СПОСОБ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТНОЙ АЛЮМИНИЕВОЙ ВАННЫ ГЛИНОЗЕМОМ Советский патент 1934 года по МПК C25C3/06 

Обычный метод получения металлического алюминия электролизом расплавленных солей глинозема и криолита заключается в том, что при прохождении тока через электролит глинозем разлагается на металлический алюминий, осаждающийся на катоде угольной футеровки ванны, и кислород на аноде - угольном стрежне различной величины и формы. Криолит является лишь растворителем глинозема.

Питание ванны глиноземом производится периодически через каждые 3-4 часа по мере израсходования его в ванне, причем добавление отдельных порций производится, судя по наступлению, так называемого, анодного эффекта - вспышки, сопровождающейся повышением напряжения в ванне.

Добавка обычно производится следующим образом. На застывшую корку электролита работающей ванны насыпают слой глинозема. При наступлении анодного эффекта, что указывает на израсходование глинозема, разбивают корку, которая вместе с глиноземом погружается в электролит.

Явления анодного эффекта, неизбежные при периодическом питании ванны, являются причиной большинства ненормальностей в ходе работы ее. Так, анодный эффект, сопровождающийся, как было указано, значительным повышением вольтажа, вызывает перегрев ванны и связанное с ним разложение криолита, появление металлического тумана и сопутствующее им образование карбида алюминия, натриевую болезнь и др. Все эти ненормальные явления приводят не только к значительным потерям энергии, сырья и металла, но и вызывают иногда необходимость остановки ванны на ремонт.

Изобретатели считают, что все указанные ненормальности в ходе работы ванны и потери энергии могут быть устранены при применении предлагаемого способа, предусматривающего непрерывное питание ванны глиноземом.

Для электролиза алюминия применяются угольные электроды, представляющие собою различным образом сформированные массы, состоящие из смеси твердых углеродистых материалов со связующими.

Единственной целью применяемых ныне электродов является питание ванны электрическим током. Электроды применяются либо сформированные из вышеуказанной массы и обожженные, либо непрерывно действующие типа Зодерберга. Обжиг последних производится в процессе работы в самой ванне, а непрерывность осуществляется наращиванием по мере расходования их.

Как обожженные, так и непрерывно действующие электроды отличаются существенными недостатками, характеризующимися тем, что они в процессе работы обгорают по наружной поверхности, увеличивая плотность тока на обгоревшей части, и вызывают часто необходимость откалывания обгоревшей части, что, в свою очередь, увеличивает удельный расход электродов и, в случае необожженных непрерывных электродов, обжиг их в ванне получается неравномерный по высоте электрода, а конусообразный с основанием по плоскости поперечного сечения и вершиной в центре электрода. Это уменьшает механическую прочность электрода и затрудняет подводку тока, требуя осуществления ее через обожженный конус и введения в конус токоподводящих штырей, ребер и тому подобных приспособлений.

По мнению изобретателей, характер работы электродов совершенно изменится, если применить тепловую изоляцию угольной массы электрода, что даст равномерный не конусообразный обжиг и защитит наружную поверхность электрода от обгораний.

На чертеже фиг. 1 изображает вид сбоку с частичным разрезом конструкции электрода, предназначенной для осуществления предлагаемого способа; фиг. 2 - то же, вид сверху с частичным разрезом, и фиг. 3-4 - то же, по другому варианту.

Предлагаемый метод непрерывного питания ванны осуществляется следующим образом. Смесь, состоящая из глинозема со связующим веществом и рассчитанная по весу на непрерывное питание ванны в соответствии с расходом токопроводящей угольной массы, образует тем или иным способом наружную питательную часть конструкции, любой формы и размеров, определяющихся условиями работы данной конструкции в ванне. Внутренняя токопроводящая часть заполняется смесью из твердых углеродистых материалов со связующим веществом.

Для осуществления предлагаемого способа изобретатели предлагают печь (фиг. 1, 2), в которой 1 - токопроводящая угольная масса; 2 - питательная смесь, состоящая из глинозема и связующего вещества; 3 - внутренний и наружный металлические (алюминиевые) кожуха; 4 - металлические (алюминиевые) стержни, соединяющие между собой внутренний и наружный кожуха; 5 - токопроводящие шины; 6 - кольцо швеллерного железа для подвешивания конструкции над электролитной ванной; 7 - механизм для подъема и опускания конструкции; 8 - площадка для обслуживания.

По мере расходования токопроводящей части и опускания вниз всей конструкции идет растворение глинозема и, следовательно, питание ванны. Непрерывность осуществляется постепенным наращиванием кожухов, а также наполнением этих кожухов питательной и токопроводящей массами по мере расходования их в ванне.

Наружная часть, выполняя основную функцию непрерывного питания ванны, является в то же время теплоизоляцией и защитой от обгорания наружной поверхности внутренней токопроводящей части конструкции.

Подводка тока может быть осуществлена с помощью металлических шин, приболченных к кожуху. При этом возможно увеличение общей амперной нагрузки ванны, так как питание ванны электрическим током будет осуществляться не только через токопроводящую часть, выполняющую функцию обычного угольного электрода, но и через скоксовавшееся связующее вещество питательной массы.

Непрерывное питание ванны глиноземом может быть осуществлено и в том случае, если токопроводящей частью служит обычный спрессованный и обожженный электрод.

На фиг. 3 и 4 изображены: 1 - нормальный спрессованный и обожженный угольный электрод - анод, 2 - отверстие для заливки токопроводящей штанги, 3 - питательная масса из смеси глинозема со связующим материалом, 4 - алюминиевый кожух, поддерживающий питательную массу.

В данном случае нет необходимости во внутреннем кожухе, так как ток подводится через тело обожженного электрода и через наружный кожух, что может быть легко осуществлено.

В предлагаемых конструкциях одновременно разрешаются следующие вопросы: непрерывное питание электролитной ванны глиноземом, чем достигается более спокойная и более экономичная работа, защита наружной поверхности токопроводящей угольной массы от обгорания, что оказывает влияние на уменьшение удельного расхода ее, и теплоизоляция токопроводящей угольной массы, что с одной стороны влияет на уменьшение тепловых потерь ванной и, следовательно, на увеличение выхода алюминия по энергии и, с другой, обеспечивает правильный не конусообразный обжиг внутренней токопроводящей массы.

Способ питания электролитной алюминиевой ванны глиноземом, отличающийся тем, что смесью из глинозема и связующего вещества заполняют кольцевое пространство между токопроводящим непрерывным угольным электродом и отстоящим на некотором расстоянии от него алюминиевым кожухом.