Анододержатель алюминиевого электролизера

Авторы патента:

Мухаметчин Рашид Халиуллович (RU)

Архипов Геннадий Викторович (RU)

Пингин Виталий Валерьевич (RU)

Неверов Владимир Юрьевич (RU)

Третьяков Ярослав Александрович (RU)

Шайдулин Евгений Рашидович (RU)

C25C3/12 - аноды

Владельцы патента RU 2509831:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)

Изобретение относится к анододержателю анодного устройства алюминиевых электролизеров. Анододержатель содержит кронштейн с двумя и более ниппелями, расположенными равномерно или с разным шагом вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, при этом ниппели имеют сужения с площадью поперечного сечения, равными 0,3÷0,9 площади поперечного сечения ниппеля в заделке анодного блока, выполненные над поверхностью угольного блока на расстоянии от 0,01-0,2 до 0,21-0,9 расстояния от поверхности угольного анода до горизонтальной части кронштейна. Обеспечивается снижение теплового потока от электролизера через анододержатель и снижение падения напряжения в самом анододержателе, за счет чего снижаются тепловые потери и повышается энергоэффективность электролизера в целом. 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к анодному устройству алюминиевых электролизеров.

Известен анододержатель алюминиевого электролизера, содержащий соединенные между собой алюминиевую штангу и стальную вилку и стальную втулку, установленную в кольцевой выборке, выполненной снаружи одного из концов алюминиевой штанги и соединенную с ней посредством сварки взрывом. При этом стальная втулка соединена со стальной вилкой посредством сварного соединения по периметру втулки (патент на полезную модель RU №115360, опубл. 27.04.2012). Полезная модель направлена на повышение надежности и долговечности конструкции, но не решает вопрос снижения тепловых и электрических потерь в анододержателе.

Наиболее близким к заявленному является анододержатель, размещенный в обожженном угольном блоке и соединенный с кронштейном, в котором крайние ниппеля расположены на расстоянии между их вертикальными осями, составляющем 0,55-0,60 длины обожженного угольного блока, а ниппельные гнезда выполнены диаметром, составляющим 0,12-0,15 длины и 0,25-0,31 ширины обожженного угольного блока (патент RU №2196193, опубл. 10.01.2003).

Недостатком известной конструкции является большой тепловой поток от электролизера и большие падения напряжения в самом анододержателе, что приводит к дополнительным потерям тепла в электролизере.

В основу изобретения положена задача разработать конструкцию анододержателя, способствующую повышению энергоэффективности электролизера.

Техническим результатом предложенного изобретения является снижение теплового потока от электролизера через анододержатель и снижение падения напряжения в самом анододержателе. За счет этого снижаются тепловые потери и повышается энергоэффективность электролизера в целом.

Указанный технический результат достигается за счет того, что анододержатель алюминиевого электролизера, содержащий кронштейн с двумя и более ниппелями, расположенными равномерно или с разным шагом вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, в котором ниппели имеют сужения с площадью поперечного сечения, равной 0,3÷0,9 площади поперечного сечения ниппеля в заделке анодного блока, а сужения выполнены над поверхностью угольного блока на расстоянии от 0,01÷0,2 до 0,21÷0,9 расстояния от поверхности угольного анода до горизонтальной части кронштейна.

Сущность устройства иллюстрируется фигурой, на которой показан анододержатель 1 алюминиевого электролизера, содержащий кронштейн 2 с ниппелями 3, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока 4 и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, где D - диаметр ниппеля в заделке анодного блока, d - диаметры сужения ниппелей, h - расстояние от поверхности анода до горизонтальной части кронштейна, h1 - нижняя граница сужения ниппеля, h2 - верхняя граница сужения ниппеля.

При сужении площади поперечного сечения ниппелей до 0,3÷0,9 площади поперечного сечения ниппеля в заделке анодного блока уменьшаются тепловые потери с анододержателей электролизера за счет снижения теплового потока через ниппели при уменьшении их сечения в месте сужения. Уменьшение теплового потока через анододержатель снижает температуру ниппелей, кронштейнов и анододержателя благодаря чему уменьшаются потери напряжения на них.

Нижняя граница сужения площади поперечного сечения ниппелей, равная 0,3 площади поперечного сечения ниппеля в заделке анодного блока, определена исходя из условий обеспечения необходимой механической прочности соединения обожженного угольного блока и ниппелей.

При сужении площади поперечного сечения ниппелей больше 0,9 площади поперечного сечения ниппеля технический результат, достигаемый за счет сужения поперечного сечения ниппеля, такой же, как при применении анододержателя без сужения сечения ниппелей, так как тепловой поток через ниппели снижается незначительно, а теплоотдача с этого участка ниппеля повышается за счет уменьшения сечения ниппеля. Снижение теплового потока через ниппели повышает энергоэффективность анододержателя, поскольку снижаются потери тепла с электролизера. Увеличение теплоотдачи с места сужения сечения ниппеля отрицательно влияет на энергоэффективность анододержателя, так как повышает потери тепла с ниппелей. При рассматриваемой величине сужения ниппелей эти два процесса уравновешиваются и увеличения энергоэффективности относительно анододержаетелей без сужения сечения в ниппелях не происходит.

Высота сужения площади поперечного сечения в ниппелях над поверхностью угольного блока, начинающегося на расстоянии h1, равном 0,01÷0,2 расстояния h от поверхности угольного блока, и заканчивающегося на расстоянии h2, равном 0,21÷0,9 расстояния h от поверхности анода до горизонтальной части кронштейна, выбрана исходя из результатов математического моделирования и обуславливается тем, что сужение необходимо выполнять на уровне глиноземной засыпки анодного блока.

При сужении площади поперечного сечения ниппелей выше глиноземной засыпки, то есть в воздухе, либо при выполнении сужения в горизонтальной части кронштейна падение напряжения в месте сужения сечения увеличивается, а конвективный теплообмен с окружающей средой остается неизменным. Например, в случае сужения сечения крайних ниппелей в воздухе на 0,5 площади поперечного сечения ниппеля в заделке анодного блока падение напряжения в ниппелях увеличивается на 1,5% относительно анододержателя без сужений, а потери тепла с поверхности анододержателя не изменяются. Таким образом, применение сужения площади поперечного сечения в ниппелях в этом случае негативно сказывается на энергоэффективности анододержателя.

В случае, если сужение сечения площади поперечного сечения в ниппелях выполняется на уровне глинозема, то напряжение в местах сужения сечения также увеличивается. Однако потери тепла с поверхности анододержателя уменьшаются за счет того, что температура анододержателя, находящегося на воздухе, снижается за счет снижения теплового потока через него, а места сужения сечения ниппелей укрыты глиноземом.

Анододержатель алюминиевого электролизера, содержащий кронштейн с двумя и более ниппелями, расположенными равномерно или с разным шагом вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, отличающийся тем, что ниппели имеют сужения с площадью поперечного сечения, равной 0,3÷0,9 площади поперечного сечения ниппеля в заделке анодного блока, которые выполнены над поверхностью угольного блока на расстоянии от 0,01÷0,2 до 0,21÷0,9 расстояния от поверхности угольного анода до горизонтальной части кронштейна.

Изобретение относится к металлическому аноду выделения кислорода для электрохимического извлечения алюминия разложением глинозема, растворенного в расплавленном электролите на основе криолита.

Способ и устройство для отделения металлических стаканов от оснований анодов, в частности, анодов, используемых для производства алюминия при помощи огневого электролиза // 2496921

Изобретение относится к способу удаления за один этап чугунных заливок, закрепленных на ниппелях, связанных с ножками анодной штанги. Способ включает следующие этапы: а) размещают ножку анодной штанги между упорным устройством и устройством воздействия, причем устройство воздействия может быть перемещено при помощи приводного механизма в направлении упорного устройства, которое охватывает, по меньшей мере частично, каждый из n ниппелей анодной штанги и представляет собой упорную поверхность, блокирующую поступательное перемещение соответствующей чугунной заливки, b) перемещают устройство воздействия в направлении упорного устройства таким образом, чтобы устройство воздействия входило в контакт с ножкой анодной штанги и увлекало ее за собой вплоть до того момента, когда ножка анода войдет в контакт с упорным устройством, с) продолжают перемещения устройства воздействия таким образом, чтобы каждая чугунная заливка, заблокированная связанной с ней упорной поверхностью, была отсоединена от соответствующего ниппеля, d) останавливают и отводят назад устройство воздействия.

Способ получения связующего для электродной массы // 2489524

Изобретение относится к способу получения связующего для электродной массы. .

Электролизер для производства алюминия // 2485216

Изобретение относится к анодному устройству алюминиевых электролизеров. .

Способ производства анодной массы // 2464360

Изобретение относится к способу производства анодной массы для самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров и может быть использовано в производстве обожженных анодов.

Анодное устройство алюминиевого электролизера // 2458186

Изобретение относится к конструкции анодного устройства алюминиевого электролизера с механизмом перемещения анодной ошиновки. .

Анодный токоподвод алюминиевого электролизера // 2456382

Изобретение относится к конструкции анодного токоподвода электролизера для получения алюминия. .

Электрический контактный узел инертного анода для получения алюминия в солевом расплаве и способ его монтажа // 2418889

Изобретение относится к изготовлению инертных анодов для электролитического получения алюминия в криолит-глиноземном расплаве. .

Ингибитор для анодной массы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера // 2415972

Изобретение относится к области производства алюминия электролизом расплавленных солей, в частности к производству анодной массы для формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, и может быть использовано при производстве обожженных анодов для тех же целей.

Инертный анод электролизера для производства алюминия // 2408743

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом, а именно к конструкции инертных анодов электролизеров для производства алюминия.

Способ обслуживания алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом // 2517623

Изобретение относится к способу обслуживания алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом в процессе его эксплуатации. Способ включает загрузку анодной массы в анодный кожух, перемещение анодного кожуха, перемещение анодной рамы относительно зеркала катодного металла и перестановку анодных штырей, при этом для перемещения анодной рамы определяют зависимость порога магнитогидродинамической (МГД) устойчивости электролизера от положения анодной рамы относительно зеркала катодного металла с построением графика, на котором определяют нижнее и верхнее положения анодной рамы относительно зеркала катодного металла, и при достижении анодной рамой позиции, соответствующей равенству упомянутых положений рамы относительно зеркала катодного металла, определяющему заданный порог МГД-устойчивости, осуществляют перемещение анодной рамы. Перемещение анодной рамы осуществляют при достижении нижней части анодной рамы относительно зеркала катодного металла от 245 см до 275 см. Обеспечивается более стабильная работа электролизера. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ подготовки анодной массы для формирования сырых анодов // 2521178

Изобретение относится к способу подготовки анодной массы для формирования сырых анодов электролизера производства алюминия электролизом расплавленных солей. Способ включает приготовление шихты зерновых и пылевых фракций кокса, регулирование гранулометрического состава фракций кокса, нагрев шихты и смешивание шихты с пеком-связующим, охлаждение полученной анодной массы, формирование полученных сырых анодов. При приготовлении шихты регулируют гранулометрический состав пылевых фракций кокса путем определения суммарной удельной поверхности пылевых фракций кокса, производят расчет отклонений о заданного значения суммарной удельной поверхности, расчет величины поправки и времени внесения поправок, проводят корректировку относительно заданного значения суммарной удельной поверхности и корректировку дозирования пылевых фракций кокса, после формирования сырого анода определяют кажущуюся плотность сырого анода и корректируют дозирование пека-связующего в зависимости от величины и знака отклонения кажущейся плотности сырого анода от заданного значения кажущейся плотности. Все корректировки осуществляют в онлайновом режиме. Обеспечивается повышение качества сырых анодов и срока службы обожженных анодов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ производства анодной массы для анодов // 2529193

Изобретение относится к способу производства анодной массы для анодов алюминиевого электролизера, включающий регулирование процесса производства анодной массы путем изменения соотношения компонентов в коксопековой композиции. Способ характеризуется тем, что определяют содержание примесей натрия и серы в пеке и коксе и ведут процесс производства анодной массы при соотношении компонентов, удовлетворяющих условию C N a C S в пеке C N a C S в коксе < 4, где C N a C S в пеке - отношение содержания натрия и серы в связующем пеке, C N a C S в коксе - отношение содержания натрия и серы в коксе. Использование предлагаемого способа получения анодной массы позволяет снизить реакционную способность в воздухе в среднем на 23%, реакционную способность в CO2 на 19%. 3 табл., 5 пр.

Способ формирования вторичного анода алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом // 2536321

Изобретение относится к способам формирования вторичного анода алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом. Способ включает использование связующего нефтекаменноугольного пека с удельной плотностью 1,25-1,30 г/см3, преимущественно 1,27-1,29 г/см3, и содержанием бенз(а)пирена не более 7 мг/г пека, приготовление подштыревой анодной массы с содержанием связующего 30-40%, преимущественно 32-36%, формирование вторичного анода из приготовленной подштыревой анодной массы. Обеспечивается снижение выбросов бенз(а)пирена на 48% при производстве алюминия.

Состав шихты для изготовления оксидно-металлического инертного анода // 2537622

Изобретение может быть использовано при изготовлении композиционного оксидно-металлического инертного кислородвыделяющего анода для электролитического получения металлов, в частности, алюминия. Состав шихты для изготовления указанного анода включает смесь оксидной и металлической составляющих, взятых в следующем соотношении, мас.%: металлическая - 10-30, оксидная - остальное. Оксидная составляющая включает смесь двух или более микроразмерных порошков оксидов, выбранных из ряда: оксид никеля, оксид железа, оксид меди, оксид хрома. Металлическая составляющая включает микроразмерные порошки меди или сплава на основе меди, а также содержит 2-10 мас.% наноразмерного порошка меди или сплава на основе меди с размером частиц до 100 нм. Изобретение позволяет увеличить удельную электропроводность анода при температуре 750-850 °C и снизить скорость его коррозии при низкотемпературном электролитическом получении алюминия из оксидно-фторидного расплава. 4 ил., 2 табл., 1 пр.

Электролизер для производства алюминия // 2555302

Изобретение относится к электролизеру с обожженными анодами для производства алюминия. Электролизер содержит угольные аноды с вертикальными отверстиями и катодное устройство со слоем жидкого алюминия на подине, при этом внутренняя поверхность каждого отверстия анода защищена корундовой трубкой, высота которой превышает высоту анода, отношение этих высот удовлетворяет условию h:H=(1,05÷l,15):1, где: h - высота корундовой трубки; H - высота анода и количество отверстий в аноде составляет не менее одного. Обеспечивается уменьшение удельного потребления электроэнергии электролизером с обожженным анодом на 300-400 кВт·ч/т Al и исключение риска загрязнения производимого электролизером алюминия примесями при растворении корундовой трубки в электролите. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Снабженный канавками анод электролизера // 2559381

Изобретение относится к анодному блоку из углерода для предварительно обожженного анода электролизера по производству алюминия. Анодный блок имеет верхнюю сторону, нижнюю сторону, размещаемую напротив верхней стороны катода, четыре боковые стороны и по меньшей мере одну канавку, выходящую на по меньшей мере одну из боковых сторон, на которой упомянутая канавка имеет максимальную длину Lmax в плоскости, параллельной нижней стороне, при этом упомянутая канавка не выходит на упомянутые нижнюю или верхнюю стороны или выходит на упомянутые верхнюю или нижнюю стороны на длину L0, меньшую половины максимальной длины Lmax. Раскрыты также способ изготовления анодного блока, обожженный анод, электролизер для производства алюминия электролизом в расплавленных солях и способ производства алюминия. Обеспечиваются возможность устранения отвода анодного газа из-под анода без нарушения целостности последнего и повышение срока службы анода. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Анод на основе железа для получения алюминия электролизом расплавов // 2570149

Изобретение относится к аноду для электролитического получения алюминия электролизом фторидных расплавов при температуре менее 930°C. Анод содержит основу, выполненную из сплава, содержащего в мас.%: железо 65-96, медь до 35, никель до 20 и одну или несколько добавок молибдена, марганца, титана, тантала, вольфрама, ванадия, циркония, ниобия, хрома, алюминия (до 1), кобальта, церия, иттрия, кремния и углерода в сумме до 5, и защитный оксидный слой, состоящий главным образом из оксидов железа и комплексных оксидов железа, меди и никеля. Основа изготовлена путем литья в металлические или песчаные формы. Защитный оксидный слой на поверхности анода получен путем предварительного окисления на воздухе при температуре 850-1050°C или непосредственно в процессе электролиза окислением выделяющимся на аноде кислородом. Защитный оксидный слой на поверхности анода имеет толщину 0,1-3,0 мм. Обеспечивается увеличение срока эксплуатации анода. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах // 2584059

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия. Технический результат - повышение точности контроля токораспределения. Устройство содержит электромагнитный датчик, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессор. Причем датчик установлен на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала и длина которого достаточна для свободного доступа к проводнику с током, а его выход подключен через последовательно соединенные нормализатор входных сигналов и АЦП к микропроцессору. Выход микропроцессора оснащен USB разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока. Устройство снабжено вторым электромагнитным датчиком, установленным напротив первого датчика относительно центра проводника с током, при этом электромагнитные датчики соединены последовательно и зафиксированы с помощью ограничителя, а их общий выход подключен витой парой к входу нормализатора входных сигналов. 2 ил.

Способ снижения анодного перенапряжения при электролитическом получении алюминия // 2585924

Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом на электролизерах с угольными и малорасходуемыми анодами. Способ снижения анодного перенапряжения включает подачу на анод импульсов тока высокой частоты с использованием генератора высокочастотных импульсов переменного тока и варьированием частоты импульсов тока от 104 до 108 Гц. Обеспечивается снижение удельного расхода электроэнергии при получении алюминия путем снижения анодного поверхностного перенапряжения гетерогенной реакции образования СО2 за счет дополнительного нагрева и влияния импульсов переменного тока на кинетику электродных процессов. 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.