Подовая секция алюминиевого электролизера Советский патент 1986 года по МПК C25C3/08 

1

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству ал:юминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкция катодного устройства алюминие- вого электролизера.

Цель изобретения - сокращение расхода электроэнергии путем падения напряжения в подовой секции.

На фиг, 1 показана подовая сек- ция после монтажа подины электролизера; на фиг, 2 - то жеS в процессе эксплуатации электролизера.

Подовая секция содержит углеродистый блок 1, стальной токоподво- дящий стержень 2, чугунную заливку 3 и наклонные сквозные каналы 4,, заполненные твердым токопроводящнм материалом 5, Между горизонтальной поверхностью 6 паза блока и чугунной заливкой 3 после монтажа подины электролизера имеется зазор 7, который при обжиге и пуске электролизе- ра саГ Юпроизвольно заполняется расп

лавлет-гьм токопроводящим материалом 8 „

При обжиге и пуске электролизера подина, собранная из подов.ьгк секций, прогревается и по достизкеншз температуры плавления токопроводящего материала 5э зaIтoл шroD eгo наклонные сквозные канатш 4 в блоке 1 , этот .материал 55 расплавляясьэ но наклонным каналам А самопроизвольно заполняет зазор 7 между горизонтальной поверх- ностыо паза блока и чугунной запивкой j создавая на этом участке дополнительный токопроводгшщй слой, за счет чего обеспечивается хороший электрический контакт. Сутупчарная пло щадь токопроводящего контакта чугунная заливка - блок увеличивается, электрическое сопротивление уменьшается с, Кроме того, путь прохо;кдения электрического тока в блоке сокраща- ется, Б итоге падение напрялсения в подовой секции снижается, Да.пее расплавленный материал, например алюми- ний, в зазоре взаимодействует с чугунной заливкой, образуя при этом интерметаллиды FeAl (плотностью 3,8 г/см и температурой плавления 1158 С), Жидкотекучесть такого материала резко снижается,, тем самым предотвращается возможность протека его в трещины блока, которые могут образоваться п пропессе эксп.ггуата- ции о

14

Углеродистый блок выполнен с нак- лонныг-ш сквозными каналами, расположенными под уг лом 10-40 относительно горизонтальной п:юскости и выходя- 1ЦИМИ внизу на горизонта.пьную поверхность наза блока, при этом каналы заполнены твердагм тoкoпpoвoдящ rм ма- териалоь с тегчлературой плавления 600-900 с, Б качестве твердого токопроводящего материала для запол -гения каналов используют алюмин1ш и его сплавы. Суммарная площадь поперечного сечения каналов составляет 0,00 - 0,01 площади горизонтальной поверхности паза блока, а щтпа участка канала, зaпoJH eннoгo твердым токопроводящим материалом, равна 0,8-0595 его длины.

Наличие в блоке сквозных наклон- ньгх каналов, выходящих внизу на горизонтальную поверхность паза блока и занолнен5{ых материалом, инеюгцим температуру плаллення ниже рабочей температуры 1тодовой секции, обеспечивает создание хорошего контакта между гopизoнтaJJЬHoй поверхностью паза блока и чугунной заливкой за счет расплавления данного материала и самопроизвольного заполнения им зазора между указанными горизонтальными поверхностями во время обяшга и пуска электролизера Б результате на данном участке создается токопро- водящий контакт.

Во избежание протека расплавленного токопроводящего материала через трещины блока, которые могут образоваться нрк эксплуатапии электролизера, каналы заполнепы материалом, способным в расплавленном состоянии взаимодействовать с чут-унной залнв- кой, теряя при этом жидкотекучесть, но сохраняя электропроводность. Таким . материалом является алю; -1икий и его сплавыо

Расплавлеиньи алюминий в контакте с чугунной залнвкой образует интерметаллиды Б е/G.

ления 1158 С, превы11 аюцей рабочую температуру подовой .равнук

доо-дзо с.

Заполнение каналов в блоке твер- Д1.1М токопроводя1 щм матери алом, имею- пщн температуру плавления вг-гше , не позволяет осуществить качественное заполнение зазора вследствие резкого снижения жидкотекучес7 и данного материала,, а имеющим re пl paтypy

плавления ниже 600°С - ведет при до тиженни рабочей температуры подовой секции 900 - 930°С к потерям этого материала-от испарения за счет перерева.

С уменьшением угла наклона кана1

ла менее lU относительно горизонтальной плоскости не обеспечивается качественное самопроизвольное заполнение жидким токопроводящим материалом зазора между гор Изонтальной поверхностью паза блока и чугунной заливкой, а с увеличением более 40° каналы не выходят на горизонтальную поверхность паза блока.

С уменьшением суммарной площади поперечного сечения каналов менее 0,001 площади горизонтальной поверхности паза блока не обеспечивается создание плотного контакта из-за не ватки токопроводящего материала, а в увеличении более 0,01 нет необходимости.

Уменьшение длины участка канала, заполненного твердым токопроводящим материалом, менее 0,8 его длины не обеспечивает полного заполнения зазора между горизонтальной поверхностью паза блока и чугунной заливкой вследствие нехватки этого материала, а увептение более 0,95 ведет к потерям токопроводящего материала при его расплавлении и протекам в трещины блока, которые могут образоваться при обжиге и пуске электролизера.

Изобретение целесообразно использовать при изготовлений подовых секций, применяемых в катодных устройст

Ш

15

20

25

30

5

вах алюминиевого электролизера, что позволит сократить расход электрической энергии на получение I т алюминия за счет снижения падения напряжения в подовых секциях и в подине в целом.

Формула изобретения

1. Подовая секция алюминиевого электролизера, включающая углеродис- тьй блок с пазом и стальной токопод- водяпщй стержень, вмонтированный в блок чугунной заливкой, отличающаяся тем, что, с целью сокращения расхода электроэнергии путем снижения падения напряжения в подовой секции, углеродистый блок выполнен со сквозными каналами, проходящими с боковой поверхности блока к горизонтальной поверхности паза блока, каналы выполнены под углом 10-40 к горизонтальной плоскости и заполнены твердым токопроводящим материалом с температурой плавления 600 - 900°С.

2.Секция ПОП.1, отличающаяся тем, что в качестве твердого токопроводящего материала она сбдержит алюминий и его сплавы.

3.Секция ПОП.1, отличаю- щ а я с я тем, что суммарная площадь поперечного сечения каналов составляет 0,001 - 0,01 площади горизонтальной поверхности паза блока, а длина участка канала, заполненного твердым токопроводящим материалом, составляет 0,8 - 0,95 его длины.

ВНИИПИ Заказ 5193/23

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фие.г

55

Тираж615

Подписное

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции катодного устройства алюминиевого электролизера. Целью изобретения является снижение падения напряжения в подовой секции. Поставленная цель достигается тем, что углеродистый блок 1 выполнен с наклонными сквозными каналами 4, расположенными под углом 10-40 относительно горизонтальной плоскости и выходящими внизу на горизонтальную поверхность 6 паза блока, при этом каналы заполнены твердым токопроводящим материалом 5 с температурой плавления 600-900°С. В качестве такого материала используют алюминий. Суммарная площадь поперечного сечения каналов составляет 0,001-0,01 площади горизонтальной поверхности паза блока, а длина участка канала, заполненного твердым токопроводящим материалом, равна 0,8-0,95 его длины.Применение изобретения позволит уменьшить расход электроэнергии на получение 1 т алюминия за счет снижения падения напряжения в подовой секции и в подине в целом. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. с 5S (Л с Фиг.Г