Алюминиевый электролизер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 25 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4879623/02 (22) 05.11.90 (46) 15.01.93. Бюл, N. 2 (71) Красноярский политехнический институт (72) Г. А, Потылицын (56) Авторское свидетельство СССР

N 271026, кл. С 25 С 3/08, 1967. (54) АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР

Изобретение относится к металлургии алюминия, в частности к конструкции электролизера.

Известен алюминиевый электролизер, в котором бортовая стенка футерована прямоугольными углеграфитовыми блоками по периметру ванны электролизера.

Недостатком такой конструкции алюминиевого электролизера является то, что с увеличением единичной мощности электролизера возрастает не только тепловое напряжение площади бортовой стенки, но и интенсифицируют процессы тепло-массопереноса за счет роста циркуляции расплава и катодного алюминия. С увеличением теплового напряжения и коэффициента теплоотдачи от расплава к бортовой стенке уменьшается защитная роль гарнисажа и настыли, возрастает эрозия бортовой углеграфитовой футеровки, снижается срок службы электролиэера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагае,. мому алюминиевому электролизеру является электролизер, в котором бортовые углеграфитовые блоки расположены уступа„„5U„„1788090 А1 (57) Использование: металлургия алюминия, в частности конструкции электролизера.

Сущность: бортовая стенка электролизера наклонена к горизонту под углом 20 — 45 .

Это позволяет разрушить поверхностные волны катодного алюминия, снизить содержание растворенного алюминия в электролите и увеличить срок службы электролизера. 1 ил. ми, электроизолированными друг от друга, от бортовой футероBêè и подовых блоков,.

Недостатком известной конструкции электролизера является низкий его срок службы. Практикой установлено, что наибольшее разрушение бортовой углеграфитовой футеровки происходит на границе электролит - катодный алюминий. B этой зоне внедрение натрия в структуру углеграфитовой футеровки обусловлено значительным уменьшением краевого угла смачивания расплавов. Криолито-глиноземные расплавы гораздо интенсивнее впитываются углеродистым материалом в присутствии алюминия, так как алюминий, растворяясь в электролите, образует одновалентные ионы алюминия, которые сильно снижают межфазное натяжение расплава на границе с футеровкой. Существенным фактором на растворимость алюминия в криолито-глиноземном расплаве оказывает скорость циркуляции и выполнение поверхности катодного алюминия вблизи бортовой стенки.

Цель изобретения — увеличение срока службы алюминиевого электролизера за

1788090 счет разрушения поверхностных волн катодного алюминия и снижения растворимости алюминия в криолито-глиноземном расплаве.

Поставленная цель достигается тем, что 5 в известном алюминиевом электролизере, содержащим бортовую стенку, футерованную углеграфитовыми блоками, выполненными с образованием продольных каналов, бортовая стенка наклонена к горизонту под 10 углом 20 — 45 .

Известно, что поверхностные волны в катодном алюминии образуются вследствие перепада давлений анодных газов на расплав, разницы циркуляции расплава, ко- 15 ротких замыканий между электродами и случайных изменений электромагнитного поля в зоне катодного металла. Высота волн катодного алюминия достигает 20-35 мм.

При соприкосновении поверхностной вол- 20 ны катодного алюминия с вертикальной стенкой волна отражается от нее. Наложение отраженной волны с набегающей увеличивает подъем волны вдвое, Около бортовой стенки на границе электролита с катодйым 25 алюминием происходит интенсивное их перемешивание, Электролит,. обогащенный алюминием, снижает межфазное натяжение на границе с бортовой стенкой, способствуя улучшение пропитки углеграфитовой 30 футеровки фтористыми солями.

Масса катодного алюминия, перенесенная на наклонную стенку, делится на два потока. Поток, направленный вниз, способствует возникновению отражательной вол- 35 ны, а поток, направленный вверх, накатывается на наклонную стенку. После полного израсходования кинетической энергии поток скатывается по наклонной стенке. Стекающая масса расплавленного 40 алюминия усиливает отражательную волну и влияет на увеличение глубины, на которой происходит разбиение следующей подходящей к стенке волны, Полное разрушение подходящей волны происходит на бортовой 45 стенке, наклоненной к горизонту под углом

MåHåå 45, На чертеже показан алюминиевый электролизер, поперечный разрез.

Алюминиевый электролизер содержит анодные углеродистые блоки 1, углеграфитовые подовые блоки 2 с катодными стержнями 3, теплоизоляционный цоколь 4, катодный стальной кожух 5, периферийные швы 6, углеграфитовую наклонную стенку 7 с продольными каналами 8. Ванна электролизера заполнена катодным алюминием 9 и криолито-глиноземным расплавом (электролитом) 10.

На теплоизоляционный цоколь 4 устанавливаютуглеграфитовые подовые блоки 2 с катодными стержнями 3. На наклонной стенке катодного кожуха 5 укладывают углеграфитовые боковые плиты 7, На поверхности углеграфитовой футеровки выполняют продольные каналы прямоугольного, треугольного и трапециевидного профиля. Углеграфитовые боковые плиты соединяют между собой цилиндрической шпонкой иэ углеродной массы. Производят набивку ме кблочных и периферийных швов, монтаж анодного и катодного узла. В процессе обжига и пуска электролизера в ванну и катодного узла. В процессе обжига и пуска электролизера в ванну заливают расплавленный алюминий, подключают электролиэер к серии и наплавляют электролит, Отбирают пробы электролита вблизи наклонной стенки для определения содержания металлического алюминия.

Формула изобретения

Алюминиевый электролизер, содержащий бортовую стенку, футерованную углеграфитовыми блоками, выполненными с образованием продольных каналов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы электролизера за счет разрушения поверхностных волн катодного алюминия, бортовая стенка наклонена к горизонту под углом 20-45 .

1788090

Составитель Г.Потылицын

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н, Милюкова

Редактор С.Козлова

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

Заказ 53 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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