Алюминиевый электролизер Советский патент 1991 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к устройствам, применяемым при производстве алюминия, в. частности к конструкции электролизера.

Целью изобретения является повышение срока службы электролизера за счет увеличения толщины гарниссажа.

На фиг.1 изображен электролизер, поперечный разрез{ на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Алюминиевый электролизер содержит анодные углеродистые блоки 1, угле- графитовые подовые блоки 2, катодные стержни 3, теплоизоляционный цоколь 4, периферийные швы 5, боковые стенки катодного кожуха 6, углеграфитовые боковые плиты 7 и соединительные цилиндрические шпонки 8 из углеродной массы. Шахта ванны электролизера заполнена расплавленным алюминием 9 и криолито-глиноземным расплавом 10 (электролитом).

На теплоизоляционный цоколь 4 укладывают углеграфитовые подовые блоки 2 с катодными стержнями 3. Углеграфитовые боковые плиты 7 устанавливают нэ теплоизоляционную футеровку. С внутренней стороны ванны боковые плиты образуют между собой двугран- ный угол, равный 0,52-2,1 рад. Боковые плиты соединяют между собой цилиндрической шпонкой 8 из углеродной массы.. Производят набивку межблочных и периферийных швов, монтаж анодного .и катодного узла. В процессе обжига и пуска электролизера в шахту ванны заливают расплавленный алюминий, подключают электролизер к серии и на-05

00

1

00 Јъ

плавляют криолито-глиноземный расплав.

Влияние шероховатости на боковой углеграфитовый футеровке, образуемой боковыми плитами, на скорость циркуляции расплава в пограничной зоне борта ванны на рост толщины гарнис- сажа и настыли изучали экспериментально на электролизере с обожженны- ми анодами на силу тока 6 кА, Испы|Тывали пять вариантов конструкции электролизеров, в которых с внутренней стороны ванны боковые плиты

|образуют между собой двугранный угол

равный 0,40} 0.52J 1,57; 2,10 и

2,50 рад.

Продолжительность каждого опыта составляла 2 месяца. Толщину, гарниссажа и настыли измеряли непосредст- венно набором щупов, а также рассчитывали косвенно по температуре наружной поверхности бортовой стенки. Коэффициент теплоотдачи от расплава к стенке измеряли по скорости на- мерзания гарниссажа на поверхности охлаждаемой трубки, погруженной в расплав пограничной зоны бортовой футеровки ванны, Скорость циркуляции расплава алюминия в пограничной зоне измеряли по скорости растворения железного стержня.

Результаты экспериментов представлены в таблице.

В качестве базового объекта принят известный электролизер.

. Как видно из таблицы, наличие шероховатости на внутренней стороне бортовой угле.графитовой футеровки ванные, создаваемой боковыми плита- ми, позволяет уменьшить скорость цикуляции расплава алюминия, снизить коэффициент теплоотдачи от расплава .к боковой стенке, увеличить среднюю толщину гарниссажа и настьши. С рос том толщины гарниссажа и бортовой настьши уменьшается температура наружной поверхности бортовой стенки, Наибольшие технико-экономические показатели имеют электролизеры, у которых боковые плиты образуют между собЬй двугранный угол, равный 0,522,10 рад.

Q

5

0 5 Q

Q

5

0

Нижний предел двугранного угла, равного 0,52 рад, ограничивают тем, что с уменьшением угла пограничная зона распадается на два слоя. В нижнем слое на глубине впадины циркуляция расплава отсутствует, В верхнем слое вблизи вершины выступа формируется зона с интенсивной циркуляцией. Дробление потока на слои с различной интенсивностью циркуляции расплава оказывает влияние на образование гарниссажа. Углеграфитовая футеровка в зоне выступов не защищена гар- ниссажем и бортовыми настылями и поэтому подвергается эрозии, снижается срок службы электролизера и его технико-экономические .показатели.

Верхний предел двугранного угла, равный 2,10 рад, ограничивают тем, что с увеличением угла поток, равномерно омывая боковую поверхность футеровки, не переходит в спокойное состояние. В результате чего на внутренней стороне боковой стенки ванны не образуются застойные зоны с малой скоростью циркуляции расплава. На стенках ванны формируется неустойчивый гарниссаж и бортовые настыли. Отсутствие защитного гарниссажа и бортовой настыли разрушает футеровку.

Таким образом, наличие шероховатости на внутренней стороне бортовой углеграфитовой футеровки ванны, создаваемой боковыми плитами, позволяет обеспечить устойчивый гарниссаж и бортовые настьши, тем самым увеличить срок службы электролизера и улучшить его технико-экономические показатели.

Формула .изобр.етения

Алюминиевый электролизер, содержащий ванну, футерованную углеграфито- выми прямоугольным боковыми плитами, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы электролизера за счет увеличения толщины гарниссажа, футеровочные боковые плиты установлены под углом 0,52- 2,10 рад.

Скорость циркуляции алюминия , м/с

Коэффициент теплоотдачи8 Вт/ (м .аС)

Средняя толщина гарнис- сажа, м

Температура наружной поверхности бортовой I стенки,°С

| Температура : электроли- та,°С

I

i Среднее напряжение, В

Выход алюминия по то0,090,002 0,006 0,01. 0,06 0,09

680

0,029

70

130230

420

208

;967

4,74

50

964

75

1 15

961960

180

962

4,604,40 4,35 4,55

685

0,302 0,175 0,0900,055 0,028

210

964

4,75

70

130230

420

685

0,302 0,175 0,0900,055 0,028

75

1 15

961960

180

962

4,40 4,35 4,55

210

964

4,75

Изобретение относится к устройствам, применяемым при производстве алюминия, в частности к конструкции электролизера. Цель изобретения - увеличение срока службы электролизера за счет увеличения толщины гар- ниссажа. Углеграфитовые боковые плиты устанавливают на теплоизоляционную футеровку так, чтобы с внутренней стороны ванны боковые плиты образовали между собой двугранный угол, разный 0,52-2,1 рад. Наличие шероховатости, появляющейся в результате установки боковых плит под углом, снижает скорость циркуляции расплава в пограничной зоне борта ванны, что способствует появлению устойчивого гарнисажа и настыли. С ростом толщины гарниссажа и настыли уменьшается температура наружной поверхности бортовой стенки, увеличивается его стойкость, тем самым увеличивается срок службы электролизера и улучшаются технико-экономические показатели. 2 ил., 1 табл. со

0,5В-2,1 род

Фиг.1