Анодный штырь алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к цветной металлургии , в частности, к производству алюминия электролизом криолитно-глиноземных расплавов. Поверхность нижнего конца штыря выполнена криволинейной, выпуклой и плавно сопряжена с поверхностью конической части, Поверхность нижнего конца штыря может быть выполнена в виде полусферы или эллиптического параболоида вращения. Новым в устройстве является выполнение поверхности нижнего конца штыря криволинейной, выпуклой и плавно сопряженной с поверхностью конической части, а также выполнение поверхности нижнего конца штыря в виде полусферы или эллиптического параболоида вращения, 3 з.п.ф-лы, 1 -табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистичЕских

РЕСПУБЛИК (Я)5 С 25 С 3/12 3/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4835298/02 (22) 05.06,90 (46) 15.04.93. Бюл. ¹ 14 (71) Братский алюминиевый завод (72) В.Н.Деревягин (56) Чертеж ¹ 3-73707. Стальной штырь с алюминиевой штангой, Ленинград, ВАМИ, 1971. (54) АНОДНЫЙ ШТЫРЬ АЛЮМИНИЕВОГО

ЭЛ Е КТРОЛ ИЗ Е РА (57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к производству алюминия электроиизом криолитно-глиноземИзобретение относится к цветной ме. таллургии, в частности к производству алюминия электролизом криолитно-глиноземных расплавов.

Целью изобретенйя является увеличение срока службы штыря, снижение расхода электроэнергии и анодной массы, На фиг.1а изображен нижний конец 1 штыря верхнего токоподвода известной конструкции и силовые линии 2 тока в аноде; на фиг.16, в — нижний конец 1 штыря предлагаемой конструкции (соответственно в виде полусферы и параболоида вращения) и силовые линии 2 тока в аноде; S — линия пересечения двух поверхностей, R — радиус полусферы, На фиг.2 — расположение изотерм 3 температурного поля при работе штырей известной (2а) и предлагаемой (26) конструкций.

Видно, что силовые линии тока (на фиг,1а) концентрируются на кромке — линии Ж 1808882 Al ных рвсплавов. Поверхность нижнего конца штыря выполнена криволинейной, выпуклой и плавно сопряжена с поверхностью конической части, Поверхность нижнего конца штыря может быть выполнена в виде полусферы или эллиптического параболоида вращения. Новым в устройстве является выполнение поверхности нижнего конца штыря криволинейной, выпуклой и плавно сопряженной с поверхностью конической части, а также выполнение поверхности нижнего конца штыря в виде полусферы или эллиптического параболоида вращения, 3 з.п,ф-лы, 1 табл., 2 ил, пересечения двух поверхностей, и под плоскостью нижнего конца, в то время как по высоте боковой поверхности плотность силовых линий во много раз меньше, Плотность силовых линий тока на фиг.16, в, более равномерна по всей поверхности штыря в токопроводящей части анода, причем, при сходе с поверхности штыря в токопроводящей части анода, причем, при сходе с нижнего конца штыря, силовые линии тока расположены радиально. Это способствует равномерному распределению плотности тока на участке штырь — нижняя граница анода; отсутствуют зоны перегрева, изотермы температурного поля имеют меньший прогиб (фиг.26).

Пример 1. На электролизере с верхним токоподводом типа С-85 на силу тока

156 кА нижние концы штырей известной конструкции выполняют в виде полусферы и

1808882

По и е лагаемым ва иантам

По и ототип

Результаты измеП име 2

П име 1 конец периода начало рений, техникоэкоконец пе- начало риода периода начало периода конец периода периода номические показатели

Длина стальной части штыря, мм

Радиус нижнего

1948

1950

1950

1941

1950

1946. 52

50

50 конца штыря, мм

"Падение напря589

594

591

568

583 жения в аноде. мв

Расход анодной масса, кг/т А

576

575

573

571

575

575

Среднее расстояние штырьнижняя граница ано а,мм

240

240

240

200

240

210

П р и м е ч а н и е. * — показаны средние значения падения напряжения в анодах по результатам измерений в течение,20 дней, ведут электролиз криолито-глиноземного расплава..

Пример 2. На аналогичном промышленном электролизере нижние концы известной конструкции выполняют в виде эллиптического параболоида вращения и ведут электролиз криолито-глиноземного расплава. Результаты измерений и техникоэкономические показатели в течении года работы опытных электролизеров в сравнении с прототипом занесены в таблицу.

Как видно из таблицы, по истечении года эксплуатации средняя длина стальной части штырей предлагаемых конструкций уменьшается соответственно по вариантам на 2 и 4 мм, в то время как прототипа — на 9 мм, т.е. скорость обгорания штыря предлагаемых конструкций в 2-4 раза ниже, чем прототипа. Уменьшение радиуса нижнего конца штыря предлагаемых конструкций происходит в 4 раза медленнее, чем у штыря-прототипа.

Судя по технико-экономическим показателям, снижение минимального расстояния штырь — нижняя граница анода и улучшение качества анода позволяют снизить падение напряжения на опытных электролизерах по сравнению с прототипом на

11-24 мв, расход анодной массы на 2-4 кг/т алюминия. При этом срок службы штырей увеличивается на 2-3 года, т.е, в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

1. Анодный штырь алюминиевого электролизера, содержащий алюминиевую штангу, головку, стальной цилиндрическо-конический стержень, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы штыря, снижения расхода электроэнергии и анодной массы за счет улучшения качества анода путем более равномерного распреде"0 ления удельной плотности тока в нижнем конце штыря, поверхность нижнего конца штыря выполнена криволинейной, выпуклой и плавно сопряжена с поверхностью конической части.

2, Штырь по п.1, отличающийся тем, что поверхность нижнего конца штыря выполнена в виде полусферы, описываемой уравнением X + Y + Z = R где R — радиус поперечного сечения штыря, проходящего20 ся по линии пересечения конуса и основания полусферы; X, Y, Z — оси координат, причем Z — ось штыря с центром; лежащим на продольной оси штыря, 3, Штырь по п.1, отл ичаю25 шийся тем, что поверхность них него конца штыря выполнена в виде эллиптического параболоида врашения, описываемого уравнением X /p + Y /о = Е, где Z = 0— вершина параболоида, лежащая в плоско30 сти нижнего конца штыря на его продольной оси, р и q — полуоси параболоида, 1808882

Фиг. 7

Составитель В.Деревягин

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор Л.Волкова

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

Заказ 1258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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