Анодный штырь алюминиевого электролизера Советский патент 1993 года по МПК C25C3/12 C25C3/16 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом криолитно-глинозем- ных расплавов.

Целью изобретения является увеличение срока службы штыря, снижение расхода электроэнергии и анодной массы.

На фиг.1а изображен нижний конец 1 штыря верхнего токоподвода известной конструкции и силовые линии 2 тока в аноде; на фиг. 16, в - нижний конец 1 штыря предлагаемой конструкции (соответственно в виде полусферы и параболоида вращения) и силовые линии 2 тока в аноде: S - линия пересечения двух поверхностей, R - радиус полусферы. На фиг.2 - расположение изотерм 3 температурного поля при работе штырей известной (2а) и предлагаемой (26) конструкций.

Видно, что силовые линии тока (на фиг.1а) концентрируются на кромке -линии

пересечения двух поверхностей, и под плоскостью нижнего конца, в то время как по высоте боковой поверхности плотность силовых линий во много раз меньше.

Плотность силовых линий тока на фиг.16, в/более равномерна по всей поверхности штыря в токопроводящей части анода, причем, при сходе с поверхности штыря в токопроводящей части анода, причем, при сходе с нижнего конца штыря, силовые линии тока расположены радиально. Это способствует равномерному распределению плотности тока на участке штырь - нижняя граница анода; отсутствуют зоны перегрева, изотермы температурного поля имеют меньший прогиб (фиг.2б).

Пример 1. На электролизере с верхним токоподводом типа С-85 на силу тока 156 кА нижние концы штырей известной конструкции выполняют в виде полусферы и

оэ

о

00

00

00

ю

ведут электролиз криолито-глиноземного расплава.

Пример 2. На аналогичном промышленном электролизере нижние концы известной конструкции выполняют в виде эллиптического параболоида вращения и ведут электролиз криолито-глиноземного расплава. Результаты измерений и технико- экономические показатели в течении года работы опытных электролизеров в сравнении с прототипом занесены в таблицу.

Как видно из таблицы, по истечении года эксплуатации средняя длина стальной части штырей предлагаемых конструкций уменьшается соответственно по вариантам на 2 и 4 мм, в то время как прототипа - на 9 мм, т.е. скорость обгорания штыря предлагаемых конструкций в 2-4 раза ниже, чем прототипа. Уменьшение радиуса нижнего конца штыря предлагаемых конструкций происходит в 4 раза медленнее, чем у штыря-прототипа.

Судя по технико-экономическим показателям, снижение минимального расстояния штырь - нижняя граница анода и улучшение качества анода позволяют снизить падение напряжения на опытных электролизерах по сравнению с прототипом на 11-24 мв, расход анодной массы на 2-4 кг/т алюминия. При этом срок службы штырей увеличивается на 2-3 года, т.е. в 1,5-2 раза.

0

5

0

5

0

Формула изобретения

1. Анодный штырь алюминиевого электролизера, содержащий алюминиевую штангу, головку, стальной цилиндрическо-кони- ческий стержень, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы штыря, снижения расхода электроэнергии и анодной массы за счет улучшения качества анода путем более равномерного распределения удельной плотности тока в нижнем конце штыря, поверхность нижнего конца штыря выполнена криволинейной, выпуклой и плавно сопряжена с поверхностью конической части.

2. Штырь по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что поверхность нижнего конца штыря выполнена в виде полусферы, описываемой уравнением X2 + Y2 + Z2 R2, где R - радиус поперечного сечения штыря, проходящегося по линии пересечения конуса и основания полусферы; X, Y, Z - оси координат, причем Z - ось штыря с центром, лежащим на продольной оси штыря.

3. Штырь по п.1, отличающийся тем, что поверхность нижнего конца штыря выполнена в виде эллиптического параболоида вращения, описываемого уравнением XVp + Y /q Z, где Z 0. - вершина параболоида, лежащая в плоскости нижнего конца штыря на его продольной оси, р и q - полуоси параболоида.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к производству алюминия электролизом криолитно-глиноземных расплавов. Поверхность нижнего конца штыря выполнена криволинейной, выпуклой и плавно сопряжена с поверхностью конической части, Поверхность нижнего конца штыря может быть выполнена в виде полусферы или эллиптического параболоида вращения. Новым в устройстве является выполнение поверхности нижнего конца штыря криволинейной, выпуклой и плавно сопряженной с поверхностью конической части, а также выполнение поверхности нижнего конца штыря в виде полусферы или эллиптического параболоида вращения, 3 з.п.ф-лы, 1 -табл., 2 ил.

Примечание.- показаны средние значения падения напряжения в анодах по результатам измерений в течение.2.0 дней.

Редактор Л.Волкова

Составитель В.Деревягин

Техред М.МоргекталКорректор Л.Ливринц