Анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом

 

I. АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИ ТОКОПОДВОДОМ, включающее угольное тело анода, стальрюй кожух, штыри и теплопроводящие вертикальные металлические пластины, отличающееся тем, что, с целью повышения качества анода и снижения расхода углеродистого сырья, пластигш выполнены с переменной толщиной, причем отношение площади максимального торцового сечения к площади минимального торцового сечения составляет 1,10-10, пластины установлет, по периферии угольного тела анода так, что большие их грани расположены вдоль стенок кожуха, а величина зазора между торцовыми гранями соседних пластин составляет 1-3 полусуммы толщин этих торцов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Оз ю

РЕСПУБЛИК ае а>

З(Я) С 25 С 3 12

l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЗФ

;(2 1) 3480705/22-02 (22) 05.08.82 (46) 15.09.84. Бюп. N - 34 (72) M.К. Кулеш, А. А.Дмитриев, В.И. Савинов, В.P.Крутько и С.П.Соляник (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (53) 669.713.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N -737504, кл. С 25 С 3/12, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 985152, кл. С 25 С 3/12, l981. (54)(57) 1. АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО

АПКИИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ВЕРХНИМ

ТОКОПОДВОДОМ, включающее угольное тело анода, стапьной кожух, штыри ,и теплопроводящие вертикальные металлические пластины, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения качества анода и снижения расхода .углеродистого сырья, пластины выполнены с переменной толщиной, причем отношение площади максимального торцового сечения к площади минимального торцового сечения составляет 1,10 — 10, пластины установлены по периферии угольного тела анода так, что большие их грани расположены вдоль стенок кожуха, а величина зазора между торцовыми гранями соседних пластин составляет 1-3 полусуммы толщин этих торцов.

1113428

2. Устройство по п. 1, о т л и аающе еся тем, чтопластины установлены на расстоянии от коЙзобретение относится к цветной мет аллур гии, в частности к электро литическому производству алюминия, ) к конструкции анодного устройства алюминиевого электролизера. 5

Известно анодное устройство электролизера для получения алюминия, выполненное в виде размещенных снаружи анода тепловых труб, соединенных с нагнетательной воздушной магистралью (l) .

При использовании теплоносителя для подогрева периферии анода увеличивается расход электроэнергии и возрастают затраты на изготовление магистрали и анодного кожуха.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является анодное устройство алюминиевого электролизера с верхним токоподводом включающее угольное тело анода, стальной кожух, штыри и этилпроводящие вертикальные металлические пластины f2) .

Недостатком данного технического

25 решения являегся низкое качество анода и большой расход углеродистого сырья.

Цель изо5pетения — повышение качества анода и снижение расхода углеродистого сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в анодном устройстве алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающем угольное тело 35 анода, стальной кожух, штыри и теплопроводящие вертикальные металлические пластины, пластины выполнены с переменной толщиной, причем отноше— ние площади максимального торцового сечения к площади минимального торцового сечения составляет 1,1 — 10, пластины размещены по периферии угольного тела анода так,что большие их грани расположены вдоль сте- 45 нок кожуха, а величина зазора между торцовыми гранями соседних пласжуха, отношение которого к полусум. ме максимальной и минимальной тол. щин саст авля ет 1/10-! О. тин составляет 1-3 полусуммы толщин этих торцов.

Кроме того, пластины установлеHbl на расстоянии от кожуха, отношение которого к полусумме максимальной и минимальной толщин составляет

1/10-10.

При отношении площади максимального торцового сечения пластины к площади минимального торцового сечения меньшем 1,1 нецелесообразно из— готавливать пластины с различной толщиной, поскольку нагрев верхних периферийных слоев неодинаковый либо черезмерный в центральных зонах у продольных стенок анодного кожуха, либо недостаточный в торцовых и угловых зонах. Если указанное отношение более 10, то на участках анода с тонкими пластинами масса около кожуха размягчается не полностью. Толщина одной пластины по ее длине может быть различной (например, на одном конце пластины этот размер может достигать 35-40 мм, а на противоположном 10-15 мм). В этом случае, когда толщина каждой пластины одинакова, применяются несколько типов пластин, отличающихся друг от друга по указанному размеру, так, в угловых зонах анода устанавливают пластины с большей толщиной, чем в центральных зонах у продольных стенок кожуха. Минимальная толщина пластин может составлять порядка 0,5 см, более тонкие пластины деформируются и не обеспечивают достижение необходимых результатов по нагреву верхних слоев массы. Чем толще пластина, тем больше переносится тепла от нижних более нагретых слоев анода к верхним. Однако увеличение толщины пластины более 5 см нецелесообраз— ио в связи с тем, что при больыой металлоемкости устройства нагрев верхних слоев будет черезмерным, а

1113428

20 чается.

Для того, чтобы получить наи— больший экономический эффект при реализации предложенного техническо—

ro решения, теплопроводящие пластины, устанавливаемые по периметру анода, должны отличаться по высоте в зависимости от того, в какой зоне они расположены. Высота пластин в угловых и торцовых зонах должна быть больше, чем у продольных стенок кожуха1 в то же время пластины, установленные в углах, могут быть толще, чем в любой другой зоне.

Металлические пластины заглубляют в жидкую массу полностью или настолько, чтобы расстояние от их верхней кромки до поверхности анода не превышало 3-5 см, в противном случае существенно возрастут теплопотери открытой частью пластин, а углеродистая масса у кожуха размягчаться не будет. распределение пека по периферии неравномерным.

Толщина пластин должна увеличиваться в направлении от середины стенок кожуха к углам. Это обеспечивает одинаковую степень нагрева верхних слоев массы, расположенных у кожуха, по всему периметру анода.

Если величина зазора между тор- 10 цовыми гранями соседних пластин мень ще полусуммы толщин этих торцов, то затрудняется установка пластин и не рационально используется металл. При з азоре, превышающем полусумму толщин противолежащих торцов рядом находящихся пластин более чем в три раза, между торцовыми гранями появляется слой застывшей анодной массы.

В случае, когда отношение расстояния между пластинами и стенками кожуха к полусумме максимальной и минимальной толщин пластин меньше 1/10, заметно возрастают

25 потери тепла через стенки кожуха и снижается эффективность работы уст— ройства. Когда указанное отношение больше 10, слой массы между кожухом и ппастинами полностью не размяг30

Расстояние от нижней кромки гластин до поверхности конуса спекания составляет не менее 5-7 см, так как при меньшем расстоянии в случае каких-либо нарушений технологического режима пластины могут запечься в обожженную часть анода.

На фиг. 1 изображено анодное устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 — то же, вид сверху.

Анодное устройство состоит из угольного тела анода, включающего спеченную часть 1, жидкий слой анодной массы 2 и находящегося в стальном кожухе 3. В жидкую массу 2 установлены токоподводящие штыри 4,, металлические ребра 5 для охлаждения жидкой части в центральной зоне,. а также вертикально расположенные в массе алюминиевые пластины 6, которые прикреплены к кожуху 3. При монтаже пластины прикрепляют к кожуху с помощью специальных крючьев (скоб).

Длина пластин 150 мм, высота 500 мм, толщина каждой пластины возрастает в направлении от осей к углам анода и составляет около продольных стенок кожуха 10 мм, у торцовых стенок

15 мм, в углах 20 мм. 11/ирина зазора между кожухом и пластинами, расположенными у продольных и торцовых стенок, 20 мм, в угловых зонах

30 мм.

В результате использования устройства температура верхних слоев массы вблизи кожуха повышается от

50 до 130 С, что обеспечивает равномерное распределение пека по зонам анода, приводит к увеличению высоты конуса спекаиия по периферии, сокращает количество протоков пека в электролит, улучшает качество боковых граней анода, снижает расход углеродистого сырья и технологической электроэнергии.

При использовании данного технического решения улучшается качество анода и сокращается расход анодной массы на 14 кг на т алюминия, а также снижается падение напряжения в электролизере и расход технологической электроэнергии на

150 кВт.ч íà l т алюминия.

1113428

Со ст авит ел ь А. Св ер гуненко

Техред А.Ач

Редактор ТВеселова

Корректор Е .Сирохман

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6534/22 Тираж 632

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5