Электролизер с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом для получения алюминия

 

Изобретение относится к .электролитическому производству алюминия и может быть использовано на электролизерах с вер-хним токоподводом и самообжигающимися анодами для питания их глиноземом и другими подобными материалами. Цель изобретения - снижение энергетических затрат. Электролизер снабжен нижней балкой [ -образной формы, охватывающей его по двум продольным и одной торцовой стрронам, концы которой над газосборным колоколом шарнирно закреплены на периферии продольных сторон анодного кожуха. Средняя часть балки соединена с приводом вертикального перемещения двумя верхними балками, закрепленными на анодном кожухе и соединенными с нижней балкой с возможностью их перемещения относительно друг друга. Рабочие органы установлены в подколокольном пространстве и закреплены на нижней и. верхней балках. 3 ил.^Изобретение относится к электролитическому производству алюминия' и может быть использовано на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимися - анодами для питания их глиноземом и другими подобнь1ми материалами.,Известен способ непрерывного питания алюминиевого электролизера, согласно которому глинозем непрерывно подается под рабочий орган, установленный над поверхность ю расплава в трубе, а сам глинозем вводится в расплав под действием давления, создаваемого рабочим органом .на столб глинозема, который образуется б месте его ввода.Данная технология питания приемлема для всех электролизеров любой мощ|-^ости, независимо от типа анода и реализуется рабочим органом шнекового, поршневого типа и т.д.^ ;К недостаткам способа следует отнести: значительные энергозатраты по доставке глинозема в расплав, связанные с образованием значительных сил трения между стол- • бом глинозема и отверстием в корке электролита; ненадежность работы исполнительных механизмов из-за высоких нагрузок, воздействующих на них; сложность конструкции исполнительных механизмов.Известен также способ питания алюминиевых электролизеров г;;1иноземом, согласно которому ведут разрушение криолитоглиноземной корки по ее периметру и погружение ее в электролит по всей площади ванны электролизера одновремен- 'но, причем погружение корки осуществляют путем осаждения ее в верхней зоне электролита на величину ее подработки.Данный способ стабилизирует параметры процесса электролиза.hO Ь. О 41

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 25 С 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4809618/02 (22) 07.02.90 (46) 15.02,92. Бюл, ¹ 6 (71) Братский алюминиевый завод (72) С.Д. Борзых и Г.П. Пуляевский (53) 669.71.053.2.087.7(088.8) (56) Патент США N 2713024, кл, 204-67, 1955, Авторское свидетельство СССР № 945249, кл. С 25 С 3/06, 1980.

АвторсКое свидетельство СССР

N 1560636, кл, С 25 С 3/14, 1989. (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ И ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ (57) Изобретение относится к.электролитическому производству алюминия и может быть использовано на электролизерах с верГ

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано на электролизерахс верхним токоподводом и самообжигающимисяанодами для питания их глиноземом и другими подобными материалами.

Известен способ непрерывного питания алюминиевого электролизера, согласно которому глинозем непрерывно подается под рабочий орган, установленный над поверхность ю расплава в трубе, а сам глинозем вводится в расплав под действием давления, создаваемого рабочим органом .на столб глинозема, который образуется в месте его ввода.

Данная технология питания приемлема для всех электролизеров любой мощности, независимо от типа анода и реализуется рабочим органом шнекового, поршневого типа и т.д, „, БЦ„„1712467 А1 хним токоподводом и самообжигающимися анодами для питания их глиноземом и другими подобными материалами. Цель изобретения — снижение энергетических затрат. Электролизер снабжен нижней балкой (-образной формы, охватывающей его по двум продольным и одной торцовой стрронам, концы которой над газосборным колоколом шарнирно закреплены на периферии продольных сторон анодного кожуха. Средняя часть балки соединена с приводом вертикального перемещения двумя верхними балками, закрепленными на анодном кожухе и соединенными с нижней балкой с возможностью их перемещения относительно друг друга. Рабочие органы установлены в подколокольном пространстве и закреплены на нижней и.верхней балках. 3 ил.

К недостаткам способа следует отнести: значительные энергозатраты по доставке глинозема в расплав, связанные с образованием значительных сил трения между столбом глинозема и отверстием в корке электролита; ненадежность работы исполнительных механизмов из-за высоких нагрузок, воздействующих на них; сложность конструкции исполнительных механизмов.

Известен также способ питания алюминиевых электролизеров глиноземом, согласно которому ведут разрушение криолитоглиноземной корки по ее периметру и погружение ее в электролит по всей площади ванны электролизера одновремен но, причем погружение корки осуществляют путем осаждения ее в верхней зоне электролита на величину ее подработки.

Данный способ стабилизирует параметры процесса электролиза, 1712467

К недостаткам этого способа относят: значительные энергозатраты по разрушению корки электролита специальными машинами; значительные трудозатраты персонала по погружению корки в электролит; сложность осуществления погружения корки в целом па периметру электролизера; отсутствие полной герметичности электролизера в процессе разрушения корки и, как следствие, загрязнение окружающей среды, Известен электролизер для получения алюминия, содержащий анодное устройство с газосборным колоколом, устройства для подачи сырья, соединенные с системой раздачи глинозема, размещенный в трубе пробойник со штоком и приводом и дозатором в виде стакана с окнами, установленный коаксиально штоку пробойника, в котором для повышения надежности и уменьшения загрязнения окружающей среды труба в своей нижней части соединена с полостью газосборного колокола, а окна в стакане дозатора выполнены в два ряда, причем стакан установлен в трубе с возможностью перемещения, а верхняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в стакане, К недостаткам данного решения относят: сложность конструкции питающего устройства, совмещающего одновременно дозатор и пробойник; значительные энергозатраты при работе этих устройств, связанные с пробивкой корки электролита в зоне подачи глинозема; незначительный срок службы устройства из-за абразивного износа элементов конструкции, а также воздействия агрессивного расплава на рабочие органы.

Цель изобретения — снижение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом для получения алюминия, включающем анодный кожух; колокольный газосборник, устройства для подачи глинозема в подколокольное пространство, соединенные с системой раздачи сырья, рабочие органы для ввода глинозема в электролит, соединенные с приводами для их перемешения, предусмотрена нижняя балка (-образной формы, охватывающая его по двум продольным и одноЙ торцовоЙ сторонам, концы которой над газосборным колоколом шарнирно закреплены на периферии продольных сторон анодного кожуха, а ее средняя часть соединена с приводом вертикального перемещения, размещенным в торце анодного кожуха, двумя верхними балками, установленными вдоль

55 соответствующих продольных сторон электролизера над нижней балкой, один конец каждой верхней балки шарнирно закреплен на анодном кожухе со стороны расположения привода, причем средняя часть каждой верхней балки шарнирно соединена с нижней балкой с возможностью их перемещения относительно друг друга, а рабочие органы установлены в подколокольном пространстве и закреплены на нижней и верхней балках, при этом одна часть рабочих органов, расположенных со стороны привода до шарнира, соединяющего балки, закреплена на нижней балке, а другая часть рабочих органов, расположенных после шарнира, закреплена на верхней балке.

Согласно изобретению подачу холодного глинозема осуществляют в подколоколь ное пространство равномерно по продольным сторонам электролизера периодически или непрерывно. Оседая в расплаве, глинозем образует на поверхности электролита глиноземистую корку, которая при последующих подачах наращивается.

На эту корку создают давление рабочими органами, закрепленными на балках, в направлении сверху вниз, и она погружается.

На осажденную корку вновь подают глинозем и создают давление, в результате чего она снова осаждается и т.д, В процессе перемещения корки вниз глинозем прогревается до высоких температур и претерпевает ряд превращений из одной модификации в другую, становясь грубопрокаленным глиноземом, Находясь в расплавленном электролите в зоне максимальных температур и, что особенно важно, в области высоких циркуляций расплава, корка, обогащенная глиноземом, интенсивно подрабатывается, Чем меньше концентрация глинозема в объеме расплава, тем интенсивнее скорость подработки корки за счет высокой скорости растворения глинозема и наоборот. Происходит саморегуляция поступления глинозема в расплав в зависимости от расхода глинозема на электролиз, причем при растворении корки прогретый до высоких температур глинозем переходит в расплав с образованием комплексных ионов, в результате чего исключается выпадение частиц глинозема в осадок.

На фиг.1 показан электролизер, общий вид; на фиг,2 — то же, вид сверху (система устройства для подачи сырбя в электролизер); на фиг.З вЂ” устройство для подачи глинозема в электролизер с рабочим органом, разрез, Электролизер для получения алюминия включает анодный кожух 1, на котором при

1712467 приводом 4 вертикального перемещения, размещенным в торцовой части анодного 5 кожуха. Над нижней балкой с каждой про- дольной стороны электролизера располо10

20

25 ку. Дозировка глинозема осуществляется подачей заданного объема сжатого воздуха в трубы 13. Она может осуществляться независимо от перемещения рабочих органов, 8, 45

Погружение корки электролита осуществляют следующим образом, Пневмоцилиндры привода 4 перемещают(-образную балку 3, закрепленную своими концами шарниром 2 на анодном кожухе 50

1, вниз, а вместе с ней рабочие органы 8, При движении балки 3 вниз приходит в движение балка 5, которая закреплена на анодном кожухе 1 шарниром 6 и шарниром 7, соединяющим обе балки вместе. Так как 55 балки 3 и 5 вращаются относительно шарниров 2 и 6, то чем ближе расположены рабочие органы 8 к шарнирам, тем меньше они имеют величину хода. Для того, чтобы рабочие органы 8 могли иметь достаточный помощи шарниров 2 своими концами закреплена нижняя балка 3 (-образной формы, средняя часть которой соединена с жена верхняя балка 5, которая одним концом со стороны расположения приводов при помощи шарнира 6 закреплена на анодном кожухе, а ее средняя часть соединена с нижней балкой шарниром 7. На нижней, и верхней балках закреплены рабочие органы

8, рядом с которыми установлены устройства для подачи глинозема;.которые связаны с подколокольным пространством 9. Питание электролизера глиноземом осуществляется через систему раздачи глинозема, которая включает в себя общий бункер 10, аэрожелоб 11, Устройство для подачи глинозема состоит из дозатора, который выполнен в виде разда точного бун.кера 12, аэрирующей трубы 13 и отверстия .14, соединяющего раздаточный бункер и отверстия 15 пояса анодного кожуха с подколокол ьн ым и ространством.

Электролизер работает следующим об-. разом.

Глинозем из бункера 10 по аэрожелобу

11 поступает в дозаторы каждой продольной стороны электролизера. Одновременной подачей сжатого воздуха в аэрирующие трубы 13 глинозем в дозаторах псевдоожижается, создается кипящий слой. Под дейсгвием сжатого воздуха глинозем через отверстия 14 и 15 распыляется под газосборный колокол. Распределение дозаторов . по продольным сторонам электролизера создает возможность равномерно подать глинозем по его длине на кор30

40 ход, они установлены таким образом, что одна часть их закреплена на нижней балке

3 до шарнира 7, а другая часть — после этого шарнира на верхней балке 5. Таким образом, при воздействии привода 4, расположенного с одной стороны электролизера, балки 3,5 синхронно, а вместе с ними и рабочие органы 8 одновременно воздействуют на корку по всей длине, погружая ее без разрушения в расплав, В рабочем состоянии крайние нижние положения рабочих органов 8 расположены на одном уровне, поэтому перемещение корки вниз по продольным сторонам электролизера за каждый цикл срабатывания одинаков, После цикла продавливания корки рабочие органы

8 выводятся из-под газосборного колокола, закрывая своими основаниями отверстия 15 в пояске анодного кожуха.

Использование изобретения позволяет: снизить энергетические затраты по доставке глинозема в расплав в 1,5 раза; обеспечить улучшение состояния окружающей среды за счет технологии герметичного ввода глинозема без разрушения корки; снизить расход фторсолей за счет адсорбирования фтористого водорода из анодных газов на свежем глиноземе, подаваемом под колокол (содержание газообразного фтора в отходящих анодных газах снижается на 15 — 30 p); повысить срок службы рабочих органов за счет исключения прямого контакта их с агрессивным расплавом; стабилизировать тепловой баланс электролизера и тем самым снизить затраты электроэнергии.

Формула изобретения

Электролизер с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом для получения алюминия, включающий анодный кожух, колокольный газосборник, устройства для подачи глинозема в подколокольное пространство, соединенные с системой раздачи сырья, рабочие органы для ввода глинозема в электролит, соединенные с приводами для их перемешивания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения ,энергетических затрат, он снабжен нижней балкой -образной формы, охватывающей его по двум продольным и одной торцовой сторонам, концы которой над газосборным колоколом шарнирно закреплены на периферии продольных сторон анодного кожуха, а ее средняя часть соединена с приводом вертикального перемещения, размещенным в торце анодного кожуха, двумя верхними балками, установленными вдоль соответствующих продольных сторон электролизера над нижней балкой, один конец

1712467

10 55 каждой верхней балки шарнирно закреплен на анодном кожухе со стороны расположения привода, причем средняя часть каждой верхней балки шарнирно соединена с нижней балкой с возможностью их перемещения относительно друг друга,а рабочие органы установлены в подколокольном проГ странстве и закреплены на нижней и верхней балках, при этой одна часть рабочих органов, расположенных со стороны привода до шарнира, соединяющего балки, за5 креплена на нижней балке, а другая часть рабочих органов, расположенных после шарнира, закреплена на верхней балке.

1712467

Составитель В.Степанов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор M. Келемеш

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

Заказ 513 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб„4/5