изобретению анодную массу в подштыревую лунку вводят в виде засыпки с добавлением измельченного алюминия в количестве 0,5-2,5 вес.% от загруженной в лунку анодной массы.

Заявляемый способ формирования вторичного самообжигающегося анода алюминиевого электролизера имеет следующие отличительные признаки. При перестановке анодных штырей в теле анода на верхние горизонты анодную массу вводят в подштыревую лунку в виде засыпки, что в сравнении с брикетированной подачей менее сложно в плане организации процесса загрузки анодной массы и различных добавок. В анодную массу вводят измельченный алюминий. Под действием высокой температуры измельченный алюминий расплавляется и обволакивает поверхность опущенного в лунку анодного штыря. При этом уменьшается падение напряжения в контакте анодный штырь - тело анода. Расплавленный алюминий взаимодействует с серой, содержащейся в анодной массе подштыревой пробки, и предохраняет стальную часть анодного штыря от взаимодействия с серой и образования на его поверхности пленки сернистого железа. Алюминий взаимодействует с серой в объеме подштыревой анодной массы по следующей реакции:

2Al+3S=Al2S3.

Эта реакция при температурах 700°C и выше термодинамически вполне возможна (Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М., Высшая школа, 1981, с.451-462).

Введение в анодную массу, засыпаемую в подштыревую лунку, измельченного алюминия менее 0,5 вес.% от анодной массы неэффективно, так как вводимого количества измельченного алюминия недостаточно для полной нейтрализации серы и образования защитной алюминиевой пленки на поверхности анодного штыря.

Введение в анодную массу измельченного алюминия более 2,5 вес.% нежелательно, поскольку вводимое количество алюминия по стехиометрическому соотношению реакции взаимодействия серы и алюминия больше требующегося. Излишнее количество измельченного алюминия в анодной массе экономически нецелесообразно. Кроме того, уменьшается механическая прочность образующейся подштыревой пробки после коксования анодной массы.

Введение в анодную массу измельченного алюминия в количестве 0,5-2,5 вес.% от анодной массы, загружаемой в подштыревую лунку, обеспечивает эффективную нейтрализацию серы, содержащейся в анодной массе, и образование защитной алюминиевой пленки на поверхности анодного штыря. При этом максимально уменьшается падение напряжения в контакте штырь - тело анода и минимально уменьшается длина анодного штыря в процессе его работы.

Изменение параметров работы анодных штырей при введении в анодную массу измельченного алюминия (например, в виде мелких алюминиевых пластинок) по истечении 30 дней приведено в таблице.

Таблица Параметры работы анодных стержней Параметры Базовый способ Предлагаемый способ Добавка алюминия, % <0,5 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 >2,5 Падение напряжения в контакте штырь - тело анода, мВ 5 5 4,5 4,0 3,5 3,3 3 3 Уменьшение длины анодного штыря, мм 3 2,8 2,6 2,4 2,3 2,3 2,3 2,3

Предложенный способ формирования вторичного анода реализуется следующим образом. После извлечения из тела анода анодного штыря в подштыревую лунку загружают с помощью бункера для анодной массы и крана анодную массу с добавлением измельченного алюминия в количестве 0,5-2,5 вес.%, равномерно рассредоточенного в объеме анодной массы. Под действием высокой температуры (>700°C) измельченный алюминий расплавляется, химически реагирует с серосодержащими компонентами в объеме анодной массы и образует неактивное соединение Al2S3.

Присутствие в анодной массе расплавленных частиц алюминия повышает ее пластичность и обеспечивает качественное заполнение микрообъемов на поверхности подштыревой лунки при значительных колебаниях содержания связующего. Присутствие в скоксовавшейся подштыревой пробке электропроводящих алюминиевых частиц повышает электропроводимость контакта штырь - тело анода и анода в целом. Использованный во вторичном аноде алюминиевый заполнитель без потерь переходит в конечный продукт.

Предложенный способ формирования вторичного анода позволяет уменьшить падение напряжения в контакте штырь - тело анода на 1,5-2 мВ и соответственно расход электроэнергии на процесс электролиза на одном электролизере на 0,24 кВт, а также уменьшить износ анодного стержня на 0,023 мм/сутки.

Использование предлагаемого способа позволит уменьшить расход электроэнергии на 4,8 кВт·ч/т алюминия и увеличить срок службы анодных штырей в 1,3 раза.

Похожие патенты RU2388851C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ 2019
  • Бузунов Виктор Юрьевич
  • Курьянов Евгений Юрьевич
  • Храменко Сергей Андреевич
  • Константинов Андрей Михайлович
  • Черских Игорь Васильевич
  • Шмаль Владимир Райнгольдович
  • Ресмятов Сергей Салихович
  • Бычков Константин Николаевич
RU2698121C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ И ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 2013
  • Фризоргер Владимир Константинович
  • Пингин Виталий Валерьевич
  • Маракушина Елена Николаевна
  • Крак Михаил Иванович
RU2536321C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ И ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ (ВАРИАНТЫ) 2005
  • Веселков Вячеслав Васильевич
  • Лазарев Валерий Дмитриевич
  • Богомолов Анатолий Николаевич
  • Карташов Александр Федорович
  • Ларин Валерий Владиславович
  • Чалов Николай Анатольевич
  • Шмаль Владимир Райнгольдович
  • Маркелова Людмила Ивановна
  • Тарасевич Наталья Ивановна
RU2286403C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ УГОЛЬНОГО АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2009
  • Леонов Виктор Васильевич
RU2397277C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА 1998
  • Крюковский В.А.
  • Ласенко Э.П.
  • Лизунов А.Е.
  • Лубнин Ю.Н.
  • Попов Н.П.
RU2148107C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2005
  • Крюковский Василий Андреевич
  • Фризоргер Владимир Константинович
  • Крак Михаил Иванович
  • Волохов Игорь Николаевич
  • Тонких Николай Васильевич
  • Ткаченко Дмитрий Владимирович
RU2308548C2
СПОСОБ ПЕРЕСТАНОВКИ АНОДНЫХ ШТЫРЕЙ НА ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ И ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 2006
  • Фризоргер Владимир Константинович
  • Куликов Борис Петрович
  • Петров Александр Михайлович
RU2312937C1
Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом 1990
  • Фризоргер Владимир Константинович
  • Новиков Александр Николаевич
  • Кулеш Михаил Константинович
  • Поленок Василий Сергеевич
  • Захаров Владимир Максимович
  • Лузин Игорь Михайлович
  • Курилкин Игорь Викторович
  • Адамов Анатолий Иванович
  • Бондарев Александр Николаевич
  • Беляев Владимир Евгеньевич
SU1768663A1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 2013
  • Альшанская Анна Алексанровна
  • Фризоргер Владимир Константинович
  • Анушенков Александр Николаевич
RU2529319C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1990
  • Лыков М.Г.
  • Аюшин Б.И.
  • Беспалов В.Т.
  • Деревягин В.Н.
RU2040592C1

Реферат патента 2010 года СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОГО САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к производству алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами, а именно к способу для формирования вторичного анода при перестановке анодных штырей. Способ включает перестановку анодных штырей в теле анода на верхние горизонты и введение в подштыревую лунку анодной массы в виде засыпки с добавлением измельченного алюминия в количестве 0,5-2,5 вес.% от загруженной в лунку анодной массы. Способ позволит уменьшить расход электроэнергии на 4,8 кВт·ч/т алюминия и увеличить срок службы анодных штырей в 1,3 раза. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 388 851 C1

Способ формирования вторичного самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, включающий перестановку анодных штырей в теле анода на верхние горизонты и введение в подштыревую лунку анодной массы, отличающийся тем, что анодную массу в подштыревую лунку вводят в виде засыпки с добавлением измельченного алюминия в количестве 0,5-2,5 вес.% от загруженной в лунку анодной массы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2388851C1

Углеродсодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера 1991
  • Лыков Михаил Григорьевич
SU1794109A3
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1990
  • Лыков М.Г.
  • Аюшин Б.И.
  • Беспалов В.Т.
  • Деревягин В.Н.
RU2040592C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 1997
  • Фризоргер В.К.
  • Тихомиров В.Н.
  • Поленок В.С.
  • Савинов В.И.
  • Мурашкин А.И.
  • Колпаков Ю.И.
  • Стеблин К.И.
  • Пингин В.В.
  • Петухов М.П.
RU2124587C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 2001
  • Баранцев А.Г.
  • Савинов В.И.
  • Савчук В.И.
  • Фризоргер В.К.
  • Ясинский В.Л.
  • Ясинский Б.Л.
  • Сорокин В.В.
  • Янко Э.А.
  • Бузунов В.Ю.
  • Щербинин С.А.
  • Ласенко Э.П.
  • Попов Н.П.
RU2198963C1
JP 55002724 A, 10.01.1980.

RU 2 388 851 C1

Авторы

Тонких Николай Васильевич

Сторожев Юрий Иванович

Фризоргер Владимир Константинович

Баранова Марина Петровна

Даты

2010-05-10Публикация

2009-03-02Подача