Подина алюминиевого электролизера Советский патент 1992 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к конструкции подин алюминиевых электролизеров.

11елью изобретения является увеличение срока службы алюминиевого электролизера .

Существенным отличием предлагаемой подины алюминиевого электролизера от известных конструкций является монтаж углеграфитовых катодных блоков с токоподводящими стержнями на неполяризованном углеграфитовом основании подины, при этом между катодными блоками устанайливают компенсируюЩий зазор. Наличие неполяризованного углеграфитового основания позволяет обеспечить герметичность ванны, так

как известно, что пропитка углеродистых материалов криолитно-глинозейным расплавом никогда не вызывает деформации. Только катодно-поляризованные углеродистые материалы деформируются при электролизере криолитно-глинеземного ра,сплава за счет выделения натрия и внедрения его в межбазисное пространство решетки углеродистого материала. Благодаря монолитности неполяризованного углеродистого основания исключаются поступления под подину расплавленных фтористых солей.

Известно, что расплавленные фтористые соли активно взаимодействуют с теплоизоляционной футеровкдй цоколя, образуя новые материалы - стекловидные массы, обладающие большей теплопроводностью, чем исходные теплоизоляционные материалы. Непрерывное образование и рост кристаллов соли вызывают вертикальные усилия, способствуя разрушению подины. Поэтому в предлагаемом техничес ом решении монолитность подины обеспечивают не только за счет отсутствия выделения натрия и внедрения его в углеграфитовые материалы, но и за счет стабилизации физико-механических свойств теплоизо- ляционной футеровки цоколя.

В техническом решении катодные блоки сжаты только со стороны продоль ных сторон катодного кожуха, а вдоль продольной оси электролизера благодаря компенсационному зазору катодные блоки свободно деформируются. Свободная деформация катодного блока в направлении продольной оси электролизера позволяет частично уменьшить уровень внутренних напряжений в блоках с одновременный обжатием их по продольным сторонам катодного (Кожуха. Такая конструкция подины не ограничивается длиной ванны поскольку катодные ки/свободно деформируясь, не работают по сжато-изогнутой схеме в продольном направлении электролизера. 8 поперечном направлении электролизера деформа ция катодных блоков полностью подавлена -обжатием катодного кожуха. Внутренние напряжения, которые имеют место в углеграфитовом основании и катодных блоках, не суммируются, а действуют раздельно, независимо одно от другого, что в конечном итоге снижает уровень опасных напряжений в углеродистых элементах подины, обеспечивая ее монолитность и повышение срока службы электролизера. На фиг.1 показана предлагаемая подина, продольный разрез; на то же, вид сверху; на фиг.З - то же, поперечный разрез. Подина содержит теплоизоляционный цоколь 1, углеграфитовое основание подины 2, швы 3 из углеродной массы, электроизоляционный слой , гермети. ческую прокладку 5, катодные блоки 6 с токоподводящими стержнями 7, меж-. блочные швы 8 и компенсационный зазор 9., На теплоизоляционный цоколь 1 укла дывают основание подины 2 из углеграфитовых плит, которые соединяет между собой швами из углеродной массы. Углеграфитовое основание подины 2

электроизолируют порошком глинозема . k. Глинозем уплотняют поверхностный вибратором. На слой глинозема k укладывают герметическую прокладку 5, выполненную из углеродистого войлока Катодные блоки 6 с токоподводящими стержнями 7 устанавливают на герметическую прокладку 5 из углеродистых войлочных материалов, плотно прижимая к электроизоляционному слою k усилием собственного веса блоков. Произво- дят набивку межблочных швов 8 подовой массой и заполнение компенсационных зазоров эластическими углеродистыми материалами. Влияние компенсирующего зазора между катодными блоками с токоподводящими стержнями на распределение внутренних напряжений в подине изучали экспериментально на электроли- зере с обожженными анодами на силу тока 6 кА. Испытано два варианта подин аломиниевых электролизеров. Первый вариант выполнен по прототипу и принят за базовый объект, в котором подина изготовлена из катодных блоков с токоподводящими элементами и является катоДно-поляризованной. Второй вариант подины выполнен по предлагаемому техническому решению. Металлический кожух катодного узла футеровали изнутри огнеупорными теплоизоляционными материалами. На теплоизоляционную футеровку цоколя уложены .углеграфитовые плиты размером 2ПОл700д500 мм. Швы между плитами уплотнены подовой массой. На поверхность электроизоляционного глиноземного слоя уложена герметическая прокладка из углеродистого войлока марки НТМ-100. Катодные блоки с токоподводящими стержнями установлены на герметическую прокладку. Компенсационный зазор между катоднымиблоками заполнен углеродистым войлоком. После обжига и пуска электролизер выводили на нормальный технологический режим. Электролизер работал в течение 30 дней, затем его отключали и демонтировали подину на предмет изучения протеков металла через герметичный слой и углеграфитовое . основание подины. -Эффективность предлага мой подины алюминиевого электролизера оценивали по величине удельного давления, передаваемого на продольные и торцовые сторюны катодного, кожуха, и по содержанию железа в ка51годном алюминии. Усилия на кожух измеряли динамометром на сжатие. Для этого на продольной и торцовой сторонах металлического кожуха .сверлили oт8epctия, в которые вставляли шток из нержавеющей стали. Шток с одной стороны упирали в торцовую сте ку подового блока5 а с другой стороны - в опоры динамометра. Результаты испытаний представлены в табли«4е.

8,9

17,5 9,2

0,1

0,it5 0,150

.

Данные таблицы показывают, что , в устройстве подмны5 в которой между катодными блоками с токоподводящими элементами предусмотрен компенсирующий зазор, удельное давление на стенки катодного кожуха ниже по сравнению с базовым объектом. Рассредоточение внутренних напряжений в подине и снижение их уровня позволяет уменьшить

1.Подина алюминиевого электролизера, содержащая теплоизоляционный цоколь, основание, углеграфитовые катодные блоки с токоподводящими стержнями, межблочные швы и герметизирующий слой между основанием и ка одныни блоками ,отличающаяс я тем, что, с целью увеличения срока службы электролизера основание выполнено углеграфитовым, между основанием и герметизирующим слоем выпол нен электроизоляционный слой, а между катодными блоками или группой их вы полнен компенсирующий зазор.

2.Подина по П.1, о т л и ч а ю щ а я с и тем, что компенсирующий зазор заполнен углеродистыми эластичт ными материалами.

3.Подина поп.1,отличающ а я с я тем, что герметизирующий слой выполнен из углеродистых войлочных материалов. 5 интенсивность разрушающих процессов, протекающих в углеграфитовой футеровке, увеличить срок службы электролизера. Особенно эффективно рассредоточение внутренних напряжений в подине на сверхмощных электролизерах, где имеет место увеличение абсолютной деформации углеграфитовой футеровки и уменьшение жесткости катодного кожуха за смет роста их линейных размеров. Наличие компенсационного зазора в сочетании с герметической прокладкой между углеграфитовым основанием подины и катодными блоками позволяет также обеспечить высокое качество получаемого аломиния-сырца. Формула изобретения

:t:r,%./-;i:.;:v::: «ЛУ.:. у.- -ЛчЛ-::ч у.-:::.

«ч

1 . I,-Jг-I. 1 . /

.j.J.. .

Vtiif

/ . -, .1 . 1. /

г у I |Ут

f-f -f-ff -ff -f J ff ff

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, вчастности к конструкции подин алюми-^ ниевых электролизеров. Цель - увеличение срока службы электролизера. Подина содержит теплоизоляционный цоколь, углеграфитовое основание, угле- графитовые катодные блоки с токоподво- дящими стержнями, межблочные швы и герметизирующий слой между основанием и катодными блоками. Между основанием и герметизирующим слоем выполнен э/гектроизрляционный слой, а между катодными блоками или группой их - компенсирующий зазор, который может бь1ть заполнен углеродистыми эластичными материалами. Герметизирующий слой может быть выполнен из углеродистых войлочных материалов; 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.(Л

А р f( ff /

VuiJ