Подовая секция алюминиевого электролизера Советский патент 1989 года по МПК C25C3/08 

(Л

с

Изобретение относится к цветной металлургии ,в частности, к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции катодного устройства алюминиевого электролизера. Цель изобретения - снижение падения напряжения в подине, повышение качества алюминия и увеличение срока службы электролизера. Токоподвод подового углеродистого блока выполнен составным по крайней мере из двух стержней 2, между которыми расположена прослойка 4 из материала с температурой плавления 400-700°С. Такое выполнение токоподвода позволяет снизить падение напряжения в подине на 20 мВ. 1 ил., 1 табл.

Јь

СП

со оо

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции катодного устройства алюминиевого электролизера.

Целью изобретения является снижение энергозатрат, повышение качества алюминия и увеличение срока службы .электролизера.

На чертеже схематически показана подовая секция, поперечный разрез.

Подовая секция содержит угольный блок 1 с пазом, токоподводящие стерж ни 2, чугунную заливку 3 и прослойку 4 из перфорированного алюминиевого листа.

При обжиге и пуске электролизера с разогревом подины токоподводящие стержни расширяются без нарушения целостности чугунной заливки, так как перфорированная прослойка первоначально подвергается пластической деформации. Возникающие при этом механические напряжения на данной стадии нагрева не могут разрушить чугунную заливку. Затем при достижении 400-700°С она распла.шяется, в результате чего возникшие механические напряжения снимаются. И далее на самой ответственной стадии нагрева подины (до 950 С) токоподводящие стержни продолжают расширяться одновременно с уменьшением толщины прос- лойки, находящейся в жидком состоянии и заполняющей лишь часть пространства между стержнями благодаря наличию пустот в прослойке, образованных перфорированным листовым мате риалом при монтаже подовой секции.

Реализация исполнения предложенно подовой секции осуществляется при монтаже следующим образом.

Пример. В углеродистый блок размерами мм, имеющий паз мм, укладывали два стальных стержня сечением по мм каждый. Между ними по всей длине блока помещали перфорированный алю- миниевый лист толщиной 1,6 мм или 0,006 ширины паза блока, причем таким образом, чтобы кромки листы выступали над стержнями на 2-3 мм (для предотвращения подплавления листа и попадания чугуна между стержнями). Суммарная площадь отверстий составляла 960 см2 или 0,4 площади продольного сечения прослойки. Стержни

стягивали струбциной и сваривали в отдельных точках между собой. Затем зазор между токоподводом и блоком заполняли чугуном известным способом. Таким образом, получена подовая секция с токоподводом, выполненным из двух стержней и прослойкой между ними, в которой образованы пустот 5 в результате использования перфорированного листа. После остывания секции .измеряли электрическое сопро- тивление контакта токоподвод - блок и исследовали ее на предмет наличия трещин в чугунной заливке и блоке. Из полученных секций монтировали подину алюминиевого электролизера.

Конструкция составного токоподво- да из нескольких стержней с дополнительной прослойкой между ними, выполненной из листового перфорированного токопроводящего материала с температурой плавления 400-700°С, например алюминия, имеющего суммарную площадь отверстий в заданных интервалах, обеспечивает надежный электрический контакт в секции, лучшую сортность получаемого алюминия и более длительный межремонтный период работы электролизера за счет предотвращения разрушения чугунной заливки в результате расширения стержней при нагреве в процессе обжига и пуска электролизера.

Достигается это вследствие первоначальной пластической деформации перфорированной прослойки, затем ее расплавления (при достижении 400- 700°С) и уменьшения толщины прослойки при дальнейшем нагреве подовой секции до максимальной температуры, В результате возникающие механичес1- а кие напряжения от расширения стержне незначительны и не могут разрушить чугунную заливку.

Выбранные условия лимитируются следующими факторами. I

Уменьшение толщины прослойки менее 0,006 ширины паза блока и увеличение температуры плавления материала прослойки более 700°С не предотвращает разрыв чугунной заливки, а увеличение толщины прослойки более 0,02 ширины паза блока ведет к повышению электрического сопротивления в секции из-за чрезмерного уменьшения зазоров между токоподводом и бо- ковыми стенками паза блока, что ухудшает условия заливки чугуна в этот зазор.

Уменьшение температуры плавления материала прослойки менее 400вС не обеспечивает свободного расширения стержней на последней стадии нагрева подовой секции.

При уменьшении суммарной площади отверстий менее 0,4 площади продольного сечения прослойки уменьшение толщины прослойки на конечной стадии нагрева прекращается ввиду заполнени промежутка между стержнями жидкой фазой, а увеличение более 0,6 ведет к повышению электросопротивления в подовой секции за счет наличия остаточных пустот после полного расширения стержней.

Характеристики подовых секций по другим примерам и результаты испытаний представлены в таблице.

Удельное электросопротивление в контакте токоподвод - блок по предлагаемому решению (примеры 1-3) ниже в сравнении с известным на 22%,что позволяет снизить падение напряжения в подине на 20 кВ. В результате предотвращения трещинообразования

0

5

0

5

в угольных блоках повысилась сорт-. ность получаемого алюминия на 5 руб/т. Целостность блоков способствует увеличению срока службы электролизера.

Формула изобретения

2.Секция поп.1, отличающаяся тем, что в качестве листового материала используют алюминий или его сплав.