Углеродсодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера
Владельцы патента RU 2324010:
Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" (RU)
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюминия в электролизерах Содерберга, и предназначено для формирования вторичного анода при перестановке анодных штырей. Углеродсодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С. Техническим результатом является повышение качества вторичного анода. 1 табл.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству алюминия в электролизерах Содерберга, и предназначено для формирования вторичного анода при перестановке штырей.
Известна углесодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера, выполненная из анодной массы в виде шара (патент СССР №1794109, МПК С25С, 3/12, опубл. 07.02.93).
Недостатком известной пробки является неудовлетворительное качество формируемого вторичного анода.
Известна углесодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера, имеющая форму, соответствующую торцу штыря, выполненная из анодной массы с содержанием связующего менее 20% путем придания требуемой формы и обжига при температуре 500-1100°С. (Японский патент №55034682, МПК С25С, 3/06, 3/12, опубл. 11.03 1980).
Недостатком известной пробки - прототипа является то, что она получается непрочной и применение не обеспечивает, из-за недостаточной пористости прилегающих к поверхности слоев пробки, ее удовлетворительного сцепления и электрического контакта с первичным анодом. Пробка изготовлена из анодной массы с содержанием связующего меньше 20%, т.е. меньше в 2 раза, чем в подштыревой массе, содержащей до 40% связующего, и в 1,5 раза по сравнению с анодной массой, загружаемой в анод (до 30%). Использование пробки-прототипа приводит к повышению падения напряжения в аноде и образованию подштыревых лунок во вторичном аноде и к увеличению съема пены.
В основу изобретения положена задача разработки углесодержащей пробки, использование которой обеспечивает повышение качества вторичного анода и снижение падения напряжения в аноде.
Поставленная задача обеспечивается тем, что углесодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С.
Отличительные признаки заявляемого предложения от прототипа являются: изготовление углесодержащей пробки из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и ее обжиг при постепенном повышении температуры до 600-960°С. При содержании связующего менее 20% предварительно обожженная углесодержащая пробка получается непрочной, при ее использовании образуются трещины во вторичном аноде и подштыревые лунки, а также возрастает падение напряжения в аноде из-за плохого сцепления и соответственно электрического контакта с анодом, обусловленного недостаточной пористостью пробки. При содержании связующего более 30% также снижается качество вторичного анода из-за излишней пористости образующейся структуры. Ухудшение качества вторичного анода приводит к увеличению съема угольной пены.
При проведении обжига при температурах менее 600°С углесодержащая пробка получается непрочной и снижается качество вторичного анода. Нагревать углесодержащую пробку свыше 960°С (температуры электролиза) нецелесообразно, так как не происходит дальнейшего улучшения качества вторичного анода. Таким образом, улучшение качества вторичного анода обусловлено тем, что углеродсодержащая пробка изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С.
Во время плавления подштыревой массы углесодержащая пробка отбирает из зоны коксования тепло, что замедляет нагрев подштыревой массы и ее коксование, что обеспечивает более длительное и глубокое проникновение расплавленной подштыревой массы в поры пробки и первичного анода, что повышает качество вторичного анода и улучшает электрический контакт: анод - токоподводящий штырь и соответственно снижает падение напряжения в аноде.
Анализ, проведенный заявителем, показал, что совокупность признаков является новой, а само решение удовлетворяет условию изобретательского уровня в виду новизны причинно-следственной связи «отличительные признаки - технический результат».
Пример. Перестановка штырей на самообжигающемся аноде алюминиевого электролизера производится в следующей последовательности. После извлечения токоподводящего штыря в подштыревое отверстие для формирования вторичного анода вводят предварительно обожженную углеродсодержащую пробку и прижимают к дну лунки. Затем засыпают подштыревую массу, содержащую 37% связующего, которая плавится и заполняет пространство между пробкой и стенками подштыревой лунки, а затем устанавливается в лунку токоподводящий штырь. Испытаны углеродсодержащие пробки, изготовленные из анодной массы с содержанием связующего от 15 до 35% и обожженные при постепенном повышении температуры до 800-850°С со скоростью 22,5°С/час. Первичный анод формировался из анодной массы с содержанием связующего 28,5%.
В таблице приведены примеры по использованию углеродсодержащих пробок с оптимальным содержанием и содержанием связующего, выходящего за рамки заявляемого. Как видно из таблицы, при содержании связующего менее 20% увеличивается съем пены до 39,5 кг/т, при содержании более 30% до 40 кг/т. Кроме того, при содержании связующего менее 20% падение напряжения в аноде возрастает до 560 мВ.
| Таблица | |||
| Содержание связующего в углесодержащей пробке, % | Температура обжига углесодержащей пробки, °С. | Падение напряжения в аноде, мВ | Съем угольной пены, кг/т алюминия |
| 15 (прототип) | 800-850 | 560 | 39.5 |
| 20 | 800-850 | 515 | 36,8 |
| 25 | 800-850 | 505 | 35,0 |
| 28 | 800-850 | 510 | 37,1 |
| 30 | 800-850 | 515 | 37,5 |
| 35 | 800-850 | 535 | 39,5 |
Применение заявляемого изобретения позволяет добиться повышение качества вторичного анода за счет того, что большую часть его объема составляет предварительно обожженная углеродсодержащая пробка, которая, кроме того, во время плавления и обжига подштыревой массы отбирает из зоны коксования тепло. Это замедляет коксование, чем способствует повышению качества вторичного анода и снижению сопротивления контакта анод - токоподводящий штырь.
Углеродсодержащая пробка для формирования вторичного анода алюминиевого электролизера, выполненная из анодной массы со связующим, отличающаяся тем, что она изготовлена из анодной массы с содержанием связующего 20-30% и обожженной при постепенном повышении температуры до 600-960°С.
