Электролизер для получения алюминия

 

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано на электролизерах с самообжигающимися анодами. Цель изобретения - снижение энергетических затрат, потерь сырья и улучшение условий вывода анодных газов из электролизера. Электролизер с самообжигающимся анодом включает анодное и катодное устройства, устройство для сбора анодных газов, установленное на кронштейне, и устройство для подачи сырья, установленное в нижнюю часть вертикального кармана. Вертикальный карман сформирован на боковой стенке анода и имеет опорную площадку с отверстием для установки устройства для подачи сырья. Устройство для формирования на боковой поверхности анода кармана может быть выполнено в виде закрытой с торцов сегментообразной трубы или вертикальной впадины. 3. з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано на электролизерах с самообжигающимися анодами. В настоящее время одной из главных проблем при электролитическом получении алюминия является проблема надежного и простого способа непрерывного и полунепрерывного питания электролизеров без значительных разрушений корки электролита, при котором поддерживается постоянная концентрация глинозема в электролите. Известен способ загрузки глинозема в алюминиевые электролизеры. Глинозем пневматически непрерывно подается из главного бункера в расходные бункеры электролизеров. Расходный бункер электролизера имеет двойное дно, причем внутреннее дно перфорированное. Горячие газы, отсасываемые из ванн, после сжигания подаются под перфорированное дно бункера и проходят сквозь слой глинозема, просушивая и подогревая его. Глинозем подается в электролизер через питающую трубу, запеченную в корке электролита, через которую его проталкивают в электролит механическими средствами. К недостаткам способа и устройства следует отнести ненадежность работы и то, что на его осуществление требуются значительные трудозатраты по техническому обслуживанию системы, т.к. анодные газы даже после их сжигания несут в себе большое количество смолистых веществ, забивающих всю пневмосистему и выводящих ее из строя. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для непрерывного питания глиноземом алюминиевых электролизеров. Питание глиноземом электролизеров любой мощности и независимо от типа анода заключается в том, что глинозем подается из расходного бункера через дозирующее устройство шнекового типа в вертикальную питающую трубу, установленную снаружи анодного кожуха. Однако такие электролизеры обладают следующими недостатками: значительные энергозатраты по введению сырья в электролизер, т.к. условия образования корки электролита по периферии анода всегда выше, чем в центральной его части; при загрузке сырья снаружи анодного кожуха удаление анодных газов из электролизера затрудняется, т.к перекрывается сечение подколокольного пространства, отчего ухудшаются технико-экономические показатели электролизеров; наблюдается повышенный унос глинозема с анодными газами. Целью изобретения является снижение энергетических затрат, снижение потерь, а также улучшение условий вывода анодных газов из электролизера при установке устройств для подачи сырья по периферии анодного кожуха. Поставленная цель достигается тем, что, в электролизере для получения алюминия, включающем самообжигающийся анод, заключенный в анодный кожух, катодное устройство, устройство для сбора анодных газов, установленное на кронштейне анодного кожуха, устройства для подачи сырья в электролизер, установленные снаружи анодного кожуха, стенки анодного кожуха снабжены устройствами для формирования на боковой поверхности анода вертикальных карманов, в нижнюю часть которых установлены устройства для подачи сырья в электролизер, а устройство для формирования на боковой поверхности анода вертикального кармана выполнено в виде закрытой с торцов сегментообразной трубы, закрепленной под кронштейном с внутренней стороны стенки анодного кожуха, либо выполнено в виде вертикальной впадины, обращенной вершиной в сторону анода и изготовленной непосредственно в стенке анодного кожуха по всей его высоте, причем сам вертикальный карман анода в зоне крепления кронштейна снабжен опорной площадкой, в которой выполнено отверстие для установки устройства для подачи сырья в электролизер. Техническая сущность заключается в следующем. Угольное тело анода в процессе своего формирования под действием высоких температур за счет закрытой с торцов сегментообразной трубы, закрепленной с внутренней стороны стенки анодного кожуха, или за счет вертикальной впадины, обращенной в сторону анода и изготовленной непосредственно в стенке анодного кожуха по всей его высоте, образует на боковой поверхности анода в месте контакта с расплавом открытый карман, окруженный с трех сторон раскаленным угольным телом. В этой зоне всегда поддерживается высокая температура и условия для образования корки электролита в этом месте резко снижены. Установленное в эту зону устройство для подачи сырья, требует меньше затрат энергии для разрушения корки электролита, кроме того, сырье поданное в зону, закрытую с трех сторон, меньше уносится с анодными газами, а также создаются условия для хорошего отвода анодных газов из подколокольного пространства. Гидродинамические процессы по периферии анода, в том числе и в зоне кармана, настолько высоки, что сырье, попав в эту зону, разносится и растворяется в электролите по всему объему катодного пространства. На фиг. 1 показан общий вид анодного устройства сверху; на фиг. 2 - электролизер с вертикальным карманом в аноде, который выполнен при использовании сегментообразной трубы; на фиг. 3 электролизер с вертикальным карманом, выполненным за счет впадины, изготовленной в анодном кожухе; на фиг. 4 сегментообразная труба. Электролизер для получения алюминия с самообжигающимся анодом 1 состоит из анодного устройства 2, катодного устройства 3, устройства для сбора газов 4, установленного на кронштейне 5, устройства 6 для подачи сырья с системой 7 подвода сырья, которое установлено в нижнюю часть кармана 8 анода 1. Вертикальный карман в зоне крепления кронштейна на анодном кожухе 9 снабжен опорной площадкой 10, в которой выполнено отверстие, для установки в него устройства для подачи сырья. В месте расположения впадины 11, выполненной в стенке анодного кожуха, по его высоте установлены элементы жесткости 12, усиливающие анодный кожух. Для формирования кармана на боковой поверхности анода может быть использована закрытая с торцов сегментообразная труба 13, закрепленная с внутpенней стороны стенки анодного кожуха. Устройство работает следующим образом. За счет сегментообразной трубы 13 или впадины 11 анодного кожуха 9, обращенных в сторону анода 1, происходит формирование вертикальных карманов 8 на боковой поверхности анода. В нижней части анода образуется полость, окруженная стенками раскаленного угольного анода, в которой не образуется электролитной корки. Глинозем из системы 7 поступает в устройство 6 для подачи сырья. В дальнейшем глинозем под действием рабочего органа поступает в расплавленный электролит, окруженный карманом 8, где условия для образования прочной корки нет, т.к. температура в этой зоне значительно выше, чем в целом по периферии анода. В дальнейшем глинозем подхватывается токами электролита, растворяется и разносится по всему объему катодного пространства 2. Углы анодного кожуха 9 в месте расположения впадины 11 сопряжены для ликвидации осыпания углов анода. Форма выполнения устройства в виде закрытой с торцов сегментообразной трубы выбрана из условий обеспечения (сохранения) прочности тела угольного анода. При такой форме поверхность вертикальных карманов угольного кожуха не разрушается. Электролизер для получения алюминия позволяет: снизить энергетические затраты по вводу сырья в электролизер, т. к. условия образования корки электролита в кармане анода минимальные; снизить потери сырья (глинозема при его загрузке) благодаря снижению условий для его уноса с анодными газами; улучшить условия вывода анодных газов из электролизера, т.е. подколокольное пространство электролизера не перекрывается ни устройством для ввода сырья, ни самим сырьем; в целом упростить конструкцию электролизера; повысить надежность работы устройства по доставке сырья в электролизер.

Формула изобретения

1. Электролизер для получения алюминия, содержащий самообжигающийся анод, заключенный в анодный кожух, катодное устройство, устройство для сбора анодных газов, установленное на кронштейне анодного кожуха, устройства для подачи сырья в электролизер, установленные снаружи анодного кожуха, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, снижения потерь сырья, а также улучшения условий вывода анодных газов из электролизера при установке устройств для подачи сырья по периферии анодного кожуха, стенки анодного кожуха снабжены устройствами для формирования на боковой поверхности анода вертикальных карманов, в нижнюю часть которых установлены устройства для подачи сырья в электролизер. 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что устройство формирования на боковой поверхности анода вертикальных карманов выполнено в виде закрытой с торцов сегментообразной трубы, закрепленной над кронштейном с внутренней стороны стенки анодного кожуха. 3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что устройство для формирования на боковой поверхности анода вертикальных карманов выполнено в виде вертикальной впадины, вершиной обращенной в сторону анода и изготовленной непосредственно в стенке анодного кожуха по всей его высоте. 4. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что вертикальный карман анода в зоне крепления кронштейна имеет опорную площадку, в которой выполнено отверстие для установки устройства для подачи сырья в электролизер.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4