Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом Советский патент 1992 года по МПК C25C3/12 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для производства алюминия с самообжигающимися анодами.

Известно анВдное устройство алюминиевого электролизера, включающее самообжигающийся анод, кожух, выполненный в виде стальной обечайки, укрепленной жесткими поясами и поперечными балками, причем пояс выполнен в виде съемных крышек, расположенных с внутренней стороны обечайки, и замкнутого бортика, жестко прикрепленного верхней кромкой к балкам за крышками, причем нижняя часть пояса опущена в жидкую анодную массу, а в торцах анода подвешены к нижней кромке бортика теплопроводные пластины, перпендикулярно стенкам анода,

Недостатком известного устройства является то, что подвешенные в торцах анода теплопроводные пластины не дают равномерного выравнивания температурного поля поверхностного слоя анодной массы и равномерного формирования по высоте кожуха спекания вследствие низкой жидкотекучести поверхностного слоя анодной массы. Разогрев ее с помощью пластин происходит толь ко в близлежащих к пластинам слоях. Анодная масса, расположенная между пластинами, имеет температуру нагрева ниже, чем вблизи пластины, т.е. имеет место градиент температур, а следовательно, и разные условия формирования анода, которые приводят к протекам пека, т.е. к снижению технико-экономических показателей процесса электролиза. Чтобы избежать образования по периферии анода корки из застывшей анодной массы, снизить вероятность протеков пека и массы при подъеме анодного кожуха, необходи равномерный прогрев поверхностного слоя жидкой анодной массы.

Целью изобретения является снижение расхода анодной массы и повышение технико-экономических показателей электролиза... .

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем самообжигающийся анод, анодный кожух, выполненный в виде стальной обечайки с теплозащитным поясом, теплозащитный пояс выполнен в виде пустотелого кессона, расположенного по периметру верхней части анодного кожуха, причем внутренняя стенка кессона установлена наклонно к стенке кожуха и имеет вогнутую форму. При этом соотношение ширины горизонтальной стенки кессона к высоте его вертикальной стенки составляет 1:(1-3), а вертикальная и горизонтальная стенки кессона имеют отверстия с клапанами.

На фиг. 1 показано анодное устройство, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 - температурные поля внутренней и наружной поверхностей кессона, рассчитанные на основании фактически замеренных температур поверхности анодного кожуха и жидкой анодной массы; на фиг. 3 - тепловое поле опытного электролизера; на фиг. 4 тепловое поле электролизера-свидетеля.

Устройство содержит анод 1. анодный кожух 2, выполненный в виде стальной обечайки, укрепленной жесткими поясами 3 по периферии {бесконтрфорсный кожух), и теплозащитный пояс в виде пустотелого кессона 4. Кессон образован верхней горизонтальной 5 и внутренней наклонной

6и наружной 7 вертикальной боковыми стенками. Наклонная стенка 6 может иметь прямую (показана пунктирными линиями) или вогнутую форму. Вертикальной стенкой

7кессона 4 служит верхняя кромка анодного кожуха 2. Кессон 4 снабжен воздухообменными отверстиями (щелями) 8 с клапанами на вертикальной и горизонтальных стенках кессона.

Соотношение размеров стенок кессона можно пояснить следующим. При соотношении ширины а горизонтальной стенки 5 кессона 4 к его высоте в, т.е. к вертикальной стенке 7, менее чем а:в 1;1 (например, а;в 1;0,9), не выдерживается оптимальная температура на внутренней поверхности кессона, в связи с чем возможно образование козырьков.

Если данное соотношение больше, чем а;в 1:3 (например, а;в 1:4), температура внутренней поверхности кессона поднимается выше оптимальной, при этом наблюдается рост конуса спекания по периферии, что приводит к нарушению технологии формирования анода. Если соотношение ширины а горизонтальной стенки 5 кессона к расстоянию с от вертикальной стенки 7

0 кессона (анодного кожуха) до ближайшего ряда штырей по их оси больше, чем а:с 1:1,3 (например, а:с 1:1,2), край кессона упирается в штыри, что затрудняет нормальное обслуживание по перестановке штырей и загрузке анодной массы по периферии. Если это соотношение меньше, чем а:с 1:5), температура на внутренней поверхности кессона недостаточна и на ней возмджно образование козырьков. Расстояние от кромки анодного кожуха до оси штыря с - величина постоянная для каждого типа электролизеров, например, для эпект-. ролизера С-8БМ - 40 см. Значит для этого типа электролизера минимальный размер а

5 может быть 10 см, а максимальный 31 см.

Соотношение стенок кессона и форма его внутренней боковой стенки выбраны с учетом приведенных на фиг. 2 температурных полей, которые показывают, что при а

0 15 см и в 30 см, т.е. при сротношении а:в 1:2, минимальная температура в местах соприкосновения анодной массы с анодным кожухом может быть увеличена от 40 до 110,8 С при вогнутой поверхности внутренней стенки, или до 119,9° С при наклонной прямой стенке. На двух других уровнях соответственно эта температура может быть увеличена от 46 до 169 и 169, С, а также от 50 до 204,2 и 207,9° С. За счет повышения

0 температуры в периферийной части анода температура в центре его также увеличивается, т.е. градиент температур остается неизменным. Это подтверждается данными, приведенными-на виг. 3, где показано теп5 лрвое поле опытнбго электролизера, а на фиг. 4 - поле электролизера-свидетеля (температуры поверхности жидкой фазы (ЖАМ) анода). В скобках приведены температуры ЖАМ на глубине 5 см. Из приведенных данных видно, что температурное поле более равномерное, что введет к улучшению формирования анода, улучшению его качества. Скорость сгорания угольного анода на предлагаемом электролизере меньше за

5 счет лучшего его качества и составляет 1,52 и 1,56 см/сут на электролизере-свидетеле, выход по току на электролизере составляет 84,38 и 83.87% на электролизере-свидетеле. Устройство работает следующим образом. В зимнее время, когда происходит интенсивный отвод тепла от анода, отверстия 8 закрывают. В этом случае воздух в кессоне А выполняет функцию утеплителя. В летнее время отверстия 8 открывают, в этом случае происходит постоянный воздухообмен воздуха в кессоне, способствующий отводу избытка тепла от верхней части анода. Выполнение внутренней боковой стенки б кессона наклонной формы улучшает условия отрыва анодной массы от верхней части анодного кожуха при подъеме анодного кожуха, т.е. уменьшает вероятность прилипания анодной массы к этой части анодного кожуха и тем самым уменьшает вероятность образования корки. Вогнутая форма внутренней стенки кессона соответствует характеру линий изотерм (фиг. 2), т.е. способствует выравниванию разницы температур верхнего слоя анодной массы, прилегающей к поясу кессона. Таким образом, предлагаемая конструкция анодного кожуха позволяет выравнить температуру в периферийных зонах анода и его центральной части, устранить образование корки на поверхности жидкой фазы, т.е. устранить накопление пека у стенки анодного кожуха, уменьшить вероятность протеков пека и анодной массы в электролит при подьеме анодного кожуха, улучшить условия коксования анода и тем самым сократ| ть расход анодной массы и Vu выход по току. Улучшение качества анода наиболее эффективно достигается данным техническим решением при использовании бесконтрфорсных анодных кожухов с загрузкой сухой анодной массы., Формула изобретения 1. Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, содержащее самообжигающийся анод, анодный кожух, выполненный в виде стальной обечайки с теплозащитным поясом, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода анодной массы и повышения технико-экономических показателей электролиза, теплозащитный пояс выполнен в виде пустотелого кессона, расположенного по периметру верхней части анодного кожуха, причем внутренняя стенка кессона установлена наклонно к стенке кожуха. 2. Устройство поп. 1,отличающеес я тем, что внутренняя стенка кессона имеет вогнутую форму. 3.Устройство по пп. 1 и2, отличающ е е с я тем, что-соотношение ширины горизонтальной стенки кессона к высоте его вертикальной стенки составляет 1:{1-3). 4.Устройство поп. 1,отличающеес я тем, что вертикальная и горизонтальная стенки кессона имеют отверстия с клапанами. с

Фиг.г

(

г/о

0(/гз

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к конструкции электролизеров для производства алюминия. Целью изобретения является снижение расхода анодной массы и повышение технико- экономических показателей процессаэлектролиза. Анодное устрой^ство представляет собой анодный кожух, с внутренней стороны которого по периметру верхней части расположен теплозащитный пояс, выполненный в виде пустотелого кессона. Внутренняя стенка кессона расположена наклонно по отношению к стенке анодного кожуха и предпочтительно имеет вогнутую форму. Вертикальная и горизонтальная стенки кессона имеют отверстия с клапанами. Устройство позволяет выровнять темпе- • ратуру поверхности жидкой анодной массы, устранить образование корок на ее поверхности, уменьшить вероятность протеков пека и анодной массы в электролит при подьеме анодного кожуха, улучшить условия коксования анода и тем самым сократить расход анодной массы, повысить качество анода и улучшить технико-экономические показатели процесса электролиза. Зз.п. ф-лы, 4 ил.слс

Фи$.