Катодное устройство алюминиевого электролизера Советский патент 1991 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к металлургии алюминия, а именно к конструкции катодного устройства алюминиевого электролизера.

Цель изобретения - повышение срока службы и выхода по току и снижение материалоемкости.

На чертеже изображен фрагмент катодного устройства, поперечное сечение.

Катодное устройство алюминиевого электролизера содержит стальной кожух со стенками 1 и днищем2, теплоизоляционную футеровку 3, катодные углеграфитовые блоки 4 со стальными токопроводящими стержнями 5, боковую футеровку с установленными наклонно блоками 6, дополнительную наклонную стенку 7, прикрепленную к днищу 2 и стенкам 1 под углом 15 - 35° к стенкам, и верхний фланцевый узел 8, выполненный в поперечном сечении в форме треугольника и прикрепленный к дополнительной стенке 7. В местах примыкания дополнительной стенки 7 к стенкам и днищу в последних выполнены окна 9 и 10 соответственно. Между дополнительной стенкой 7, стенкой 1 и днищем 2 закреплены косынки 1 . Окна 9 и 10 могут быть снабжены шиберами (не показаны).

Устройство работает следующим образом,

Во время пуска и эксплуатации электролизера футеровка катодного устройства интенсивно пропитывается фтористыми солями, при этом происходит набухание уг- леграфитовых материалов и теплоизоляционной футеровки 3, что ведет к увеличению их объема. Возникающие усилия передаются дополнительной стенкой 7 на фланцевый узел 8 (составляющая силы F: Fe F sin a) и через косынки 11 и саму наклонную стенку 7 на весь кожух (составляющая силы F- Fr Fr COS a ). Применение дополнительной наклонной стенки 7 с косынками 11 создает жесткую (треугольная форма) конструкцию боковых стенок 1 кожуха. Треугольная форма верхнего фланцевого узла 8 также резко повышает его жесткость, он компенсирует часть усилий, действующих на него, и наряду с этим равномерно передает нагрузку на кожух. Отсутствие контрофорсов, которые локально компенсируют нагрузку, позволяет кожуху равномерно деформироваться под действием усилий, если они начинают превышать предельные. Но даже при этом футеровка кожуха равномерно обжата, так как стенки 1 кожуха равнопрочны в силу отсутствия контрофорсов.

Угол наклона дополнительной стенки 7 к боковой стенке 1 кожуха, как показали

промышленные испытания, должен составлять 15 - 35°. При угле наклона менее 15° снижается прочность боковых стенок 1 кожуха из-за уменьшения площади сечения

треугольника: боковая стенка 1 - днище 2 - дополнительная стенка 7, что ведет к недопустимым деформациям. При угле наклона боковой стенки 7 более 35° после 3-4 мес эксплуатации катодного устройства настыли заходят под анод и экранируют 15 - 20% подины.

Для повышения жесткости боковых стенок 1 кожуха между боковыми стенками 1 и наклонной дополнительной стенкой 7 закрепляют ряд косынок 11, что на 30 - 35% повышает жесткость кожуха В местах примыкания наклонной стенки 7 к днищу и 2 боковой стенке 1 выполняют окна 9 и 10. Их можно снабдить шиберами, что позволяет

секционно (между парой косынок 11) регулировать теплоотвод от боковых стенок 1 катодного устройства, т е. формировать наиболее оптимальную форму гарниссажа Наряду с этим выполнение дополнительной стенки 7 под углом 15 - 35° к боковой стенке позволяет формировать подину непосредственно под проекцией анода, что исключает возникновение горизонтальных токов и резко снижает циркуляцию металла

в электролизере.

Как показали промышленные испытания предлагаемого катодного устройства, жесткость кожуха возросла в 2,5 - 3 раза, не было ни одного случая протечек металла и

электролита в периоды пуска, деформации кожуха устройства находятся в пределах 1 - 2 см после 30 мес эксплуатации Срок службы катодного устройства больше на 4 -6 мес по сравнению с известным Из-за отсутствия контрофорсов на предлагаемом катодном устройстве его металлоемкость составляет 167 кг на 1 мА, в то время как для известного устройства эта величина составляет 193 кг на 1 кА. Наряду с этим выход по

току на предлагаемом катодном устройстве на 1,5 - 2,2% выше, чем на известном. Формула изобретения 1. Катодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее кожух со стенками и днищем, катодные подовые блоки со стальными токоподводящими стержнями, боковую футеровку с установленными наклонно блоками и фланцевый узел, отличающееся тем, что, с целью повышения

срока службы и выхода по току и снижения материалоемкости, оно снабжено дополнительной наклонной стенкой, установленной под углом 15 35° к стенкам кожуха и соединенной с днищем и верхней частью стемок. верхний фланцевый узел выполнен в поперечном сечении в форме треугольника и закреплен на дополнительной стенке.

2. Устройство по п. 1,отличающееся тем, что оно снабжено косынками, закрепленными между дополнительной стенкой, основной стенкой и днищем кожуха.

3.Устройство по п.2, отличающе - е с я тем. что в днище и стенках кожуха выполнены окна в местах примыкания дополнительной стенки.

4.Устройство по п.З, отличающееся тем, что в кожухе установлены шиберы для перекрытия окон.

Изобретение относится к металлургии алюминия, к конструкции катодного устройства алюминиевого электролизера. Цель изобретения - повышение срока службы и 8. оЬ . . ю выхода по току и снижение материалоемкости В катодном устройстве между боковыми стенками 1 и днищем 2 кожуха закреплена дополнительная наклонная стенка 7 под угом 15 - 35° к стенке 1. Между этими элементами закреплены косынки. 11. Фланцевый узел 8, закрепленный к дополнительной стенке 7.выполнен в поперечном сечении в форме треугольника. Наличие дополнительной стенки 7 создает жесткую конструкцию (треугольный короб), что позволяет отказаться от контрфорсов, за счет чего снижается металлоемкость на 13%. Треугольные в сечении фланцевый узел 8 и сборная стенка, а также наличие косынок 11 обеспечивают жесткость кожуху и возможность равномерной его деформации, что повышает срок службы устройства на 4 - б мес. Кроме того, повышается выход по току на 1,5 - 2.2%. 3 з.п ф-лы. 1 ил. ё О ел о 4 00 00