Электролизер для получения алюминия Советский патент 1988 года по МПК C25C3/08 C25C3/16 C25C3/12 

15

4 4 4 |i О N9

г

Изобретение относится к -металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому производству алюминия в электролизерах с попереч- ным размещением в корпусе электролиза.

Целью изобретения является повышение срока службы, сокращение электроэнергии и увеличение выхода алюминия по току.

На фиг.1 изображен электролизер с двумя рядами токоподводящих стержней в подине и одной катодной шиной, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, при выполнении подины с одним рядом токоподводящих стержней и двумя тодными шинами,поперечный разрез.

Электролизер содержит анод , катодный кожух 2, шахту 3, футеро- ванную угольными бортовыми 4 и подовыми 5 блоками, и катодные шины 6. Подовые блоки 5 уложены на цоколь 7, Между блоками набит межблочный шов 8 из подовой массы, Токопроводящий стержень 9 верхним концом, снабженный канавками 10, путем заливки П чугуном закреплен в подовом блоке 5. В блоке 5 предусмотрены заглубленные на 1/3-1/2 его высоты и под углом 10 45 к вертикали пазы, образующие В результате щаливки участки 12 то- коподвода.

Токоподводящий - оержень 9 проходит через канал 13 в цоколе 7 в улан ливающий колодец 44, Он имеет форму усеченного конуса и жестко закреплен на днище электролизера. Улавливающий колодец заполнен герметизирующей (уплотняющей ) пастой 15, содержащей легкоплавкие соли, например соли аммония, и вещества, плохо смачиваемые алюминием, например глинозем, и угольную крупку.

Нижний конец стержня 9 рибкой ши- ной 16 (алюминиевым спуском) соединен с катодной шиной 6. В нижнем конце стержня расположено отверстие для установки через электроизоляционную прокладку 17 крепежного штифта 18, фиксирующего подовый блок (сек- .цию) к днищу катодного кожуха.

В верхней части токоподводящего стержня 9 расположено гнездо 19, в котором через улавливающий колодец установлена термопара 20. ,

Разделение чугунной заливки 11 на ряд участков 12, заглубленных в подо5

5

0 0

5 0

5 0

5

вый блок, снмлает разрушающее воздействие чугунной заливки на подовый блок. Он равномерно и дифференциально распределяет термические напряжения, возникающие в тоководах в процессе нагрева подины, а также снижает потери тока в подине на 50- 80 мВ.

Количество и диаметр участков 12 токоподводящих стержней выбирается при монтаже катода из расчета, чтобы величина термического расширеь ия тоководов была меньше или равна величине упругой деформации подовых блоков, а суммарная площадь их поперечного сечения равна площади поперечного сечения токопддводящего стержня. Причем заглубление тоководов в блок менее чем на 1/3 высоты блока ослабляет механическую связь блока с токоподводящим стержнем, а заглубление более чем на 1/2 высоты блока увеличивает возможность разрушения тоководов расплавом, проникающим в микропоры блока при электролизе.

Надежность механического соединения и электрического контакта подовый блок - ТОКОПОДВОДЯЩИЙ стержень обеспечивается заглублением токово.- дов в блок под углом 10-45 к вертикали. При этом отклонение тоководов от вертикали менее чем на 10 увеличивает вероятность выхода токовода из блока при подъеме подовой секции, а при наклоне тоководов более 45 к вертикали при подъеме ции возможен скол нижней части блока, находящейся под тоководами и, как следствие, в обоих случаях нарутпение электрического контакта между стержнем и блоком.

В процессе пуска электролизера при термической нагрузке подовых блоков и интенсивном газовьщелении со стороны цоколя токоподводящие стержни, закрепленные в подовых секциях на днитде электролизера через улавливающий колодец посредством штифта 18, препятствуют подъему подовых блоков (СЕКЦИЙ) и раскрытию межблочного шва между ними,

В результате предотвращается проникновение расплава в кирпичную кладг ку цоколя и каналы в цоколе для вывода токоподводящих стержней, а также нарушение электрического контакта в подине. В случае проникновения

расплава по каналу в цоколе вдоль стержня в улавливающий колодец, за- полненный специальной герметизирующей пастой, легкоплавкие соли, входящие в состав пасты, расплавляясь, увеличиваются в объеме и плотно герметизируют каналы для вывода токопод водящих стержней в цоколе и внутреннюю полость улавливающего колодца, предотвращая прорыв расплава из электролизера.

Формирующиеся в процессе электролиза бортовые настыли, практически не влияют на электросопротивление участков 12 токоподводящих стержней 9, так как они расположены в зоне проекции анода.

Катодные шины, расположенные под днищем электролизера, снижают напряженность магнитного поля, так как увеличивается расстояние от ошиновки до расплава И ослабляется ее магнитный поток, проходящий через днище и цоколь катода.

Снижение напряженности магнитного поля, влияющей на перекос и циркуляцию расплава, уменьшает величину электромагнитной силы, что способствует повышению выхода по току на 0,5%.

Формула изобретения

1. Электролизер для получения алюминия, включающий анодный узел.

катодный узел с угольным блоком, катодным кожухом, токоподводящим стержнем, верхний конец которого закреплен в угольном блоке посредством токоподвода в виде чугунной за ливки, а нижний размещен в канале под днищем катодного ьгожуха, и уплотнен герметизирующий засьткой, и катодные шины с гибкими спусками, отличающийся тем, что.

с целью повышения срока службы, сокращения электроэнергии и увеличения выхода алюминия по току, он

дополнительно снабжен улавливающим колодцем в виде усеченного конуса, охватываю1цего катодный стержень, большее основание улавливающего колодца жестко соединено с днищем катодного кожуха, меньшее основание выполнено с электроизоляционной прокладкой и соединено с нижним концом токоподводящего стержня посредством штифта, а катодные шины расположены

под днищем катодного кожуха вдоль боковых сторон электролизера, при этом токоподвод блока установлен под углом 10-45° к вертикальной оси. 2. Электролизер по п.1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что токопод- водящие стержни расположены на подине в два ,. иди один ряд, а катодные шины - в один или два ряда вдоль продольной оси катодного кожуха или

вдоль боковых сторон электролизера.

Ф(/е.2

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к электролитическому производству алюминия в электролизерах с поперечным размещением в корпусе электролизера. Целью изобретения является повышение срока службы, сокращение электроэнергии и увеличение выхода алюминия по току.В период обжига высокие термические напряжения подовых блоков 5 приводят к раскрытию межблочных швов 8 и попаданию расплавленного металла в цоколь 7, а далее - к прорыву через днище катодного кожуха 2. Улавливающие колодцы 14 закреплены верхним основанием на днище катодного кожуха 2, а нижним через штифт 18 связаны с токоподводя- щим стержнем 9. Его верхний конец при заливке чугуном образует монолит с подовым блоком 5, в котором имеются участки 12, расположенные под углом 10-45 к вертикали. Перенос катодной шины 6 от бортов катодного кожуха под его дно способствует снижению величины магнитного поля в расплаве. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. О (Л