Алюминиевый электролизер

 

Изобретение относится к устройствам , применяемым при производстве алюминия, в частности к конструкции электролизера. Цель изобретения - увеличение срока службы электролизера за счет увеличения толщины гарниссажа. Углеграфитовые боковые плиты устанавливают на теплоизоляционную футеровку так, чтобы с внутренней стороны ванны боковые плиты образовали между собой двугранный угол, разный 0,52-2,1 рад. Наличие шероховатости , появляющейся в результате установки боковых плит под углом, снижает скорость циркуляции расплава в пограничной зоне борта ванны, что способствует появлению устойчивого гарнисажа и настыли. С ростом толщины гарниссажа и настыли уменьшается температура наружной поверхности бортовой стенки, увеличивается его стойкость, тем самым увеличивается срок службы электролизера и улучшаются технико-экономические показатели . 2 ил., 1 табл. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!)5 С 25 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТ!-!РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СС (21) 4483845/02 (22) 19.09.88 (46) 07.0! 91. Бюл. Р 1 (71) Красноярский политехнический институт (72) Г.А. Потылицын (53) 669. 713. 72 (088.8) (56) Производство алюминия. Справочник металлурга по цветным металлам.

М, Металлургия, 1971, с. 204-206. (54) АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТ РОЛИ ЗЕР (57) Изобретение относится к устройствам, применяемым при производстве алюминия, в частности к конструкции электролизера. Цель изобретения— увеличение срока службы электролизера за счет увеличения толщины гарниссажа, Углеграфитовые боковые плиИзобретение относится к устройствам, применяемым при производстве алюминия, в частности к конструкции электролизера, Целью изобретения является повышение срока службы электролизера за счет увеличения толщины гарниссажа.

На фиг.! изображен электролизер, поперечный разрез," на фиг.2 - разрез

А-А на фиг,1, Алюминиевый электролизер содержит анодные углеродистые блоки 1, углеграфитовые подовые блоки 2, катодные стержни 3, теплоизоляционный цоколь

4, периферийные швы 5, боковые стенки катодного кожуха 6, углеграфитовые боковые плиты 7 и соединительные цилиндрические шпонки 8 из углеродной массы, Шахта ванны электролизера заты устанавливают на теплоизоляционную футеровку так, чтобы с внутренней стороны ванны боковые плиты образовали между собой цвугранный угол, равнь|й 0.52-2,1 рад. Наличие шероховатости, появляющейся в результате установки боковых плит под углом, снижает скорость циркуляции расплава в пограничной зоне борта ванны, что способствует появлению устойчивого гарнисажа и настыли. С ростом толщины гарниссажа и настыли уменьшается температура наружной поверхности бортовой стенки, увеличивается его стойкость, тем самым увеличивается срок службы электролизера и улучшаются технико-экономические показатели. 2 ил,, 1 табл. полнена расплавленным алюминием 9 и криолито-глиноземным расплавом 10 (электролитом).

На теплоизоляционный цоколь 4 укладывают углеграфитовые подовые блоки

2 с катодными стержнями 3. Углеграфитовые боковые плиты 7 устанавливают на теплоизоляционную футеровку, С внутренней стороны ванны боковые плиты образуют между собой двугран — ный угол, равный 0,52-2,1 рад, Боковые плиты соединяют между собой цилиндрической шпонкой 8 из углеродной массы, Производят набивку межблочных и периферийных швов, монтаж анодного и катодного узла. В процессе обжига и пуска электролизера в шахту ванны заливают расплавленный алюминий, подключают электролизер к серии и на-.

1618784 плавляют криолито-глиноземный расплав.

Влияние шероховатости на боковой углеграфитовый футеровке, образуемой боковыми плитами, на скорость циркуляции расплава в пограничной зоне борта ванны на рост толщины гарниссажа и настыли изучали экспериментально на электролизере с обожженными анодами на силу тока 6 кА, Испы тывали пять вариантов конструкции электролизеров, в которых с внутренней стороны ванны боковые плиты образуют между собой двугранный угол, равный 0,40, 0,52, 1,57 2,10 и

2,50 рад.

Продолжительность каждого опыта составляла 2 месяца. Толщину. гарниссажа и настыли измеряли непосредственно набором щупов, а также рассчитывали косвенно по температуре наружной поверхности бортовой стенки, Коэффициент теплоотдачи от расплава к стенке измеряли по скорости намерзания гарниссажа на поверхности охлаждаемой трубки, погруженной в расплав пограничной эоны бортовой футеровки ванны. Скорость циркуляции расплава алюминия в пограничной зоне измеряли по скорости растворения железного стержня, Результаты экспериментов представлены в таблице, В качестве базового объекта при- нят известный электролизер. . Как видно из таблицы, наличие шероховатости на внутренней стороне бортовой углеграфитовой футеровки ванные, создаваемой боковыми плита- 40 ми, позволяет уменьшить скорость циркуляции расплава алюминия, снизить коэффициент теплоотдачи от расплава .к боковой стенке, увеличить среднюю толщину гарниссажа и настыли. С рос.том толщины гарниссажа и бортовой настыли уменьшается температура наружной поверхности бортовой стенки, Наибольшие технико-экономические показатели имеют электролизеры, у ко торых боковые плиты образуют между собдй двугранный угол, равный 0,522,10 рад.

Нижний предел двугранного угла, равного 0,52 рад, ограничивают тем, что с уменьшением угла пограничная зона распадается на два слоя, В нижнем слое на глубине впадины циркуляция расплава отсутствует, В верхнем слое вблизи вершины выступа формируется зона с интенсивной циркуляцией. Дробление потока на слои с различной интенсивностью циркуляции расплава оказывает влияние на образование гарниссажа. Углеграфитовая футеровка в зоне выступов не защищена гарниссажем и бортовыми настылями и поэтому подвергается эрозии, снижается срок службы электролиэера и его технико-экономические .показатели.

Верхний предел двугранного угла, равный 2,10 рад, ограничивают тем, что с увеличением угла поток, равномерно омывая боковую поверхность футеровки, не переходит в спокойное состояние, В результате чего на внутренней стороне боковой стенки ванны не образуются застойные зоны с малой скоростью циркуляции расплава.

На стенках ванны формируется неустойчивый гарниссаж и бортовые настыли. Отсутствие защитного гарниссажа и бортовой настыли разрушает футеровку.

Таким образом, наличие шероховатости на внутренней стороне бортовой углеграфитовой футеровки ванны, создаваемой боковыми плитами, позволяет обеспечить устойчивый гарниссаж и бортовые настыли, тем самым увеличить срок службы электролизера и улучшить его технико-экономические показатели.

Формула изобретения

Апюминиевый электролизер, содержащий ванну, футерованную углеграфитовыми прямоугольными боковыми плитами, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы электролизера за счет увеличения толщины гарниссажа, футеровочные боковые плиты установлены под углом 0,522,10 рад. 618784

Известный

Свойства электролиэер

1,5?

Скорость цирку-. ляции алюминия, м/с

0,09

0,06

0,09

685

420

230

130

680

О, 028

0,302

0,029

210

180

115

208

964

962

960

961

964. 96 7

4,75

4,55

4,35

4,60 4,40

4,74

Выход алюминия по то ку

83 3

86,0

88,0

87,0

84,0

83,4, Выход по энергии, г/кВт:ч

59,0

63,4

67,6

64,1

61,4

59,0

Коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м С)

Средняя толщина гарнисcaæà, м

Температура наружной поверхности бортовой о стенки, С, Температура электролита, С

1 Среднее напряжение, В

Предлагаемый электролизер

Двуграннь и угол между боковыми плитами, рад

0,.40 0,52 2,!О 2,50

0,002 О, 006 0,01

О, 175 О, 090 0,065

1618784

Составитель Е.Теренин

Техред М.Дидик

Корректор Л. Пилипенко

Редактор Н.Рогулич

Заказ 24 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101