СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ Российский патент 2014 года по МПК C25C3/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия из расплавленных солей, а именно к обслуживанию анода электролизеров с верхним токоподводом.

Известен способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, заключающийся в периодической загрузке анодной массы на поверхность анода, теплоизоляции боковой поверхности анода путем загрузки к бортам анодного кожуха вертикального слоя сыпучих алюминиевых материалов глубиной 0,15-0,7 и толщиной 0,007-0,035 высоты кожуха анода (Патент RU 2255146, МПК 7 С25С 3/12 от 16.03.2004, опубл. 27.06.2005).

Недостаток указанного изобретения в том, что он только теплоизолирует боковую поверхность анода, но не уменьшает расход анодной массы и, соответственно, не уменьшает выброс вредных веществ при электролизе алюминия.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ управления формированием анода на электролизере с верхним токоподводом, включающий контроль за состоянием анода, загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку во время перестановки штырей, прорезку и уплотнение периферии анода, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита (Минцис М.Я., Поляков П.В., Сиразутдинов Г.А. - Электрометаллургия алюминия. Новосибирск: Наука, 2001, с.215-222).

Недостатком такого способа является увеличение термической напряженности и образование трещин по периферии анода, обгорание боковой поверхности анода и соответственно рост удельного расхода анодной массы и съема угольной пены.

Задачей изобретения является уменьшение разрушения периферии анода, снижение его окисляемости и осыпаемости.

Достигается это тем, что в способе формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающем загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку при перестановке штырей, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита, а также прорезку периферии анода и уплотнение верхнего слоя анодной массы, согласно изобретению, прорезку периферии анода осуществляют совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком в течение 5-10 мин, частота которого составляет f=18-35 кГц.

Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком проводят один раз в 5-25 дней.

Прорезка периферии анода устраняет разрушение периферийной (боковой) поверхности анода при поднятии анодного кожуха и перестановке стальных анодных стержней на новый горизонт.

Обработка ультразвуком обеспечивает дегазацию анодной массы перед коксованием и приводит к ускоренному уплотнению и формированию более плотного и однородного анода.

Нижний предел частоты обработки ультразвуком f=18 кГц обусловлен частотой, при которой начинает возникать кавитация в анодной массе, а верхний f=35 кГц - началом режима развитой кавитации, который ведет к снижению ультразвуковой дегазации вследствие образования огромного количества кавитационных областей в анодной массе.

Рациональное время обработки ультразвуком составляет 5-10 мин. При снижении этого времени ультразвуковая дегазация проходит не до конца, и плотность анодной массы не успевает достигнуть оптимального значения, а при обработке свыше 10 мин - дегазация анода уже практически завершена, и плотность анодной массы фактически становится постоянной.

Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком следует проводить один раз в 5-25 дней. Более частая или редкая периодичность обработки не дает ощутимых результатов.

Периодичность обработки представлена в таблице 1.

Таблица 1 Частота обработки Расход анодной массы, кг/т алюминия Съем угольной пены, кг/т алюминия 1 раз в сутки 535 35 1 раз в 5 дней 528 29 1 раз в 10 дней 520 23 1 раз в 15 дней 522 24 1 раз в 20 дней 526 28 1 раз в 25 дней 530 31 1 раз в 30 дней 534 33

Пример конкретного осуществления предлагаемого способа

На электролизере с верхним токоподводом типа С-8БМ с силой тока 174 кА анод сгорает на 1,6 см в сутки, и на ту же величину поднимают углеродное тело в неподвижном кожухе. На поверхность анода загружают основную анодную массу и производят перестановку стальных анодных штырей на более высокий горизонт угольного анода с извлечением стальных штырей из тела угольного анода и в образовавшуюся лунку анода производят загрузку дозированного количества подштырьевой массы. При этом поддерживают заданные значения плотности тока и уровня электролита.

Периодически раз в 2 недели по боковой поверхности анода, вдоль стенок анодного кожуха, производят прорезку коксо-пековой композиции периферийной части анода на величину 70 см, совместно с ее уплотнением и обработкой ультразвуком частотой 27 кГц. Время обработки ультразвуком составляет 7 мин.

В теле анода возникает слаборазвитая кавитация, приводящая к слиянию мелких пузырьков газов, которые под действием подъемной силы эвакуируются из тела анода и отправляются на утилизацию.

Результаты сравнений предлагаемого способа с прототипом приведены в таблице 2.

Таблица 2 Параметр Базовый способ (прототип) Предлагаемый способ Расход анодной массы, кг/т алюминия 540 520 Съем угольной пены, кг/т алюминия 33 24 Выход по току, % 88,1 89,3

Предложенный способ формирования анода позволяет улучшить качество боковой поверхности анода, осыпаемость и окисляемость за счет формирования более плотного и однородного анода, снизить расход анодной массы на 20 кг/т алюминия, съем угольной пены - на 9 кг/т алюминия.

Изобретение относится к обслуживанию анода электролизеров с верхним токоподводом, а именно к способу формирования вторичного самообжигающегося анода. Способ включает загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку при перестановке штырей, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита, прорезку периферии анода и уплотнение верхнего слоя анодной массы, при этом прорезку периферии анода осуществляют совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком в течение 5-10 мин, частота которого составляет f=18-35 кГц. Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком проводят один раз в 5-25 дней. Обеспечивается снижение разрушения периферии анода, снижение его окисляемости и осыпаемости. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, включающий загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку при перестановке штырей, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита, прорезку периферии анода и уплотнение верхнего слоя анодной массы, отличающийся тем, что прорезку периферии анода осуществляют совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком с частотой f=18-35 кГц в течение 5-10 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком проводят один раз в 5-25 дней.