Способ формирования самообжигающегося анода

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении алюминия электролизом. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности электролизера, снижение удельного расхода сырья и повышение термической стойкости анода. Способ формирования самообжигающегося анода с боковым подводом тока при силе тока 70-85 кА включает периодическую загрузку в анод анодной массы, состоящей из смеси кокса с пеком, имеющим температуру размягчения 100-124^oС, и образование жидкой и спеченной части анода. Температуру жидкой части анода поддерживают 170-200^oС, а ее высоту - 40-50 см, при этом анодную плотность тока выдерживают в интервале 0,8-0,95 А/см². 1 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом.

Известен способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера при получении алюминия в электролизерах с боковым подводом тока при силе тока 70-85 кА, в котором в зимний период высоту слоя жидкой анодной массы понижают (Цветные металлы, 1988, 6, стр.53-55). Этот способ не позволяет улучшить качество анода и повысить его термическую стойкость.

Известен способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера при получении алюминия в электролизерах с боковым подводом тока, при котором высоту слоя жидкой анодной массы поддерживают 25-50 см, температуру жидкой анодной массы держат 140-160^oС. Анодная масса представляет собой смесь кокса и пека (Коробов М.А. и др. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. М.: Металлургия, 1972 г., стр.181-185). Этот способ принят за ближайший аналог.

Недостатками способа являются низкий выход по току, повышенные расходные коэффициенты по сырью и низкая термическая стойкость анода.

Техническим результатом задачей изобретения является увеличение производительности электролизера за счет увеличения силы тока, снижение удельного расхода сырья и электроэнергии и повышение термической стойкости анода.

Технический результат достигается тем, что в способе формирования самообжигающегося анода в процессе электролиза в электролизерах с боковым подводом тока при силе тока 70-85 кА, включающем периодическую загрузку в анод анодной массы, состоящей из смеси кокса с пеком, имеющим температуру размягчения 110-124^oС, и образование жидкой и спеченной части анода, температуру жидкой части анода поддерживают 170-200^oС, а ее высоту - 50-70 см, при этом анодную плотность тока выдерживают в интервале 0,8 -0,95 А/см².

При использовании анодной массы из смеси кокса с пеком, имеющим температуру размягчения 100-124^oС, для получения хорошего качества спеченной части анода необходимо, чтобы формирование анода проходило при определенных технологических параметрах.

Температура слоя жидкой анодной массы в центре поверхности анода (на глубине 5 см от поверхности) должна находиться в пределах 170-200^oС. Если температура выше 200^oС, то анодная масса становится жидкой и через нее проходят вверх газы коксования анода, из-за чего ухудшается состояние атмосферы в электролизном корпусе и за ее пределами, а также ухудшается качество спеченной части анода. В этом случае летучие идут вверх, а не вниз через спеченную часть, где под влиянием высокой температуры происходит крекинг, за счет чего повышается плотность спеченной части анода. Снижение температуры ниже 170^oС для анодной массы с пеком, имеющим температуру размягчения 100-124^oС, практически не дает положительного эффекта.

На чертеже изображен схематично анод электролизера, на котором показана точка измерения температуры жидкой анодной массы - 1, изотерма 400^oС - 2, анодные штыри - 3.

Высота слоя жидкой анодной массы "h" (см. чертеж) должна поддерживаться 50-70 см при измерении в центре поверхности анода, над конусом спекания (изотермой 400^oС).

При снижении высоты слоя жидкой анодной массы ниже 50 см качество спеченной части анода ухудшается, т.к. летучие компоненты уходят через слой жидкой массы в атмосферу. При использовании данного состава массы увеличивать высоту ее жидкого слоя более 70 см нецелесообразно, т.к. затраты на формирование анода возрастают, а расход анода не уменьшается.

Экспериментальная проверка показала, что наибольший технико-экономический эффект при использовании данного состава анодной массы и указанных выше технологических показателях получается при анодной плотности тока 0,8-0,95 А/см².

Пример выполнения способа На опытном электролизере с самообжигающимся анодом с боковым подводом тока, имеющим размеры анода в плане 4,1•2,1 м, работали на силе тока 78,5 тыс. ампер с анодной плотностью тока 0,912 А/см². Температура жидкой части анода 190^oС, высота слоя жидкой фазы в центре анода - 65 см. Анодная масса содержала 27,4% пека, имеющего температуру размягчения 120^oС, измеренную по методу Меттлера.

Выход по току на опытном электролизере увеличился на 4% (89%), удельный расход электроэнергии снизился с 15450 кВт-ч/т до 14750 кВт-ч/т, удельный расход анодной массы - с 507 кг/т до 475 кг/т.

Вследствие увеличения термической стойкости анода количество технологических нарушений, связанных с расстройством его технологии, уменьшилось на порядок. Производительность опытного электролизера равна 561,7 кг/сутки, что на 25,2 кг/сутки выше, чем на рядовых электролизерах.

Формула изобретения

Способ формирования самообжигающегося анода в процессе электролиза в электролизерах с боковым подводом тока при силе тока 70-85 кА, включающий периодическую загрузку в анод анодной массы, состоящей из смеси кокса с пеком, имеющим температуру размягчения 100-124^oС, и образование жидкой и спеченной части анода, отличающийся тем, что температуру жидкой части анода поддерживают 170-200^oС, а ее высоту - 50-70 см, при этом анодную плотность тока выдерживают в интервале 0,8-0,95 А/см².

РИСУНКИ

Рисунок 1