Анодный расходуемый токоподвод электролизера для получения алюминия Советский патент 1981 года по МПК C25C3/16 

(54) АНОДНЫЙ РАСХОДУЕМЫЙ ТОКОПОДВОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

, , 1

Изобретение относится к оборудованию электролитического производства, в частности к конструкции анодного устройства алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. .

Известен токоподвод к самообжигающемуся аноду, который расходуется в процессе электролиза перемещаясь вместе с анодам по мере его сгорания Г1.

Такие токоподводы, выполненнью например, из алюминия в виде штырей, решетки, сетки или труб, устанавливают вертикально., поэтому под ними от подсшвь анода до изотермы, соответствугацей температуре плавления металла, образуются полости, следовательно,площадь контакта скоксовавшайся части анода Ч: токоподводом невелика. Охлаждение трубчатых токоподвод ов воздухом, пропускаемым внутрь, или покрытие иэ защитным слоем, например углеродистой массой, не обеспечивает значительного увеличения контактной поверхности и заметного снижения расхода электроэнергии, в то время как трудозатраты при этом возрастают.

Известен анодный токоподвод алю-;миниевого электролизера, имеющий вертикальный стержень, выполненный из алюминиевого порошка и пудры, с токоотводами, которые расположены под углом к его оси 2.

Указанное техническое решение неэффективно в связи с тем, что во время работы электролизера после

10 расплавления токоподвода- в иоде образуется большое количество направленных вверх полостей, которые ухудшают качество анода и увеличивают падение напряжения. Изготовление 15 анодных токоподводов из алюминиевых порошка и пудры связано с большими трудозатрами.

Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии и трудозатрат, 20 повышение стабильности технологического режима электролизера за счет выравнивания высоты конуса дпеканйя и улучшения качества анодов..

Эта цель достигается тем, что 25 анодный расходуемый токоподвод алюминиевого электролизера, состоящий из наращиваемозго- вертикального элемента, подключенного к шинопроводу, дополнительно снабжен горизонталь30ным элементом, жестко соединенным с вертикальным элементом и расположенным параллельно продольной или поперечной оси электролизера. Жесткое соединение элементов обеспечивает их взаимноперпендикулярноё расположение при установке в анод и последующем запекании. Токоподводы размещают параллельно друг дру ipy таким образом, что вертикальные элементы образуют один или нескольк поперечных и продольных рядов; прич устанавливают их по нескольким гори зонтам. Для того, чтобы уменьшить количе ство образующихся микротрещин в ано де при его усадке и тепловом расширении токоподвода, горизонтальный элемент выполняют полым по всей его длине или на отдельных участках. Горизонтальный элемент и нижнюю часть вертикального элемента до изо .термы.его плавления выполняют с поперечным сечением от 10 до 30000 мм причем предусматривают переменное сечение на отдельных участках элемента или по всей его длине, например, изготавливают в виде тающего стержня. С целью снижения трудозатрат и экономии металла вертикальный элемент прикрепляют к рдному из концов или к середине горизонтального элемента. Хотя при необходимости, напр мер, для удобства обслуживания анод ного устройства, возможно присоединение к одному горизонтальному элементу двух и более вертикальных эле ментов. Для обеспечения рационального ра мещения шинопроводов, несущих конструкций, механизмов подъема анода и т.п. вертикальный элемент располагают так, что его продольная ось делит горизонтальный элемент на две неравные части, при этом отношение меньшей части к большей устанавлива в пределах от 0,001 до 0,999. Если это отношение 0,001 или 7 0,999,то размещение узлов анодного устройств будет аналогичным тому/ какое имеют в случае прикрепления вертикального элемента к одному из концов или к середине горизонтального. . Продольная ось вертикального эле мента предлагаемого токоподвода смещена относительно ближайшего кон горизонтального элемента на расстоя ние С, а продольная ось последнего относительно нижнего конца вертикального элемента на расстояние О; причем отношение устанавливгиот в .пределах от 0,005 до 0,7, которые обеспечивают надежную работу токоподвода даже в том случае, когда вертикальный элемент установлен вплотную к анодному кожуху. При от ношении 0,005 токоподвод не надежен в работе, т.е. происходит преждевременное нарушение контакта между вертикальным и горизонтальным элеменQтами. Если р 0,7, то значительно увеличивается падение напряжения в аноде и возможность образования неровностей на его подошве. Элементы токоподвода выполняют в виде полосы, швеллера, двутавра, уголка,.трубы или стержня, поперечное сечение которого имеет форму круга или его части, эллипса, сег-мента, треугольника, параллелограмма,многоугольника. Токоподвод изготавливают цельным или разборным из отдельных секций, которые собирают перед установкой его в анод. Для упрощения технологии производства токоподводов участок, соединяквдий горизонТсшьный и вертикальный элементы,выполняют с различной конфигурацией, например в виде дуги или прямоугольного уступа. При установке токоподвода его нижнюю часть погружают в жидкую фазу анода до упора горизонтального элемента в конус спекания. В дальнейшем горизонтальный элемент постепенно приближается к подошве анода, а затем вместе с нижней частью вертикального элемента вытекает в электролит. После этого верхнюю часть токоподвода, выступающую нощ конусом спекания анода, удаляют. Для того, чтобы облегчить операцию извлечения выступающей части токоподвода, площадь его поперечных сечений вблизи поверхности конуса спекания должна быть меньше плетцади сечений, расположенных выше. Вместо израсходованного токоподвода устанавливают очередной, и цикл повторяется. При работе электролизера по мере расходования анода и приближения горизонтального элемента к подошве вертикальный элемент наращивают,используя его одновременно и для подвески анода. Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известными анодными расходуемыми токоподводами следующие преимущества: снижается падение напряжения в аноде, улучшается качество анода, повышается стабильность технологического режима, уменьшаются трудозатраты и выделение вредных веществ в атмосферу электролизного корпуса. Внедрение предлагаемого технического решения позволяет снизить падение напряжения б аноде и расход технологической электроэнергии не менее чем на 300 кВт ч на 1 т алюминиясырца по сравнению с величиной, этого показателя .цля электролизеров,оснащенных известными анодными расходу мыми токоподводами. Годовой экономический эффект в расчете на 1 электролизный xoisnyc составляет /v 70 тыс.руб. Формула изобретения 1.Анодный расходуемый токоподв электролизера для получения алюминия, состоящий из наращиваемого ве тикального элемента, подключенного анодной распределительной шине, о личающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнер гии и повышения стабильности работ электролизера, токоподвод снабжен горизонтальным элементом, жестко с диненным с вертикальным. 2.Токоподвод по п. 1, о т л итчающийся тем, что горизонтальный элемент выполнен переменного сечения, уменьшающегося по дл не от места соединения с .вертикаль ным элементом; 3.Токоподвод по П.1, о т л ичаюо1ийся. тем, .что горизонтальный элемент частично или полнос выполнен полым. 4.Токоподвод по П.1, о т л ичающийся тем, что вертикальный элемент расположен так, что его соединение с горизонтальным элементом делит длину последнего на части, находящиеся в отношении от 0,001 до 0,999. 5.Тойоподвод, по П.1, о т л ичающийся тем, что продольная ось вертикального элемента смещена относительно ближайшего конца горизонтального элемента, а продольная ось горизонтального элемента смещена относительно нижнего конца вертикального элемента, причем отношение величины смещения находится в пределах от 6,005 до 0,7. 6.Токоподвод по П.1, отличающийся тем, что отношение . длины горизонтального элемента к длине или ширине анода устанавливают в пределах от 0,03 до 0,99. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 537130, кл. С 25 С 3/16,1977. 2.Авторское свидетельство СССР 572536, кл. С 25 С 3/16, 1977.