Электролизер для получения алюминия Российский патент 2018 года по МПК C25C3/00 C25C3/06 C25C3/12 C25C3/22 

Описание патента на изобретение RU2657395C1

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении алюминия в электролизерах с самоспекающимися анодами.

Известен электролизер с самообжигающимся электродом, включающий разделенный на две секции анод, размещенный в двух анодных кожухах, между которыми расположены съемная крышка и система охлаждения в виде петель труб подвода охлаждающего воздуха [патент РФ №2121014, опубл. 27.10.1998].

Недостаток известного электролизера заключается в интенсификации потерь теплоты от анодных кожухов вследствие увеличения суммарной площади теплоотдающих поверхностей и применения воздушного охлаждения с помощью тягодутьевых машин.

Известен электролизер для получения алюминия, в котором самоспекающийся анод содержит три анодных блока, каждый из которых снабжен продольной балкой анодной рамы и двумя рядами токоподводящих штырей [патент РФ №2187581, опубл. 20.08.2002].

Недостатком известного электролизера является сложность герметизации двух газоходных каналов, размещенных между тремя анодными блоками.

Задачей заявляемого изобретения является снижение объема газосодержащего слоя электролита и затрат электроэнергии на преодоление его сопротивления за счет уменьшения пути движения анодных газов, образующихся при окислении самоспекающегося анода.

Достигается это тем, что в электролизере для получения алюминия, включающем размещенный в анодном кожухе самоспекающийся анод, токоподводящие штыри и систему газоотсоса, самоспекающийся анод на границе между коксопековой композицией и зоной полукокса разделен горизонтальной перегородкой, размещенной на высоте от нижней кромки анодного кожуха, равной 0,7÷0,8 от его высоты, и оборудованной вертикальными ячейками с образованием анодных блоков, удерживаемых от падения в расплав токопроводящими штырями, при этом ячейки выполнены длиной, равной 0,1÷0,2 длины анодного кожуха, и шириной, равной 0,45÷0,495 ширины анодного кожуха, и размещены с зазором между ними для обеспечения движения образующихся анодных газов в систему газоотсоса.

Зазор между анодными ячейками составляет 0,025÷0,03 длины ячейки.

Электролизер содержит 4÷8 токоподводящих штырей на каждый анодный блок.

Целесообразность использования горизонтальной перегородки обосновывается тем, что таким образом происходит разделение зоны коксопековой композиции, в которой загружаемая в электролизер анодная масса находится в расплавленном состоянии, от зоны полукокса самоспекающегося анода, где начинается формирование анодного блока.

Высота размещения горизонтальной перегородки относительно нижней кромки анодного кожуха объясняется следующими соображениями. Высота анодного кожуха современного электролизера с самоспекающимся анодом составляет ~1800 мм, высота зоны коксопековой композиции 400÷500 мм, или 22-28% высоты анодного кожуха. Таким образом, размещение горизонтальной перегородки на высоте h от нижней кромки анодного кожуха менее 0,7 высоты Н анодного кожуха несет риск того, то горизонтальная перегородка окажется в зоне полукокса, что затруднит заполнение вертикальных ячеек расплавленной коксопековой композицией и формирование в них самоспекающегося анода. Размещение горизонтальной перегородки на высоте h от нижней кромки анодного кожуха более 0,8 его высоты Н несет риск выброса в атмосферу корпуса электролиза вредных продуктов коксования самоспекающегося анода, для которых зона жидкой коксопековой композиции является гидравлическим затвором.

Наличие на горизонтальной перегородке вертикальных ячеек обеспечивает возможность формирования самоспекающегося анода отдельными блоками, в зазорах между которыми образующиеся анодные газы свободно движутся в систему газоотсоса корпуса электролиза.

Длина ячейки 1, равная 0,1÷0,2 длины L анодного кожуха, и ее ширина b, равная 0,45÷0,495 ширины В анодного кожуха, обосновываются следующими соображениями. Длина самоспекающегося анода современного алюминиевого электролизера составляет порядка 8 м, ширина - 3 м. Разделение самоспекающегося анода на ячейки заявляемых габаритов позволяет получить анодные блоки длиной 0,8÷1,6 м и шириной 1,3÷1,5 м, что сопоставимо с габаритами обожженных анодов, длина которых колеблется от 1 до 1,5 м, ширина - от 0,6 до 0,9 м, эксплуатируемых на электролизерах, имеющих более высокие показатели энергетической эффективности в сравнении с электролизерами с самоспекающимся анодом.

Превышение габаритов ячеек выше указанных пределов приведет к увеличению объема газосодержащего слоя электролита под анодными блоками и затрат электроэнергии на преодоление его сопротивления. Уменьшение габаритов ячеек ниже указанных пределов несет риск создания проблемы фиксации в ячейке анодного блока, удерживаемого токоподводящими штырями. При заявляемых габаритах ячейки удержание анодного блока осуществляется 4÷8 токоподводящими штырями, и замена одного из них исключает риск отрыва со штырей анодного блока и его падения в расплав. Однако превышение количества штырей более 8 потребует увеличения размера ячейки и, соответственно, анодного блока, что приведет к росту объема газосодержащего слоя электролита.

Заявляемый электролизер для получения алюминия поясняется графически. На фиг. 1 изображен продольный разрез электролизера, на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1, где: 1 - анодный кожух; 2 - горизонтальная перегородка; 3 - токоподводящие анодные штыри; 4 - ячейки анода; 5 - слой коксопековой композиции; 6 - спекшиеся анодные блоки; 7 - катодный узел электролизера; 8 - криолитглиноземная корка; 9 - газоотводящий патрубок.

Заявляемый электролизер для получения алюминия работает следующим образом. Анодная масса, загружаемая в анодный кожух 1, по мере нагревания до температуры 80÷120°С плавится. Образующийся жидкий слой коксопековой композиции 5 удерживается от попадания в расплав горизонтальной перегородкой 2. С перегородки коксопековая композиция равномерно распределяется по ячейкам 4. В ячейках коксопековая композиция спекается, образуя таким образом, отдельные анодные блоки 6 самоспекающегося анода. Подвод тока к анодным блокам, а также их удержание в ячейках от падения в расплав осуществляют с помощью токоподводящих штырей 3, в количестве от 4 до 8 на каждый анодный блок. Анодные газы, образующиеся при коксовании и окислении самоспекающегося анода, по зазорам между ячейками 4 движутся к газоотводящему патрубку 9, откуда они направляются в систему газоотсоса. Выбиванию анодных газов в атмосферу корпуса препятствует криолитглиноземная корка 8, укрывающая поверхность между анодным кожухом 1 и катодным узлом 7 электролиза. Таким образом, уменьшение пути движения анодных газов под анодными блоками снижает объем газосодержащего слоя электролита.

Технический результат заявляемого электролизера заключаются в снижении удельного расхода электроэнергии на 1000-1200 кВт⋅ч/т Аl, в результате сокращения пути газового потока в электролите под анодом снижаются потери металла и возрастает выход его по току.

Похожие патенты RU2657395C1

название год авторы номер документа
Электролизер для получения алюминия 2018
  • Шахрай Сергей Георгиевич
  • Дектерев Александр Анатольевич
  • Скуратов Александр Петрович
  • Необъявляющий Павел Анатольевич
  • Шарыпов Никита Анатольевич
  • Минаков Андрей Викторович
RU2687617C1
УСТРОЙСТВО ОТВОДА ГАЗОВ ИЗ-ПОД ПОДОШВЫ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА 2013
  • Шахрай Сергей Георгиевич
  • Поляков Петр Васильевич
  • Белянин Александр Владимирович
  • Шайдулин Евгений Рашидович
  • Пискажова Татьяна Валерьевна
  • Кондратьев Виктор Викторович
  • Гронь Вера Александровна
RU2542180C1
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ С БОКОВЫМ ПОДВОДОМ ТОКА К АНОДАМ 2000
  • Бегунов А.И.
RU2186881C1
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ 2000
  • Бегунов А.И.
RU2187581C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1992
  • Крюковский В.А.
  • Громов Б.С.
  • Пак Р.В.
  • Ахмедов С.Н.
RU2009274C1
Анодный расходуемый кожух 1979
  • Цомаев Зелимхан Сосланович
  • Дублицкий Владимир Валентинович
  • Кузьмин Николай Иванович
SU870506A1
Устройство для отвода тепла от поверхности анода 1988
  • Кулеш Михаил Константинович
  • Фризоргер Владимир Константинович
  • Заливной Владимир Иванович
  • Новиков Александр Николаевич
  • Лузин Игорь Михайлович
  • Козьмин Геннадий Дмитриевич
  • Агапитов Виктор Яковлевич
  • Клепчин Николай Петрович
SU1611991A1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 2015
  • Рагозин Леонид Викторович
  • Курьянов Евгений Юрьевич
  • Пинаев Евгений Александрович
  • Каравайный Александр Александрович
  • Шмаль Владимир Райнгольдович
RU2606365C1
СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ ГАЗОВ ПРИ ИЗВЛЕЧЕНИИ АНОДНЫХ ШТЫРЕЙ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ 2006
  • Авдеев Виктор Васильевич
  • Годунов Игорь Андреевич
  • Ионов Сергей Геннадьевич
  • Морозов Владимир Анатольевич
  • Сорокина Наталья Евгеньевна
  • Шорникова Ольга Николаевна
  • Афанасов Иван Михайлович
  • Коган Екатерина Валентиновна
  • Кепман Алексей Валерьевич
  • Селезнев Анатолий Николаевич
  • Крюковский Василий Андреевич
RU2325471C1
Устройство для улавливания газообразных продуктов, выделяющихся из алюминиевого электролизера 1991
  • Колчин Петр Александрович
  • Елсуков Константин Николаевич
  • Грязнова Зинаида Николаевна
SU1786196A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 657 395 C1

Реферат патента 2018 года Электролизер для получения алюминия

Изобретение относится к электролизерам для получения алюминия. Электролизер включает размещенный в анодном кожухе самоспекающийся анод, токоподводящие штыри и систему газоотсоса, при этом самоспекающийся анод на границе между коксопековой композицией и зоной полукокса разделен горизонтальной перегородкой, размещенной на высоте от нижней кромки анодного кожуха, равной 0,7÷0,8 от его высоты, и оборудованной вертикальными ячейками с образованием анодных блоков, удерживаемых от падения в расплав токопроводящими штырями, при этом ячейки выполнены длиной, равной 0,1÷0,2 длины анодного кожуха, и шириной, равной 0,45÷0,495 ширины анодного кожуха, и размещены с зазором между ними для обеспечения движения образующихся анодных газов в систему газоотсоса. Обеспечивается снижение потерь металла в электролите и возрастание выхода металла по току. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 657 395 C1

1. Электролизер для получения алюминия, включающий размещенный в анодном кожухе самоспекающийся анод, токоподводящие штыри и систему газоотсоса, отличающийся тем, что самоспекающийся анод на границе между коксопековой композицией и зоной полукокса разделен горизонтальной перегородкой, размещенной на высоте от нижней кромки анодного кожуха, равной 0,7÷0,8 от его высоты, и оборудованной вертикальными ячейками с образованием анодных блоков, удерживаемых от падения в расплав токопроводящими штырями, при этом ячейки выполнены длиной, равной 0,1÷0,2 длины анодного кожуха, и шириной, равной 0,45÷0,495 ширины анодного кожуха, и размещены с зазором между ними для обеспечения движения образующихся анодных газов в систему газоотсоса.

2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что зазор между анодными ячейками составляет 0,025÷0,03 длины ячейки.

3. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что он содержит 4÷8 токоподводящих штырей на каждый анодный блок.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2657395C1

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1992
  • Василенко Н.В.
  • Потылицын Г.А.
  • Злобин В.С.
RU2049160C1
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ 2000
  • Бегунов А.И.
RU2187581C2
US 4057480 A1, 08.11.1977
CN 101709486 A, 19.05.2010.

RU 2 657 395 C1

Авторы

Шахрай Сергей Георгиевич

Дектерев Александр Анатольевич

Скуратов Александр Петрович

Поляков Петр Васильевич

Необъявляющий Павел Анатольевич

Шарыпов Никита Анатольевич

Минаков Андрей Викторович

Даты

2018-06-13Публикация

2017-07-03Подача