Электролизер для производства алюминия

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2457285:

Ножко Семен Игоревич (RU)

Изобретение относится к области цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия. Электролизер для производства алюминия содержит корпус, подину, систему электродов, состоящую из концевых вертикальных либо наклонных анода, катода и биполярных электродов, и систему питания. Электроды выполнены подвижными с возможностью изменения межэлектродного расстояния, причем подвижные части электродов в виде катков и/или роликов выведены из расплава наружу относительно рабочего пространства шахты электролизера. Подвижные биполярные электроды и один, либо оба концевых электрода установлены на катках, роликах, транспортирной ленте либо перемещаются относительно поперечной оси электролизера с помощью внешнего относительно наполненного расплавом пространства электролизера приспособления. Подина может быть выполнена горизонтальной, наклонной и оборудована копильником для сбора металла. Возможно применение полых газо-наполняемых биполярных электродов для создания газовоздушной среды через отверстия в их анодной стороне с образованием газовой пленки, ограничивающей коррозию анодной части электрода. Система питания глиноземом и фторсолями расположена на своде электролизера либо отдельно относительно электролизера. Питание электролизера глиноземом осуществляется путем подачи глинозема и фторсолей непосредственно в расплав в шахте электролизера или посредством насыщения глиноземом и/или фторсолями электролита во внешнем относительно рабочего пространства электролизера резервуаре либо проточном канале. Обеспечивается уменьшение размеров электролизера, общего напряжения электролизера и упрощение обслуживания электролизера. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия.

Известен электролизер для получения алюминия по патенту RU 2041975. Он содержит систему непрерывных анодов, выполненную из предварительно обожженных анодных блоков, расположенных с зазором и соединенных средствами крепления по продольным сторонам, катодные блоки, сборник для осажденного алюминия, анодные балки, соединенные с анодной рамой, щитовые заслонки, расположенные по сторонам электролизера, днище с теплоизоляцией и футеровкой, и автоматического устройства для загрузки оксида алюминия. Недостатками этого электролизера является сложность конструкции и высокий расход электроэнергии.

По патенту RU 2133304 известен электролизер для выделения металлов из растворов. Он содержит корпус, крышку, неподвижные аноды, расположенные в два ряда, и вращающиеся между ними на общем валу дисковые катоды, токоподводы. Однако данный электролизер не пригоден для производства алюминия в промышленном масштабе.

Наиболее близким аналогом к заявляемому электролизеру является электролизер по патенту RU 2401884. В электролизере данной конструкции анодная часть биполярных электродов выполнена расходуемой, а сами электроды - подвижными с возможностью регулирования межэлектродного пространства путем перемещения биполей и одного из концевых электродов по ложному днищу на катках и/или роликах, выполненных из стойкого к алюминию и электролиту материала. Недостатком данной конструкции является наличие движущихся в расплаве механизмов (катков и/или роликов), существенно усложняющих бесперебойную промышленную эксплуатацию данного агрегата.

Задачей предлагаемого технического решения является уменьшение себестоимости производимого электролитическим путем алюминия за счет снижения стоимости агрегата (электролизера) и снижения расхода электроэнергии.

Технический результат заключается в уменьшении размеров электролизера, уменьшении общего напряжения электролизера за счет уменьшения напряжения в аноде и катоде, уменьшении размеров и массы ошиновки, в упрощении обслуживания электролизера.

Указанный технический результат достигается тем, что в электролизере биполярные электроды выполнены подвижными с возможностью изменения межэлектродного расстояния, причем подвижные части электродов (катки и/или ролики) выведены из расплава наружу относительно шахты - рабочего пространства - электролизера. Подвижные биполи и один, либо оба концевых электрода могут быть установлены на катках, роликах, транспортирной ленте либо перемещаться относительно поперечной оси электролизера с помощью иного внешнего относительно наполненного расплавом пространства электролизера приспособления. Подина может быть выполнена горизонтальной, наклонной, может быть оборудована копильником для сбора металла. Стенки шахты электролизера могут быть снабжены кессонами с хладагентом для отвода тепла и футерованы изнутри стойким к воздействию расплава (алюминия и электролита) материалом. Биполи могут располагать строго вертикально и под углом к горизонту, анодная часть биполей может иметь пазы-канавки различной конфигурации для эффективного отвода газов. Катодная сторона биполя может быть выполнена из материала, смачиваемого алюминием. Возможно применение полых газонаполняемых биполей для создания газовоздушной среды через отверстия в анодной стороне биполей для создания газовой пленки, ограничивающей коррозию анодной части биполя. Электролизер снабжен съемным сводом, предназначенным для эвакуации отходящих газов. Система питания глиноземом и фторсолями может располагается на своде электролизера либо отдельно относительно электролизера. Питание электролизера глиноземом может осуществляться как подачей глинозема и фторсолей непосредственно в расплав в шахте электролизера, так и посредством насыщения глиноземом и/или фторсолями электролита во внешнем относительно рабочего пространства электролизера резервуаре либо проточном канале.

На фиг.1 изображен упрощенный общий вид электролизера для производства алюминия.

Электролизер включает металлический корпус 1, который может быть оборудован кессонами с хладагентом 2, с футеровкой 3 из материалов, стойких к воздействию жидкого электролита 4 и металла, в котором расположена система вертикальных либо наклонных электродов, состоящая из концевого анода 5, концевого катода 6 и биполярных электродов 7. Ток к концевым электродам подводится по токоподводам 8.

Концевой анод 5, биполярные электроды 7 конструктивно опираются на внешний (находящийся вне расплава) относительно рабочего пространства электролизера конструктивный элемент электролизера 9. Электроды могут передвигаться относительно поперечной оси электролизера.

В нижней части электролизера может располагаться копильник металла вблизи наклонной либо горизонтальной подины 10. Сверху электролизер укрывается сводом 11, который может частично либо полностью сниматься. В своде конструктивно предусмотрена система удаления газов, и может быть оборудована система подачи глинозема 12.

Биполярные электроды имеют катодную 13 и анодную 14 стороны. Биполярные электроды с анодной стороны могут быть оборудованы пазами-канавками для улучшения отвода газов. Также биполи могут быть выполненными полыми с возможностью закачки в них газов для последующего создания газового антикоррозионного слоя через отверстия в анодной стороне биполя.

Работает электролизер следующим образом.

Пуск электролизера производится после разогрева внутреннего пространства до температуры, сопоставимой с рабочей температурой электролита (разность температур не более 100 градусов Цельсия). После нагрева в ванну заливается предварительно наплавленный электролит 4. Электролит может завиваться как в пустую шахту электролизера, так и в шахту с предварительно введенными электродами. После заливки электролита и установки электродов включается электрический ток и устанавливается свод 11.

Использование последовательно соединенных биполярных электродов и применение относительно малой силы тока уменьшает массу используемой для токоподвода ошиновки, снижает общее напряжение, за счет чего снижается расход электроэнергии.

Ввиду неучастия получаемого жидкого металла в процессе протекания тока, отсутствует необходимость поддержания в шахте электролизера достаточно большого количества металла.

1. Электролизер для производства алюминия, содержащий корпус, подину, систему электродов, состоящую из концевых вертикальных либо наклонных анода, катода и биполярных электродов, и систему питания, отличающийся тем, что электроды выполнены с подвижными частями с возможностью изменения межэлектродного расстояния, причем подвижные части электродов, выполненные в виде катков и/или роликов, выведены из расплава наружу относительно рабочего пространства шахты электролизера.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что подвижные биполярные электроды и один либо оба концевых электрода выполнены с возможностью установки на катках, роликах, транспортирной ленте либо перемещения относительно поперечной оси электролизера с помощью внешнего относительно наполненного расплавом пространства электролизера приспособления.

3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что подина выполнена горизонтальной наклонной и оборудована копильником для сбора металла.

4. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью применения полых газонаполняемых биполярных электродов для создания газовоздушной среды через отверстия в анодной стороне биполярных электродов с образованием газовой пленки, ограничивающей коррозию анодной части биполярного электрода.

5. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что система питания глиноземом и фтористыми солями располагается на своде электролизера либо отдельно относительно электролизера.

6. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что питание электролизера глиноземом осуществляется путем подачи глинозема и фтористых солей непосредственно в расплав в шахте электролизера или посредством насыщения глиноземом и/или фтористыми солями электролита во внешнем относительно рабочего пространства электролизера резервуаре либо проточном канале.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкции мощного алюминиевого электролизера на 400 кА. .

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом.

Изобретение относится к способу электролитического производства алюминия из глиноземсодержащего фторидного расплава. .

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения металлов электролизом расплавленных электролитов с инертными анодами, в частности для электролитического производства алюминия из глиноземсодержащего фторидного расплава в электролизере с анодом, состоящим из оксидного проводящего керамического материала на основе диоксида олова, имеющего структуру типа рутила.

Изобретение относится к устройству и способу выливки расплавленного металла из-под слоя расплавленного электролита, менее плотного, чем металл. .

Изобретение относится к соединителю для механического и электрического соединения анода с анодной рамой электролизера для производства алюминия методом огневого электролиза.

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к способу переработки солевого шлака, образующегося при отключении электролизера для производства алюминия в ремонт.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению алюминия электролизом расплава, и может быть использовано для определения криолитового отношения (КО) (мольного отношения NaF/AlF3) рентгенофлуоресцентным методом в электролитах электролизеров производства алюминия с добавками кальция и магния.

Изобретение относится к способу переработки шлама и пыли газоочистки, образующихся при электролитическом получении алюминия. .

Изобретение относится к способам получения металлов, в частности алюминия, или сплавов электролизом расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием металлического и оксидно-металлического керметного инертного анода

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при электролитическом производстве алюминия

Изобретение относится к способу создания смачиваемого покрытия углеродной подины алюминиевого электролизера

Изобретение относится к электролизеру в серии электролизеров для получения алюминия и составному токоотводящему катодному стержню электролизера. Электролизер содержит кожух и огнеупорную футеровку, образующие рабочую полость для размещения высокотемпературных расплавов криолита и алюминия, электропроводящий катод из множества катодных блоков, образующих основание рабочей полости, анод, подвешенный внутри электролизера и находящийся в контакте с высокотемпературными расплавами в рабочей полости, токоотводящий стержень, помещенный внутри пазов, выполненных в катодном блоке катода, непосредственно не контактирующий с расплавами в рабочей полости, и размещенную снаружи кожуха электрическую ошиновку. Токоотводящий стержень содержит электрически соединенный с ошиновкой первый проводник, наружная поверхность которого электрически контактирует с катодным блоком, и второй проводник с меньшим электрическим сопротивлением, чем у первого проводника, механически или химически связанный с наружной поверхностью первого проводника в канале или в пазу, выполненном в наружной поверхности этого проводника, и образующий часть одной наружной поверхности первого проводника. Обеспечивается увеличение срока службы катодных блоков. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к способу защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана катодных блоков алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске. Способ включает нанесение на смачиваемое покрытие защитного слоя, сохраняющего защитные свойства во всем интервале температур обжига электролизера с температурой плавления выше максимальной температуры обжига и растворяющегося при взаимодействии с криолит-глиноземным расплавом электролита Na3AlF6·Al2O3. В качестве защитного слоя используют слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) и термически стойкого компонента или слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2). Защитный слой применяют в следующих пропорциях от 30 до 100% (Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2)) и от 30% до 70% термически стойкого компонента. В водный щелочной раствор добавляют в качестве термически стойкого компонента углеродную пыль или глинозем Al2O3. Изобретение обеспечивает повышение защитных свойств смачиваемого покрытия за счет повышенной стойкости защитного слоя в локальных участках перегрева подины при обжиге алюминиевого электролизера. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера для производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов. В составе порошковой композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера, содержащей функциональный компонент диборид титана, связующее и инертный наполнитель, связующее содержит одновременно два вида связующих - неорганическое, а именно насыщенный кислый раствор трихлорида алюминия, и органическое, а именно полимер с высоким коксовым числом. Обеспечивается улучшение характеристик формования порошковой композиции, увеличение механической прочности и электропроводности материала, синтезированного из нее, улучшение качества, служебных свойств конечного смачиваемого материала катодного покрытия, что способствует увеличению его срока службы и повышению технико-экономических показателей электролизера.

Изобретение относится к системе и способу для выливки расплавленного алюминия из электролизера для получения алюминия. Система содержит контейнер, имеющий корпус, приспособленный для помещения в него расплавленного алюминия, и желоб, имеющий участок-основание, соединенный с корпусом контейнера, участок-наконечник, соприкасающийся с расплавом в электролизере, и канал, соединяющий участок-основание с участком-наконечником, для прохождения расплава в корпус контейнера, причем расплав в электролизере содержит расплавленный алюминий и электролит, и электрический источник, соединенный с электролизером и выполненный с возможностью подачи вспомогательного тока на желоб для создания вспомогательного электромагнитного поля по меньшей мере вблизи участка-наконечника желоба, обеспечивающего по меньшей мере частичное увеличение потока расплавленного алюминия в желоб при поступлении вспомогательного тока на желоб, находящийся в жидкостном сообщении с расплавом в электролизере. Раскрыт также способ выливки алюминия из электролизера. Обеспечивается облегчение удаления расплава из электролизера. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

РЕФЕРАТ Изобретение относится к устройству для сбора твердых отходов и шлама из ванны электролизера для получения алюминия. Устройство содержит ковш для сбора корки, предназначенный для чистки анодных отверстий, подвижную вертикальную стойку, приводимую в движение первым приводом, раму, закрепленную на подвижной вертикальной стойке, и шарнирный черпак, при этом первый привод выполнен в виде гидроцилиндра, питаемого гидравлическим контуром, выполненным таким образом, что при приведении в движение черпака посредством второго привода давление масла в камере штока удерживается, по существу, постоянным, для удерживания нагрузки, соответствующей весу устройства для сбора, уменьшенной на заданную величину, предпочтительно, меньше 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН. Предпочтительно, участок контура, питающий камеру штока, снабжен регулятором давления. Раскрыты также сервисный модуль и сервисное устройство для электролизера для получения алюминия. Обеспечивается возможность сбора отходов, выскабливая днище ванны без повреждения последней. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу обжига подины алюминиевого электролизера с обожженными анодами. Способ включает нагрев подины, выполненной из катодных блоков с катодными блюмсами, электропроводным материалом, размещение на нем обожженных анодов, соединение анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера, пропускание электрического тока через электропроводный материал и регулирование токовой нагрузки обожженных анодов. В качестве электропроводного материала используют насыпной графитовый материал с фракцией не более 2 мм, размещенный в виде рядов усеченной пирамиды расположенных в проекции ниппелей по всей длине обожженного анода, при этом высоту каждого ряда устанавливают 10 мм до 100 мм в обратно пропорциональной зависимости от силы пропускаемого тока, составляющего от 500 кА до 100 кА, а соединение всех анододержателей установленных обожженных анодов с анодными шинами анодной ошиновки электролизера осуществляют посредством гибких элементов. Обеспечивается повышение срока службы электролизера. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электролизерам для получения алюминия с верхним подводом тока, в частности к устройству отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода. В устройстве отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода в систему организованного газоотсоса в виде труб, запеченных в тело анода по его продольной или поперечной осям в один или несколько рядов, трубы для отвода газов расположены но всей высоте анода, при этом в зоне жидкой анодной массы высота труб составляет 0,25÷0,3 от общей высоты труб, в зоне полукокса трубы выполнены перфорированными, и их высота составляет 0,5÷0,6 от общей высоты труб, а в нижней части в зоне сформированного анода трубы снабжены газопроводящими пробками, высота которых составляет 0,2÷0,25 от общей высоты трубы. При этом газопроводящие пробки выполнены из подштыревой анодной массы с содержанием связующего - каменноугольного пека 35-40% масс. Обеспечивается уменьшение толщины газосодержащего слоя электролита, сокращение потребления электролизером электроэнергии и увеличение выхода металла по току. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх