Способ автоматического устранения анодных эффектов Советский патент 1992 года по МПК C25C3/20 

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия из расплавов и предназначено для автоматического устранения анодного эффекта в электролизере.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ устранения анодных эффектов, включающий загрузку глинозема в электролит и увеличение межэлектродного расстояния, при достижении величины напряжения, составляющей 150% от номинального. Производят опускание анода до величины, составляющей 30-60% относительно межэлектродного расстояния, затем после загрузки глинозема, поднимают анод в прежнее положение.

Уменьшение величины межэлектродного расстояния приводит к переливу расплава через борт ванны. Кроме этого, не снижается газосодержание электролита, поскольку заглубление анода в электролит

приводит к возрастанию гидросопротивления анодным газам, выделяющимся с кромками анода, тем самым снижается эффективность способа, анодные эффекты с напряжением 50 В и более, как показывает практика гашения, известным способом с первой попытки не устраняются.

Поставленная цель достигается тем, что при возникновении анодного эффекта осуществляют продольный перекос нижней границы анода относительно горизонта путем подъема одного из торцов анода и одновременного опускания другого торца без уменьшения при этом средней величины межэлектродного расстояния, после чего анод возвращают в исходное положение. Перед осуществлением перекоса предварительно могут увеличивать межэлектродное расстояние на 4-8%, затем измеряют падение напряжения в торцовых частях электролизера, например между центральными

СЛ

сл о

W

частями торцов анодного кожуха и токопро- водящими стержнями крайних (торцовых) катодных секций, восстанавливают межэлектродное расстояние, опускают торец анода с меньшим значением измеренного напряжения и одновременно поднимают противоположный торец на величину, составляющую 70-150% относительно межэлектродного расстояния.

Продольный перекос анода без уменьшения межэлектродного расстояния предотвращает выдавливание расплава через борт ванны, вызывает перекос катодного металла за счет перераспределения тока в аноде и в металле так, что возрастает доля горизонтальной составляющей тока в металле. Взаимодействие ее с вертикальной составляющей тока в цепи анод-электролит - катод создает электромагнитный эффект, вызывающий (при опускании одного из торцов анода) замыкание катодного металла на анод и тем самым ликвидацию анодного эффекта,

Перемещение торцов анода в противоположных направлениях вызывает интенсивную циркуляцию электролита. Все это также повышает эффективность гашения. При этом снижаются потери катодного металла и расход электроэнергии.

Предварительное увеличение межэлектродного расстояния усиливает влияние электромагнитного эффекта, позволяет осуществить прогрев расплава, при этом увеличивается разность измеряемых напряжений по торцам электролизера, что повышает точность измерений.

Опускание торца анода с мекьшим значением напряжения увеличивает вероятность быстрого замыкания анода с металлом, при этом уменьшается время гашения анодного эффекта, снижается вероятность его повторного возникновения и, следовательно, расход электроэнергии.

Увеличение межэлектродного расстояния более 8% не целесообразно, поскольку не влияет на эффективность измерения напряжений в торцах электролизера, приводит к перегреву расплава и частичному попаданию угольной пены в межэлектродное расстояние. Меньшая величина подь- ема анода, как показывают измерения, не всегда обеспечивает определение разности напряжений в торцах электролизера, что снижает эффективность способа.

Величина перемещения торцов анода 70-100% относительно межэлектродного расстояния целесообразна в случае предварительного подъема всего анода и измерения напряжений в торцах электролизера, диапазон 100-150% в случае перекоса анода без предварительного подъема всего анода и без измерения напряжений в торцах электролизера. Перемещение торцов анода на меньшую величину приводит к

уменьшению времени нахождения электролизера в состоянии замыкания катодного металла с анодом, что ухудшает условия деполяризации анода, тем самым возрастает вероятность повторного возникновения

0 анодного эффекта, снижается эффективность способа. Перемещение торцов анода на большую величину приводит к увеличению времени непроизводительной работы электролизера,зарастанию подколокольно5 го пространства и возникновения изгибающего момента в винтах домкратов механизмов перемещения анода за счет большой величины перекосов массива весом более 80 т.

0На чертеже предоставлено устройство

для реализации способа.

Устройство содержит анодный кожух 1, катод 2, стальные стержни 3, 4 торцовых подовых секций, блок 5 напряжений, блок 6

5 управления, блок 7 коммутации, механизмы 8 перемещения торцов анода.

Способ осуществляют следующим образом.

Блок 5 напряжений ведет непрерывный

0 контроль падения напряжений в торцах электролизера, например, между торцовыми участками анодного кожуха 1 и катодными токоподводящими стержнями 3, 4 крайних (торцовых) подовых секций. При

5 возникновении анодного эффекта на электролизере увеличивается напряжение, что приводит к срабатыванию порогового элемента блока 6 управления, который формирует сигнал через блок 7 коммутации на

0 подъем всего анода посредством механизмов 8 на заданную величину относительно межэлектродного расстояния. После прекращения подъема анода блок 6 управления подает сигнал на устройство сравнения бло5 ка 5 напряжений, сравнивает величины падения напряжений в торцах электролизера, выводит измеренное значение напряжений в свое устройство памяти и подает команду через блок 7 коммутации на опускание всего

0 анода на величину его первоначального подъема, С прекращением опускания всего анода блок б управления формирует сигнал через блок 7 коммутации на опускание торца анода, соответствующего меньшей

5 величине измеренного напряжения электролизера и одновременно на подъем противоположного торца на заданную величину, после чего формирует сигнал на реверсное выравнивание подошвы анода относительно горизонта. Величины перемещения анода задают, исходя из скорости и времени его перемещения.

Блок 5 напряжений может не содержать устройства сравнения, а блок 6 управления устройства памяти и устройства перемещения всего анода. В этом случае реализуют перекос подошвы анода без предварительного подьема всего анода и без сравнения падения напряжений в торцах электролизера.

Примеры реализации предлагаемого способа сведены в таблицу.

Производили гашение анодных эффектов на электролизере типа С-8Б на силу тока 156 кА. Скорость перемещения анода 25 мм/мин. В примерах 6-20 падение напряжений измеряли между торцами анодного кожуха и стальными стержнями торцовых подовых блоков. Время устранения анодных эффектов включает также время восстановления первоначального положения анода. Рабочее напряжения после АЭ фиксировалось после устранения перекоса анода. В примере 1 приведены для сравнения параметры прототипа.

Снижение рабочего напряжения после устранения анодных эффектов в примерах 10-20 указывает на более глубокую деполяризацию анода за счет более полного насыщения электролита глиноземом в межэлектродном расстоянии и длительности замкнутого состояния анода с металлом.

Как видно из данных таблицы, без предварительного увеличения межэлектродного расстояния и без измерения напряжения в торцах электролизера более предпочтительным является перемещение торцов анода на 100-150% относительно межэлектродного расстояния, в случае предварительного увеличения межэлектродного расстояния наиболее эффективным является диапазон перемещения торцов 70-100% относительно межэлектродного расстояния.

Таким образом, предлагаемый способ

является простым, надежным и эффективным.

Как видно из данных, приведенных в таблице, эффективность устранения АЭ по предлагаемому решению выше на 30% (примеры 1 и 9).

Это приводит к снижению расхода электроэнергии и потерь катодного металла от вторичного окисления, тем самым возраста- ет производительность электролизера.

Формула изобретения

1.Способ автоматического устранения анодных эффектов в алюминиевом электролизере с самообжигающимся анодом путем

загрузки глинозема и перемещения анодного массива вверх-вниз, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера и снижения расхода электроэнергии, при возникновении

анодного эффекта осуществляют продольный перекос нижней границы анода относительно горизонта путем подъема одного из торцов анода и одновременного опускания другого торца, после чего анод возвращают

в исходное положение.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что предварительно увеличивают межэлектродное расстояние на 4-8%, затем измеряют падение напряжения в торцовых

частях электролизера, восстанавливают межэлектродное расстояние, опускают торец анода с меньшим значением измеренного напряжения и одновременно поднимают противоположный торец на величину, составляющую 70-150% от межэлектродного расстояния.

Продолжение таблицы

Использование: изобретение относится к области электролитического получения алюминия из расплавов и предназначено для автоматического устранения анодных эффектов в электролизере. Сущность: при возникновении анодного эффекта осуществляют продольный перекос нижней границы анода путем подъема одного из торцов и одновременного опускания другого торца. Предварительно увеличивают межэлектродное расстояние на 4-8%, измеряют падение напряжений в торцах электролизера, восстанавливают межэлектродное расстояние, опускают торец анода с меньшим значением падения напряжения и поднимают противоположный торец анода на 70-150% относительно межэлектродного расстояния. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

В примере 1 увеличение межэлектродного расстояния указано в % к номинальному рабочему напряжению при перемещении анода без перекоса.

Продолжение таблицы

k

БУ

б

7