Способ токоподвода к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера Советский патент 1993 года по МПК C25C3/12 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия.

Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии, потребности в штырях и трудозатрат.

На фиг.1 изображены варианты токо- подвода к самообжигающемуся аноду ВТ (вид сверху): 1 - анод. 2 - токоподводящие штыри, 3 - участки анода с изъятыми штырями. Анод условно разделен на три зоны с одинаковым номинальным количеством штырей в каждой зоне (показано на фиг.1 а), где51, $з-торцовыезоны, За-центральная зона.

Пример. На семи действующих электролизерах типа СВБ на силу тока 156кА со сталеалюминиевыми штырями (количество штырей 72 штуки на двух горизонтах, с шагом перестановки 40 см, прототип) в течение двух месяцев ведут ежесуточные измерения электрических параметров анода. Затем, на этих же электролизерах увели- чивают расстояние между штырями в

центральной части анода путем извлечения штырей из внутренних рядов по схемам, изображенным на фиг.1э-е, а также на всех рядах центральной части анода (фиг.1 ж), и проводят аналогичные измерения в течение последующих двух месяцев, причем среднее расстояние штырь-подошва анода до и после внедрения поддерживают одинаковое и для каждого электролизера индивидуальное.

Осредненные по каждому электролизеру результаты измерений до и после внедрения (прототипы и опытные электролизеры) отражены в табл.1.

Как вид но (электролизер и вариант токо- подвода ж, неравномерное размещение штырей в продольных рядах, в данном случае увеличение расстояния между штырями в направлении от торцов анода к его поперечной оси (для верхнего токоподвода). приводит к снижению падения напряжения в аноде.на 4,5 мВ и соответственно повышению отношения токовой нагрузки наружного ряда штырей к внутреннему на 1.1% по

(Л

С

00

о w

N VJ

00

сравнению с прототипом, что достигается за счет выравнивания плотности токз в аноде и подтверждается снижением падения напряжения в контакте анодная шина- штанга на 0,011 мВ. Увеличение расстояния меду штырями только внутренних рядов центральной части анода (электролизеры и варианты токоподвода а-в), то есть меньшее количество штырей внутреннего ряда по отношению к наружному также снижает падение напряжения в аноде на 3,0-5,9 мВ. При этом общее снижение количества штырей компенсируется большей равномерностью плотности тока в опытных анодах. Вполне очевидно, что сочетание неравномерности размещения штырей в продольных рядах с сохранением общего количества штырей приведет к еще большему снижению падения напряжения в аноде. Наиболее оптимальное соотношение между количеством штырей внутреннего и наружного рядо в в данном случае составило (0,88-0,94):, при соотношении 0,83:1 (электролизер е) электрические параметры резко ухудшались по сравнению с прототипом.

Изъятие штырей из внутренних рядов торцовых зон анода (электролизеры г,д) не улу чшает электрические параметры анода, поскольку имеет место увеличение расстояния между штырями продольных рядов в обратном направлении - от поперечной оси анода к его торцам.ч

На фиг.2 изображен график падения напряжения в аноде при испытаниях вариантах токоподвода. где точка на оси ординат - среднее падение напряжения в анодах - прототипах П). Как видно, из чертежа наиболее оптимальные варианты токоподвода - а-в, ж. Судя по результатам известных исследований (1, с. 114) для электролизеров с боковым токоподводом зависимость расстояния между штырями продольного ряда Обратная, и принцип неравномерности при этом сохраняется в том аспекте, что расстояние между штырями увеличивают в направлении от поперечной оси к периферии (углам) анода.

Прим е р 2. На действующих электролизерах типа С8Б двух электролизных корпусов б,в изымают штыри из внутренних рядов центральной зоны анода по схемам соответственно б,в фиг, 1 и измеряют электрические параметры ежесуточно в течение 7 месяцев параллельно с корпусов - свидетелем (прототип).

Осредненные результаты измерений и .расчетов отражены в табл.2.

Среднее рабочее напряжение на электролизерах взято в учетом разности в падении напряжения, возникающей вследствие различной частоты и длительности анодных эффектов по корпусам.

Как следует из результатов сравнения, снижение падения напряжения в анодах

0 опытных корпусов достигают путем большей равномерности плотности тока в аноде за счет неравномерности расстояния штырей по продольным рядам. Это подтверждается увеличением отношения токовой

5 нагрузки между наружным и внутренним рядами штырей (п,6 табл.2), а также некоторым выравниванием конуса спекания центральной зоны анода по сравнению с прототипом (пп.7 табл.2). Наиболее наглядные результа0 ты при сравнении корпуса б и корпуса - прототипа, где среднее расстояние штырь- подошва анода и среднее значение МРП одинаковы,

Снижение общего количества штырей

5 позволяет создать резерв штырей в расчете 180-360 штук на корпус, снизить трудозатраты на операцию перестановки штырей на 2,7-5,5% по сравнению с прототипом.

0 Формула изобретения

1. Способ токоподвода к самообжигающемуся аноду алюминиевого электролизера, включающий расположение токоподводящих штырей в четыре и более

5 продольных ряда на двух и более горизонтах, отличающийся тем, что, с целью .снижения расхода электроэнергии, токо- подводящие штыри в продольном ряду размещают относительно друг друга нерав0 номерно,

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при верхнем токоподводе расстояние между штырями продольного ряда увеличивают в направлении от торца анода к 5 его поперечной оси.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью сокращения количества штырей и трудозатрат при верхнем токоподводе, количество штырей во внутреннем 0 продольном ряду меньше, чем в наружном ряду.

4. Способ по п.1, р т л и ч а ю щ и и с я тем, что отношение общего количества штырей внутреннего продольного ряда к обще- 5 му .количеству штырей наружного ряда составляет (0,88-0,94): 1.

Таблица 1

Использование: электролитическое получение алюминия. Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии, количества штырей им трудозатрат. Сущность: на электролизере с самообжигающимся анодом то- коподводящие штыри в продольном ряду размещают относительно друг друга неравномерно, при верхнем токоподводе расстояние между штырями продольного ряда увеличивают в направлении от торца анода к его поперечной оси, а количество штырей во внутреннем ряду меньше, чем в наружном ряду, и это соотношение оптимально составляет (0,88-0,94): 1. 3 з.п.ф-лы. 2 ил., 2 табл.

Таблица 2

., .. Ч ,. k. .,..,.,,,,,

+

Л- Of I

к, ...J-, (,|O il-Ш

Г I + 4-rf++

------I--------I------/