Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера Советский патент 1990 года по МПК C25C3/06 

Изобретение относится к электрометаллургии алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом.

Целью изобретения является снижение расхода анодной массы, электроэнергии и выбросов вредных газов в атмосферу.

Сущность изобретения заключается в том, что при способе формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающем загрузку анодной массы с пониженным содержанием связующего, с образованием верхнего твердого, среднего пастообразного и нижнего спеченного слоев, извлечение токоподводящих штырей, заполн - ние Подштыревьк отверстий подштыре- вой массой и установку очищенных и охлажденных штырей в подщтыревые отверстия, загрузку верхнего слоя рсу- . ществляют высотой 30-150 мм, извлечение щтырей производят при достижении текучести анодной массы 1,3-1,7 относительных единиц на глубине- 100-200 мм. через 30-72 ч после загрузки анодной массы с перекрытием подштыревых отверстий заглушками и последующим их удалением перед установкой очищенных и охлажденных до не более , предпочтительно 200-220°С, щтырей через 3-15 мин после загрузки подщтыревой анодной

О5

о

00

ьо

ел

массы, а заглушки выполняют из алю- г--иния или его сплавов.

П р и, м е р. Анодную массу готовили из нефтяного кокса, прокаленно- но при 1250±20 С и каменноугольного пека с температурой размягчения 70t2°C. Из прокаленного кокса готовили шихту следующего гранулометрического состава,%: .

+8. мм Не более 3

-8 + 4 мм

-4 + 1 мм 22±3

-1 + 0,08 мм По разности

-0,08 мм 29+3

Коксовую шихту подогревали до 130 С и смешивали с пеком в обогрет ваемом смесителе в процентном собт- ношении от 70:30 до 76:24 %.

Загружали в анод массу с содержа- нием связующего в зависимости от технологического состояния анода,поддерживая текучесть анодной массы на глубине 100-200 мм в пределах 1,3-1, Осуществление загрузки верхнего слоя высотой 30-150 мм и поддержание его путем подгрузки анодной массы в этих пределах создает необходимый столб неспеченной части, при котором масса на глубине 100-200 мм в достаточной степени термостатирована и имеет текучесть в пределах 1,3-1,7, что подтверждается данными, приведенными в табл.1.

Осуществление перестановки штырей через 48-72 ч после загрузки анодной массы в анод необходимо и достаточно для разогрева нижней поверхности верхнего слоя брикетов массы (т.е. на глубине 30-50 мм) до температуры размягчения пека, слипания их и образования слоя с волнистой слоистостью Это позволяет избежать попадания исходных брикетов в подштыревые отверстия в аноде после извлечения штырей и производить без помех установку очищенных штырей на нужный горизонт. Установленный, интервал времени обосновывается данными, приведенными в табл.2

Данные табл.2 свидетельствуют, что в выбранном интервале времени уда- ,ется и в зимнее, и в летнее время разогреть массу на глубине 30-50 мм до температуры размягчения связующего как при использовании пека марки

так и пека марБ (Ту 67 - 73°С), ки В (Тр 85-90°С).

0

5

0 5 о

0

5

Для сокращения операции перестановки штырей в среднем на 20 мин ее проводят по группам, как правило, по 8--10 штырей. При этом время от загрузки подштыревой массы в каждое подштыревое отверстие, начиная с первого по счету, до установки в них нового штыря составляет примерно 10± ±-3 мин. Этого времени достаточно для расплавления массы в подштыревом отверстии. Операция перестановки штырей проходит при минимальной затрате времени. Данные приведены в табл.3.

Быстрому расплавлению подштыревой массы и хорошей установке штырей на горизонт способствует также охлаждение штырей до 200-250°С,предпочтительно до 200-220 0.

После расплавления загруженная подштыревая масса имеет вид блока с диаметром нижнего конца 90 мм,верхнего 110 мм и длиной 700-750 мм либо кусков размером менее 25 мм с содержанием связующего 32-33 %. Подштыревые отверстия при этом в период после загрузки по дштыревой массы и перед установкой штырей закрывали заглушками, выполненными из алюминия. Полученные результаты испытаний предлагаемого способа формирования самообжи гающе го с я анода в процессе работы электролизера в пределах и за пределами указанных параметров процесса в сравнении с известным способом представлены в табл.4.

Анализ данных, представленных в табл.4, показывает, что лучшие результаты получены при формировании анода с текучестью анодной массы 1,5 с образованием верхнего упругого слоя с волнистой слоистостью и температурой устанавливаемых штырей 290-220 С, что позволяет использовать подштыревую массу с низким содержанием связующего. В этих условиях от- мечалос снижение перепада напрялсз- ния в аноде на 40 мВ, скорости сгорания анода на 0,2 см/сут,снижение времени перестановки штырей на 20 за счет перестановки штырей группами, отсутствие технологических нарушений, снижается выделение смолистых в атмосферу корпуса в несколько раз и-достигается предельно допускаемая концентрация смолистых (ПДК). В условиях снижения текучести ниже 1,3 возрастает перепад напряжения в аноде, увеличивается скорость сгорания анода.

Э1

ртмечается расслаивание анода,нарушается расстановка штырей, увеличивается время, затрачиваемое на перестановку штырей на одной ванне,хотя в целом эти показатели лучше, чем на рядовых ваннах. Ухуд1 1ение показателей в этом случае связано с недостатком связующего при формировании анода. При увеличении текучести Bbmie 1,7, кроме ухудшения указанных показателей, возрайтают выделения в атмосферу цеха смолистых вешеств более 1,5 ПДК. (ПДК 0,2 мг/м). Причиной ухудшения показателей в этом случае является повьштенная текучесть среднего слоя и связанные с этим трудности прьи установке штырей на горизонт.

3 опытах 6-10 было проверено влия ние температуры поверхности устанавливаемых штырей при оптимальном пока зателе текучести. Показатели при тем пературе поверхности переставляемых штырей более и менее 200°С снижаются в основном за счет ухудшения условий расплавления и коксования подштыревой анодной массы.

Формула изобретения

1. Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, включаюший загрузку анодной массы с пониженным содержанием

082516

связующего с образованием верхнего твердого, среднего пастообразного и нижнего спеченного слоев, извлечение токоподводящих штырей, заполнение подштыревых отверстий подштыревой массой и ус- тановку очищенных и охлажденных штырей в акод, отличающий Q с я тем, что, с целью снижения расхода анодной массы, электроэнергии и выбросов вредных газов в атмосферу, извлечение штырей осуществляют при достижении текучести анодной

J5 массы ,3-1,7 относительных единиц на глубине 100-200 мм, с перекрытием подщтыревых отверстий, штыри устанавливают в анод с температурой не более 250°С через 3-15 мин после 20 зугрузки подштыревой анодной массы. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что перекрытие подщтыревых отверстий осуществляют заглушками.

25 3. Способ по п.2, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что штыри устанавливают в анод с 200-220°С.

4. Способ по п.З, отличаю- ш, и и с я тем, что извлечение шты30 рей осуществляют через 30-72 ч после загрузки анодной массы,

5. Способ по п.1, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью снижения трудозатрат, заглушки выполнены из алюминия или его сплавов.

35

Изобретение относится к электрометаллургии алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом. Цель изобретения - снижение расхода анодной массы, электроэнергии и выбросов вредных газов в атмосферу. Загрузку верхнего слоя массы производят высотой 30-150 мм, извлечение штырей - при достижении текучести анодной массы 1,3-1,7 отн. ед. на глубине 100-200 мм через 30-72 ч после загрузки массы. Штыри устанавливают в анод с температурой не более 250°С. При извлечении штырей подштыревые отверстия закрывают алюминиевыми заглушками. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Высота верхнего слоя,мм

Текучесть анодной массы на глубине 100-200 мм,отн.ед.

Время от загрузки массы до перестановки щтырей, ч

29

Таблица 1

20

30 90

1 -50 1 80

2,0

,71,5

1,3 1,05

Таблица2

47

48

60

72

.73

16082518

ТаблицаЗ

Длительность разогрева подштыревой массы, мин

Длительность операции

по перестановке штырей,мин 95 70 70 90

10

11

Таблицей