Способ формирования самообжигающегося анода
Владельцы патента RU 2307879:
Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" (RU)
Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия, оснащенных электролизерами с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. В способе формирования самообжигающегося анода с верхним токоподводом, включающем загрузку основной анодной массы на поверхность первичного анода, перестановку анодных штырей, загрузку подштыревой массы и установку металлической неферромагнитной пробки равного со штырем диаметра в освободившиеся лунки, согласно предлагаемому изобретению, производят загрузку основной анодной массы однородного состава с содержанием связующего 28-32%, а загрузку подштыревой массы состава с содержанием связующего 33-41%. В качестве металлической неферромагнитной пробки используют полый цилиндр с конической нижней частью с толщиной стенок 1-2,0 мм и суммарной длиной, равной или больше высоты столба жидкой фазы анода. Техническим результатом является снижение содержания пека, расхода анодной массы и трудозатрат на операцию установки-извлечения металлической пробки. Экономическая эффективность заключается в снижении расхода анодной массы с 534 до 520 кг/т, фтористых солей и объема выбросов смолистых и фтористых соединений в окружающую среду. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия, оснащенных электролизерами с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом.
Известен способ формирования самообжигающегося анода (патент РФ №2085623, 1997, С25С 3/12), по которому на поверхность анода периодически загружают анодную массу с пониженным или повышенным содержанием связующего (пека), а отверстие в аноде из под переставляемого штыря (лунку) заполняют жидкой анодной массой с повышенным содержанием связующего.
Недостатком способа является то, что подштыревая пробка (вторичный анод) формируется из жидкой анодной массы, затекающей в лунку, так как, согласно изобретению, эта часть поверхности анода загружается массой с повышенным содержанием связующего. Вторичный анод будет также обогащен связующим, что приводит к образованию его пористой структуры, повышенной реакционной способности и к увеличению расхода анода. Кроме того, осуществление способа связано с выделением значительного количества смолистых веществ в атмосферу вследствие заполнения лунки жидкой массой, обогащенной пеком, что ухудшает состояние окружающей среды и условия труда в корпусах электролиза.
Известен способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом (патент РФ №2148107, 2000, С25С 3/12), согласно которому за 12-24 часа до перестановки штыря вокруг него дополнительно загружают корректировочную массу с пониженным содержанием связующего. После извлечения штыря и загрузки в лунку подштыревой массы в нее устанавливают металлическую неферромагнитную пробку равного со штырем диаметра. Это изобретение выбрано в качестве прототипа.
Способ позволяет существенно снизить пористость и реакционную способность вторичного анода и соответственно его расход, однако дополнительная загрузка корректировочной массы с пониженным содержанием связующего вокруг штырей перед их перестановкой приводит к неоднородности состава жидкой фазы в различных зонах анода и к соответствующей неоднородности его физико-химических свойств, что может отрицательно отразиться на величине расхода первичного анода в процессе электролиза вследствие неравномерности его сгорания и увеличить выход угольной пены.
Кроме того, операция установка-извлечение металлической неферромагнитной пробки в жидкую фазу анода, имеющую высокую вязкость, для предотвращения преждевременного ее затекания в лунку, сопровождается повышенными затратами ручного труда.
Задачей изобретения является снижение расхода анодной массы и трудозатрат на обслуживание анода.
Технический результат заключается в формировании самообжигающегося анода, обладающего физико-химическими свойствами, распределенными равномерно по его объему. Вследствие упомянутого, при сгорании анода уменьшается выход угольной пены.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе формирования самообжигающегося анода с верхним токоподводом, включающем загрузку основной анодной массы на поверхность первичного анода, перестановку анодных штырей, загрузку подштыревой массы и установку металлической неферромагнитной пробки равного со штырем диаметра в освободившиеся лунки жидкой фазы анода, согласно предлагаемому изобретению, загрузку основной анодной массы производят однородного состава с содержанием связующего 28-32%, а загрузку подштыревой массы с содержанием связующего 33-41%, при этом в качестве металлической неферромагнитной пробки используют полый цилиндр с конической нижней частью с толщиной стенок 1-2,0 мм и суммарной длиной, равной или больше высоты столба жидкой фазы анода.
На чертеже показана подштыревая лунка с установленной в ней неферромагнитной пробкой, жидкая фаза анода 1, конус спекания анода (анод) 2, металлическая пробка 3, установленная в подштыревую лунку 4.
Способ осуществляют следующим образом.
На поверхность первичного анода загружают анодную массу однородного состава с содержанием связующего не менее 28% при использовании пека с температурой размягчения 80-90°С, и не более 32% при использовании пека с температурой размягчения ниже 80°С. Содержание связующего менее 28% приведет к неполному пропитыванию частиц кокса пеком в процессе смешения и в последующем к сегрегации частиц кокса в жидкой фазе анода и к его расслоению. Повышение содержания связующего более 32% приведет к увеличению выделения смолистых веществ и к ухудшению состояния окружающей среды.
Для облегчения операции установки и извлечения металлической пробки ее выполняют в виде полого цилиндра с конической нижней частью с толщиной стенок 1-2 мм и суммарной длиной, равной или больше высоты столба жидкой фазы анода. Толщина стенок менее 1 мм не обеспечит их достаточной жесткости в интервале рабочих температур пробки 120-400°С, а толщина стенок более 2 мм увеличит трудоемкость операции установки и извлечения пробки. Конусность нижней части также облегчает установку и извлечение пробки из жидкой фазы анода.
Способ формирования самообжигающегося анода испытан и внедрен в масштабе двух алюминиевых заводов (около 2000 электролизеров). Результаты испытаний показаны в таблице.
Из приведенных данных видно, что способ позволяет снизить содержание пека, расход анодной массы и трудозатраты анодчиков на операцию установки-извлечения металлической пробки. Экономическая эффективность заключается в снижении расхода анодной массы с 534 до 520 кг/т, фтористых солей и объема выбросов смолистых и фтористых соединений в окружающую среду.
| Таблица | ||||
| № п/п | Наименование показателей | Единицы измерения | Известный способ | Предлагаемый способ |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. | Съем угольной пены | кг/т | 19,0 | 17,0 |
| 2. | Расход анодной массы | кг/т | 534 | 520 |
| 3. | Трудозатраты на перестановку штырей | Чел-час/эл-р | 1,5 | 1,2 |
Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающий загрузку основной анодной массы на поверхность первичного анода, перестановку анодных штырей, загрузку подштыревой массы и установку металлической неферромагнитной пробки равного со штырем диаметра в освободившиеся лунки жидкой фазы анода, отличающийся тем, что загрузку основной анодной массы производят однородного состава с содержанием связующего 28-32%, а загрузку подштыревой массы с содержанием связующего 33-41%, при этом в качестве металлической неферромагнитной пробки используют полый цилиндр с конической нижней частью с толщиной стенок 1-2,0 мм и суммарной длиной, равной или больше высоты столба жидкой фазы анода.
