Анодное устройство алюминиевого электролизера

 

АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА с самообжигающимся анодом, включающее стальной кожух и металлические теплопроводящие элементы в виде пластин с отверстиями , выступами по периферии и выемкой на одной из больших сторон, отличающеес тем, что, с целью снижения расхода анодной массы, потерь электроэнергии и улучшения качества анода, теплопроводящие элементы установлены вплотную к анодным штырям и расположены в торцовых частях анода выступами вниз, а в центральной части - вверх. СЛ СП О сд со k (Риг,7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1145059

4(sp С 25 С 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3638952/22-02 (22) 11.07.83 (46) 15.03.85. Бюл. № 10 (72) В. Ф. Аносов, В. Н. Дерягин, Ю. Д. Лозовой, Н. И. Бубнов и Е. Н. Максютов (71) Иркутский филиал Всесоюзного ордена Октябрьской Революции научно-исследовательского и проектного института алюминиевой,магниевой и электродной промышленности и Иркутский алюминиевый завод (53) 669.713.72 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 278124, кл. С 25 С 3/12, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 1013517, кл. С 25 С 3/12, 1976. (54) (57) АНОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА с самообжигающимся анодом, включающее стальной кожух и металлические теплопроводящие элементы в виде пластин с отверстиями, выступами по периферии и выемкой на одной из больших сторон, отлича ощеес тем, что, с целью снижения расхода анодной массы, потерь электроэнергии и улучшения качества анода, теплопроводящие элементы установлены вплотную к анодным штырям и расположены в торцовых частях анода выступами вниз, а в центральной части — вверх.! 4505!) Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к анодным устройствам алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами.

Известно анодное устройство алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, помещенным в стальной кожух, содержащее металлические теплоотводяшие элементы в виде ребер, закрепленных в верхней части кожуха и частично погруженных нижними концами в жидкую анодную массу. В известном устройстве для снижения теплоотдачи от периферийной зоны анода теплоотводящие ребра по краям в верхней кромке имеют вырезы и косые срезы снизу.

Теплоотводящие ребра закреплены на кожухе с возможностью изменения положения по высоте и расположены в промежутках между поперечными рядами анодных штырей.

Для выравнивания уровня жидкой анодной массы по площади анода в ребрах выполнены отверстия для перетекания ее (!).

Однако расположение теплоотводящих ребер и конструктивные элементы ребер при формировании анода наибольший отвод тепла осуществляют от центральной зоны жидкой анодной массы и не дают возможности для выравнивания температуры по всему объему жидкой анодной массы направления теплового потока от центральной зоны анода к периферии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является анодное устройство алюминиевого электролизера с самообжигаюшимся анодом, включающее стальной кожух и металлические теплопроводящие элементы в виде пластин с отверстиями, выступами по периферии и выемкой на одной из больших сторон (2) .

Недостатком известного технического решения является низкое качество анода, большой расход анодной массы и потери электроэнергии.

Целью изобретения является снижение расхода анодной массы, потерь электроэнергии и улучшение качества анода.

Поставленная цель достигается тем, что в анодном устройстве алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, включающем стальной кожух и металлические теплопроводящие элементы в виде пластин с отверстиями, выступами по периферии и выемкой на одной из больших сторон, теплопроводящие элементы установлены вплотную к анодным штырям и расположены в торцовых частях анода выступами вниз, а в центральной части — вверх.

Такое выполнение устройства обеспечивает дифференцированный отвод и распределение тепла в жидкой анодной массе, а также выравнивание токораспределения между анодными штырями и по телу анода.

Так, погруженные в центральной части анода в жидкую анодную массу выступами

1О

21 зо

- о

l3верх-теп.и отводящие П-образные и IBcTHны направляют поток тепла от центра анода к периферии и, тем самым разогревают ееВ торцовых частях анода теплоотводящие П-образные пластины, погруженные в жидкую анодную массу выступами вниз, передают тепло от более разогретых нижерасположенных слоев жидкой анодной массы, прилегающих к конус спекания к вышерасположенным, разогревают их и равномерно распределяют тепло в торцовых частях анода. Кроме того, контактирование каждой из теплоотводящих П-образных пластин, расположенных в промежутках между поперечными рядами анодных штырей по крайней мере с двумя анодными штырями выравнивает токораспределение между штырями и в теле анода, что в свою очередь способствует снижению градиента температур между периферийными и центральными зонами поверхностных слоев жидкой анодной массы.

На фиг. 1 показано устройство, вид cIIcpxy; на фиг. 2 — разрез A — -Л на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б- — Б на фиг. 1.

Лнодное усTpoHcTBo cocToHI нз шон.щенного в стальной кожуx самообжигающегося из жидкой анодной массы анода 2, подразделяющегося по высоте на жидкук 3 и тверду o спеченную 4 фазу. В верхней части кожуха установлены с возможностью вертикалы ого перемещения с помощью узла крепления 5 теп.нютводяшие пластины 6.

Теплоотводя цие пластины 6 выполнены из высокотепло роводного металла, например алюминия, и имеют П-образную форму. Для перетекания жидкой 3 фазы анодной массы и выравнивания ее уровня по площади анода 2, теплоотводящие пластины 6 имеют отверстия

7 прямоугольной или любой другой формы.

Теплоотводящие П-образные пластины 6 установлены в промежутках между поперечными рядами анодных штырей 8 и контактируют с анодными штырями одного ряда или с анодными штырями смежных рядов.

В торцовых частях анода 2 П-образные пластины 6 установлены выступами вниз.

Устройство работает следующим образом.

Тепло, выделяющееся в процессе электролиза, разогревает жидкую фазу 3 самообжигающегося анода 2. Теплоотводяшие

П-образные пластины 6, погруженные в центральной зоне анода 2 в жидкую анодную массу выступами вверх, направляя тепловой поток от более нагретых частей пластин (контактирующих со штырями. вокруг которых масса нагрева более всего) к менее нагретым, выступающим над уровнем поверхности жидкой анодной массы, снижают температуру поверхности ее в центральной зоне анода на 30-40 С и повышают температуру периферийной зоны на 20-30 "С.

Величину теплоотвода регулируют в зависимости от температуры поверхности кид114505(1

> ! ((>(ЕК Г (1)!jз1j1.() м(хc+! > > (1, :>!

L .ельное >(;(. ктр

»и, !, тивлеш(е

38,9

5(). 5

396

350 мi

М2

49

26

29

3,2

10,7

10,4

600-590

580-575

585-574

575-567

580 пекового

>(()ll «Н(, ДНОН Х!«ССl>I 1.1 > ()11НОИ 1!ОГРХ Ж HHH

П-обр«зных 1(л()стнп.

Теплоотводящие 11-ооразные пластины 6, погружаемые в торцовых з(гн«х анода в жидкъK) анолну1о м<1сс Bhl(. T> п«мп вниз отводят тепло ()T более р«грстых нижних слоев к жидкой анодной массе, прилегающих к зоне конуса спекания к менее разогретым верхним новеpxHocTHhDI слоям, разогревают их до 80-100 С и равномерно распределяют тепло в торцовой зоне анода.

Теплоотво (ящие Il-образные пластины 6. контактируя с токоподводящими анодными штырями 8, равномерно распределяют ток между штырями, способствуя выравниваник) температуры поверхности ЖЛМ по всей площади анода. Кроме того, равномерное токораспределение оказывает также боль/ шое влияние на формирование анода, особенно в торцовых участках анода, где конус спекания р«с)п)ложен ниже, чем в центре. .1;)«кт(ри(,1:1>1:.:, Нс

:-::1111! О1 О;! 1»

Механическая про 11(ост кг/см2

Окисляемость в токе СО

Осыпаемость в токе СО. мг см2.Ч

Распределение тока по штырям, 7. (отклонение от среднего значения) Расход анодной массы при использовании, кг/т, кокса: нефтяного

Так за счет того, что торцовыс анодные (птыри несут большую нагрузку, конус спекания в Top îâûõ участках анода повышается на 25-30 см. В результате по всему сечению скоксовавшейся части анода стабилизируются физико-механические свойства. что также повышает качество анода (см. таблицу) и на — 30 МВ снижается перепад напряжения в аноде.

Снижение перепада напряжения в аноде на 30 МВ уменьшает потери электроэнергии до 100 кВт.ч/т.

Одновременно с этим, за счет выравнивания температурного поля ЖАМ по сравнению с прототипом на 10% снижается удельная электропроводность, íà 120 общая разрушаемость анода и на 4 % снижается расход анодной массы.

Таким образом, при использовании изобретения снижается расход анодной массы и потери электроэнергии, а также улучшается качество анода.

По предлагаемому тех-! Прототип : ническому решению

1145059

b-б

Фиг. 3

Составитель И. Шамарина

Редактор.М. Товтин Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 1125/22 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб:, д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4