Способ обжига алюминиевых электролизеров Советский патент 1992 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к области электрометаллургии легких металлов, например, алюминия, получаемого электролизом расплавленных солей в специальных аппаратах (электролизерах) с верхним токоподводом и самообжигающимися или обожженными анодами.

Известны способы обжига алюминиевых электролизеров. Нагрев осуществляют с помощью кокса. Между подиной и анодами размещается слой прокаленного нефтяного кокса, затем электролизер включается в цепь. По достижении катодом температуры 900°С электролизер пускается заливкой расплавленного электролита. Предварительный нагрев длится от 24 до 72 ч, осуществляется периодическое пополнение кокса в ванне.

Нагрев металлом, В шахту заливается расплавленный алюминий и электролизер включается в цепь. Предварительный нагрев заканчивается при полном расплавлении слоя металла.

Пламенный нагрев продуктами сгорания, получающимися при сжигании жидкого топлива в специальных турбулентных горелках. Две горелки устанавливаются на проти- воположных углах электролизера с нормально установленными анодами.

В качестве прототипа принят способ обжига алюминиевых электролизеров, включающий укладку на подину твердого алюминия с тугоплавкими оксидами, последующую заливку жидкого алюминия и разогрев постоянным током.

К недостатку прототипа относится то, что невозможно обеспечить равномерный прогрев всей подины, в частности по ее периферии, до температуры коксования набивной ПОДОЕОЙ массы межблочных швов. Это приводит к тому, что через межблочные швы подины проникает металл.

Целью изобретения является повышение срока службы электролизера за счет равномерного прогрева подины и улучшения качества обжига периферийных швов. Указанная цель достигается тем, что при

со

с

VJ

Os

ел

го о

обжиге алюминиевого электролизера на металле разогрев постоянным током осуществяяют одновременно с обжигом периферийной части подины продуктами сгорания жидкого топлива, сжигаемого в горелочных устройствах.

Известен способ обжига алюминиевых электролизеров с помощью кокса, по которому периферийную часть подины дополнительно обжигают путем загрузки и сжигания двух слоев кокса, верхний из которых про- питан горючей жидкостью, при приводит к равномерному прогреву подины.

Однако, при обжиге электролизеров с помощью кокса невозможно полностью удалить из ванны не выгоревшие его остат- ки, которые будут попадать в металл. При дополнительной загрузке на периферийную часть подины второго слоя кокса невыгоревший остаток увеличивается, что в последующем приведет к ухудшению каче- ства получаемого алюминия.

Обжиг периферийной части подины продуктами сгорания жидкого топлива с одновременным разогревом электролизера постоянным током не приведет к ухудше- нию качества получаемого алюминия, а будет обеспечивать равномерный прогрев подины и улучшение качества обжига периферийных швов, что приведет к повышению срока службы электролизера.

На чертеже представлена принципиальная конструкция электролизера.

Электролизер содержит металлический катодный кожух 1, на внутренней поверхности которого размещены теплоизоляция 2 и угольная футеровка 3.

Обжиг электролизера после капитального ремонта производят следующим образом. В ванну заливают расплавленный алюминий, к анодам 4 и катодам подводят постоянный электрический ток и осуществляют постепенный нагрев электролизера. Одновременно слой металла на периферийной части подины 5 нагревают продуктами сгорания жидкого топлива 6, поступающи- ми от двух мазутных горелок.

В качестве примера практической реализации предлагаемого способа рассмотрим алюминиевый электролизер С 8Б Братского алюминиевого завода на силу тока 150 кА.

После эксплуатации электролизера в течение примерно 40 месяцев его останавливают на капитальный ремонт, удалив из ванны электролит. После извлечения анодов электролизер охлаждают в течение не- скольких суток.

Капитальный ремонт электролизера состоит в полной замене угольных блоков катода, в швы между которыми набивают угольную подовую массу, а также замене

анодов. Кроме этого, может заменяться угольная футеровка боковых стен, один или несколько слоев футеровки подины. Замене также могут подвергаться теплоизоляция боковых стен и подины электролизера при неудовлетворительном ее состоянии.

После окончания строительных работ в ванну опускается анодное устройство, катоды и аноды подключаются к ошиновке.

Последующий обжиг электролизера на расплавленном алюминии производится, как описано выше, с подводом постоянного электрического тока к анодам и катодам и постепенном его разогреве. При этом слой металла на периферийной части подины одновременно нагревают продуктами сгорания жидкого топлива, поступающими от двух мазутных горелок.

После предварительного нагрева электролизера, например, в течение 90-100 ч, прекращают подачу продуктов сгорания на периферийную часть подины и осуществляют пуск электролизера, например, заливкой расплавленного электролита.

Таким образом, при обжиге электролизера подина прогревается равномерно по всей площади до требуемой температуры, что приводит к полному коксованию набивной подовой массы межблочных швов и повышению срока службы электролизера.

Ожидаемое увеличение срока службы электролизера до очередного капитального ремонта на 4 месяца и снижение затрат электроэнергии при вводе его в нормальную эксплуатацию на 50 тыс.кВт/ч обеспечивает экономический эффект 792 рубля на один электролизер, что подтверждается технико- экономическим расчетом.

Исходные данные к расчету:

1. Стоимость капитального ремонта одного электролизера с учетом пусковых расходов - 58,2 тыс.руб.

2 Средний срок службы электролизеров до внедрения способа - 40 мес. (3,4 года)

3.Коэффициент использования электролизеров - 0,98

4.Суточная производительность одного электролизера - 1044,22 кг

5.Средняя продолжительность простоя в капитальном ремонте - 10,9 сут.

6.Условно постоянные расходы на 1 т алюминия - 125,09 руб.

7.Дополнительные кап.вложения - 70 тыс.руб.

Расчет:

1. Снижение стоимости кап.ремонта электролизера за счет увеличения срока службы

5800058000 . 1526 97руб.

3,4

3,4 + 0,333

2Снижение стоимости кап ремонта позволяет снизить восстановительную стоимость электролизера за счег

а)снижения амортизационных отчислений

1526,97-0,275 419,92 руб

б)снижения затрат на текущий ремонт и содержание оборудования

419,92-0,25 104,98 руб, где 0,275 - доля амортизационных отчислений,

0,25 - доля затрат на текущий ремонт и содержание оборудования.

3Увеличение выпуска алюминия за счет увеличения срока службы

10.9

3,4 3,4+0,333

10,9

-)0,3 т/год

4 Снижение условно постоянных расхо- дов на 1 т при увеличении выпуска алюминия

125,09 1,044 365

125,091,044 -365+0,3

- 0,10руб /т

на 1 электролизер (1,044 365 + 0,,10 38,14 руб. 5 Экономия от снижения затрат кап ремонт электролизера 1526,97-0,15 229,04 руб.

/2

20

где 0,15 - нормативный коэффициент эффективности кап вложений

6 Суммарный эконом эффект на 1 электролизер

541992 + 10498 + 3814 + 22904 79208

руб

7. Экономэффект для цеха электролиза составит

79Л 10 0,792 у --70 0,15 142,3 тыс руб/год

здесь 720 - количество электролизеров в цехе, а 3,733 - срок службы электролизера до капитального ремонта.

Формула изобретения 15 1 Способ обжига алюминиевых электролизеров, включающий укладку на подину твердого алюминия с тугоплавкими оксидами, заливку жидкого алюминия и разогрев постоянным током, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы электролизера за счет равномерного прогрева подины и улучшения качества обжига периферийных швов, разогрев постоянным током осуществляют одновременно с обжигом 25 периферийной части подины продуктами сгорания жидкого топлива в горелочных устройствах

2 Способ поп1 отличающийся

тем что в качестве жидкого топлива используют мазут

45

5

Электролиз расплавленных солей в электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимися анодами. Сущность: периферийную часть подины дополнительно обжигают продуктами сгорания жидкого топлива, сжигаемого в горелочных устройствах. Это приводит к равномерному прогреву подины при обжиге на металле, повышению качества обжига и увеличению срока службы электролизера. 1 ил.