Электролизер для производства алюминия



Электролизер для производства алюминия
Электролизер для производства алюминия
Электролизер для производства алюминия
Электролизер для производства алюминия
Электролизер для производства алюминия
Электролизер для производства алюминия
Электролизер для производства алюминия
Электролизер для производства алюминия

 


Владельцы патента RU 2518029:

Общество с ограниченной ответственностью "Легкие металлы" (RU)

Изобретение относится к конструкции электролизеров для получения алюминия. Под каждым анодом на поверхности подины размещены перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры из материала, менее электропроводного, чем алюминий, перпендикулярно и/или под углом 45-90° к плоскости подины, перпендикулярно и/или под углом 45-90° к продольной оси катодных стержней, полностью или частично препятствующие протеканию вдоль подины горизонтальных составляющих катодного тока в слое алюминия. Обеспечивается уменьшение горизонтальных составляющих токов в слое расплава, равномерное распределение тока, уменьшение межполюсного расстояния (МПР) и уменьшение расхода электроэнергии на получение алюминия и/или увеличение выхода по току. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к конструкции электролизеров для получения алюминия.

Известен электролизер [1], содержащий катодное устройство и анодное устройство. Катодное устройство содержит ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков с вмонтированными токоподводами, заключенными в металлический кожух. Между металлическим кожухом и угольными блоками размещены огнеупорные и теплоизоляционные материалы. Анодное устройство содержит угольные аноды, соединенные с анодной шиной. Аноды размещены в верхней части ванны и погружены в расплавленный электролит.

Недостатком известной конструкции электролизера является то, что разработанные для нее технологии характеризуются весьма высоким удельным расходом энергии W, определяемым уравнением

W = v k η , где V - напряжение на ванне, В; η - выход по току, k - электрохимический эквивалент [кг/кА*ч].

Обычно в технологиях получения алюминия W=13-15 кВтч/кг металла. Однако этот расход энергии приблизительно в 2 раза больше, чем предсказываемый теоретически. Для этого есть две причины:

1. В напряжении V большую часть занимает омическое падение напряжения в электролите, определяемое величиной межэлектродного (межполюсного) зазора (МПЗ). Обычно это расстояние составляет около 5 см;

2. Выход по току η снижается при резком увеличении взаимодействия (так называемое «обратное взаимодействие») анодных продуктов (углекислого газа) и катодных продуктов (растворенного алюминия) при увеличении магнитогидродинамического (МГД) перемешивания (циркуляции) металла и электролита (МГД циркуляция расплава увеличивается при уменьшении МПЗ, как результат увеличения сил взаимодействия горизонтальных составляющих тока в расплаве и магнитного поля).

Таким образом, одним из важнейших недостатков вышеуказанной конструкции является относительно высокое омическое сопротивление МПЗ и высокий расход энергии.

Известен электролизер для производства алюминия ([2], фиг.1), состоящий из анодного токоподвода, угольного анода, угольного катода с расположенными под анодом дополнительными элементами «грибами», сделанными из диборида титана, изоляции, электролита, жидкого алюминия, блюмсов. Конструкция служит для уменьшения МПЗ и, тем самым, для снижения напряжения V и удельного расхода энергии.

Недостатком этой конструкции электролизера является малая термомеханическая и химическая стойкость «грибов», сделанных из диборида титана, особенно на границах металл-электролит; сложность прикрепления «грибов» к подине и невозможность осуществления такого прикрепления в ныне действующих электролизерах, малая площадь контакта «гриба» с угольной подиной, а также относительно высокая стоимость и невозможность оперативного удаления «грибов» из межэлектродного зазора при необходимости, например опускания анода на катод.

Известен электролизер для производства алюминия, принятый за прототип ([3]), включающий катодное устройство, содержащее ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков с вмонтированными катодными токоподводами, заключенных в металлический кожух, с размещенными между металлическим кожухом и угольными блоками огнеупорными и теплоизоляционными материалами, анодное устройство содержащее угольные аноды, соединенные с анодной шиной, размещенные в верхней части ванны и погруженные в расплавленный электролит, отличающийся тем, что на угольной подине под каждым из анодов расположены тумбы с более высокой удельной электропроводностью, чем электролит, стойкие к разрушению в криолитоглиноземных расплавах и жидком алюминии, причем верхняя поверхность тумбы выступает выше уровня катодного алюминия, а тумбы выполнены с возможностью перемещения и/или замены при необходимости.

Недостатками известной конструкции электролизера являются:

относительно большой объем пространства в МПЗ, занимаемый тумбами, вес и стоимость ТУМБ, сложности перемещения и/или замены тумб при необходимости. В случае необходимости использования утяжелителей, расположенных внутри тумбы, например чугунной «гири» или заливки, это может снижать надежность конструкции вследствие разности коэффициентов термического расширения материалов, а также проникновения электролита через поры тумбы к материалу утяжелителя, приводя к его преждевременной коррозии и загрязнению катодного металла. Затруднительна возможность автоматического регулирования вертикального перемещения тумбы при изменении толщины слоя катодного металла. Тумбы недостаточно уменьшают горизонтальные составляющие катодного тока и МГД перемешивание расплава.

Задача изобретения - снижение удельного расхода энергии за счет уменьшения омического сопротивления и падения напряжения в МПЗ, повышения выхода по току вследствие уменьшения горизонтальных составляющих катодного электрического тока в расплаве, увеличения гидродинамического сопротивления для движения расплава у границы алюминий-электролит, уменьшения магнитогидродинамического (МГД) перемешивания расплава и «обратных» реакций металла с анодными газами, а также удобства расположения дополнительных элементов в МПЗ на подине и возможности их оперативного и автоматизированного перемещения и/или удаления из межэлектродного зазора (МПЗ) при необходимости, например опускания анода на катод, и уменьшение стоимости конструкции.

Технический результат заключается в создании конструкции алюминиевого электролизера, включающего катодное устройство, содержащее ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков с вмонтированными токоподводами, заключенных в металлический кожух, с размещенными между металлическим кожухом и угольными блоками огнеупорными и теплоизоляционными материалами, анодное устройство, содержащее угольные аноды, соединенные с анодной шиной, размещенные в верхней части ванны и погруженные в расплавленный электролит, в котором, согласно предлагаемому решению, на поверхности подины и/или в пространстве между анодом и катодом, под каждым из анодов, размещены перегородки и/или решетки из огнеупорного материала, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры из углеродного или огнеупорного материала, заполненные или пропитанные полностью или частично алюминием, с равномерной или с анизотропной проводимостью, большей по оси анод-катод и меньшей в перпендикулярном направлении, из материала менее электропроводного, чем алюминий, перпендикулярно и/или под углом от ±45° до ±90° к плоскости подины, перпендикулярно и/или под углом от ±45° до ±90° к продольной оси катодных стержней, уменьшающие горизонтальные составляющие катодного тока вдоль подины в слое расплава. Вследствие демпфирования горизонтальных токов в расплаве, уменьшается МГД циркуляция и возможно уменьшить МПЗ между анодом и катодом, т.е. уменьшить удельный расход энергии и/или увеличить выход по току.

Изобретение дополняют частные отличительные признаки, направленные также на решение поставленной задачи.

Перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры имеют высоту, одинаковую и/или неодинаковую в зависимости от их места расположения на подине, а также ниже и/или выше уровня металла, или на границе металл-электролит, определяемую с помощью соответствующего критерия оптимальности распределения электрических потенциалов и токов, т.е. в зависимости от конкретной цели: например, уменьшение межполюсного расстояния (МНР), уменьшение энергозатрат; и/или увеличение выхода по току и т.п.

Перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры выполнены с возможностью перемещения и/или замены, при необходимости.

Перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры опираются на поверхность катода, либо приклеены к катоду, либо плавают у поверхности раздела сред алюминий-электролит.

Смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры имеют анизотропную проводимость больше по оси анод-катод и меньше в перпендикулярном направлении.

Перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры изготовлены из углеродных блоков, в частности из отходов в виде боя стандартных подовых блоков, обожженных анодов и/или электродов, карбида кремния и/или материала типа ANAPLAST.

Перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры покрыты или пропитаны веществом, содержащим, например, диборид титана, обеспечивающим смачивание алюминием.

Внешние поверхности перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры предварительно обработаны/пропитаны ингибиторными веществами, защищающими от окисления.

Перегородки и/или решетки, перед тем как разместить в пространство МПЗ, обтягивают в вакуумную упаковку из алюминиевой фольги и подогревают до температуры как можно ближе к температуре электролиза, но меньшей, чем температура плавления катодного металла. Затем перегородки и/или решетки помещают в пространство МПЗ.

Под каждым анодом устанавливают от 1 и более перегородок и/или решеток, расстояние между перегородками и/или решетками обратно пропорционально их количеству, а размер пор смачиваемых алюминием открытопористых ячеистых структур обратно пропорционален количеству пор на единицу площади катода.

Перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры могут быть различной формы, например, параллелепипеда, призм, куба, гексагональной, ортогональной, полусферической, цилиндрической, причем в боковых стенках перегородок и/или решеток, выполнены сквозные отверстия прямоугольной или округлой формы, расположенные преимущественно ближе к донной поверхности подины (катода), для облегчения горизонтального протекания алюминия в придонном слое у поверхности подины (катода).

На поверхности углеродной части подины (катода) могут быть выполнены продольные и/или поперечные дренажные каналы для аккумулирования и эвакуации алюминия.

Перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры могут быть различной формы, например, параллелепипеда, призм, куба, гексагональной, ортогональной, полусферической, цилиндрической и т.д., но симметрия и унификация перегородок и/или решеток может учитываться для оптимальности конструкции и процесса электролиза по критериям уменьшения удельных затрат энергии, и/или увеличения выхода по току.

Перегородка и/или решетка, и/или смачиваемая алюминием открытопористая ячеистая структура, может захватываться по краям кронштейнами, изготовленными из неэлектропроводного материала, стойкого в электролите, и расположенными вдоль боковых поверхностей анода и/или вдоль нижней плоскости анода, с возможностью перемещения вертикально, и/или в горизонтальной плоскости, при необходимости.

Сущность изобретения поясняется эскизами (Фиг.2-8).

Электролизер содержит угольный анод с анодным токоподводом 1, угольную подину (катод) 2. Нижняя поверхность угольного анода погружена в электролит 3. Внутри электролизера выложена футеровка 4. Электролизер снабжен традиционным устройством для подачи сырья (глинозем, фторсоли) и отвода анодных газов 5, устройством для подвода тока 6 к катоду 2. В межполюсном зазоре (МПЗ), кроме катодного металла 9, расположены перегородки и/или решетки 7 и/или смачиваемые алюминием открытопористые структуры 8. Верхняя часть перегородки и/или решетки 7, и/или смачиваемой алюминием открытопористой ячеистой структуры 8 находится в электролите 3, а нижняя часть находится в катодном металле (жидком алюминии) 9.

На поверхности подины, по продольной оси электролизера и/или вдоль проекции периметра анода на поверхность катода, выполнено одно или несколько углублений 12 (Фиг.8) для дренажа и эвакуации металла из ванны.

Монтаж алюминиевого электролизера осуществляется следующим образом.

Перегородки и/или решетки 7, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры 8 могут быть покрыты или пропитаны веществом/веществами, содержащим/ми и/или образующим/ми, например, диборид титана, обеспечивающим/ми смачивание алюминием. Смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры 8 либо приклеивают к подине, либо вставляют в перегородки и/или решетки таким образом, чтобы открытопористые ячеистые структуры 8 находились внутри перегородок и/или решеток 7, а нижняя поверхность открытопористой ячеистой структуры находилась в катодном металле (жидком алюминии) 9. Перегородки и/или решетки 7, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры 8, перед тем, как разместить в пространство МПЗ, могут быть, при необходимости, обтянуты в вакуумную упаковку из алюминиевой фольги с целью закрытия поверхностных пор, защиты от окисления на воздухе, улучшения теплопередачи и подогреты до температуры, как можно близкой к температуре электролиза, но меньшей, чем температура плавления катодного металла. Затем перегородки и/или решетки 7 помещают в пространство МПЗ.

Для электролизеров с обожженными анодами установка и/или замена перегородки и/или решетки 7, при необходимости, осуществляется непосредственно во время замены соответствующего анодного блока, отключение ванны от питания при этом не требуется. Для электролизеров с самообжигающимися анодами Содерберга установка перегородки и/или решетки 7 осуществляется также непосредственно под анод при предварительном поднятии анода 1, при этом ванна может быть отключена от источника питания током. В обоих случаях в местах установки перегородки и/или решетки 7 осуществляется очистка угольной подины 2 от скопившегося осадка.

Для перемещения перегородка и/или решетка 7 захватывается по краям с помощью крючьев, либо кронштейнами 10, изготовленными из неэлектропроводного материала, стойкого в электролите и катодном металле и расположенными вдоль боковых поверхностей анода и/или вдоль нижней плоскости анода, с возможностью перемещения перегородки и/или решетки 7 вертикально, и/или частично в горизонтальной плоскости, при необходимости. Кронштейн 10 прикреплен к перемещаемой тяге 11, которая может быть выполнена из обычных конструкционных материалов.

При этом происходит улучшение следующих ТЭП электролиза: уменьшение удельного расхода энергии, увеличение выхода по току.

ЛИТЕРАТУРА

1. Х. Чанг, В. де Нора и Дж.А. Секхар «Материалы, используемые в производстве алюминия методом Эру-Холла». - Изд. Красноярск. гос. ун-т, Красноярск, 1998.

2. J.R. Rayne: US Patent, 4.405.433, April 1981.

3. Патент №111540. - Электролизер для производства алюминия./ Попов Ю.Н., Поляков П.В., Островский И.В. Приоритет от 30.06.2011.

1. Электролизер для производства алюминия, включающий катодное устройство, содержащее ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков с вмонтированными катодными токоподводами, заключенных в металлический кожух, с размещенными между металлическим кожухом и угольными блоками огнеупорными и теплоизоляционными материалами, анодное устройство, содержащее угольные аноды, соединенные с анодной шиной, размещенные в верхней части ванны и погруженные в расплавленный электролит, отличающийся тем, что он снабжен перегородками и/или решетками и/или смачиваемыми алюминием открытопористыми ячеистыми структурами из материала, менее электропроводного, чем алюминий, размещенными под каждым из анодов на поверхности подины катода и/или в пространстве между ними, перпендикулярно и/или под углом 45°-90° к плоскости подины, перпендикулярно и/или под углом 45°-90° к продольной оси катодных стержней.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры выполнены высотой одинаковой и/или неодинаковой, в зависимости от их координатного расположения на подине, которая ниже и/или выше уровня металла, и/или соответствует границе металл-электролит.

3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры выполнены с возможностью перемещения и/или замены, при необходимости.

4. Электролизер по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры приклеены к катоду.

5. Электролизер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры имеют анизотропную проводимость больше по оси анод-катод и меньше в перпендикулярном направлении.

6. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры изготовлены из углеродных блоков, в частности, из отходов в виде боя стандартных подовых блоков, обожженных анодов и/или электродов, карбида кремния и/или материала типа ANAPLAST.

7. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры для смачивания алюминием покрыты или пропитаны веществом, содержащим, например, диборид титана.

8. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что внешние поверхности перегородок и/или решеток, и/или смачиваемых алюминием открытопористых ячеистых структур предварительно обработаны/пропитаны защитными ингибиторными веществами.

9. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры, перед размещением в пространстве межполюсного зазора МПЗ обтягивают в вакуумную упаковку из алюминиевой фольги и подогревают до температуры, наиболее близкой к температуре электролиза, но меньшей, чем температура плавления катодного металла, и затем перегородки и/или решетки помещают в пространство МПЗ.

10. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что под каждым анодом устанавливают от одной и более перегородок и/или решеток, и/или смачиваемых алюминием открытопористых ячеистых структур, расстояние между перегородками и/или решетками обратно пропорционально их количеству, а размер пор смачиваемых алюминием открытопористых ячеистых структур обратно пропорционален количеству пор на единицу площади катода.

11. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры выполнены любой формы, например, в форме параллелепипеда, призмы, куба, или с гексагональной, ортогональной, полусферической, цилиндрической формой.

12. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородка и/или решетка, и/или смачиваемая алюминием открытопористая ячеистая структура захватываются по краям кронштейнами, изготовленными из неэлектропроводного материала стойкого в электролите и расположенными вдоль боковых поверхностей анода и/или вдоль нижней плоскости анода, с возможностью перемещения вертикально и/или в горизонтальной плоскости, при необходимости.

13. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры, анизотропная проводимость которых больше по оси анод-катод и меньше в перпендикулярном направлении, изготовлены, в основном, из оксида алюминия/глинозема, например из высокоглиноземистого неформованного бетона и/или плит, и/или керамобетона.

14. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры расположены на дополнительном слое открытопористой ячеистой структуры.

15. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что на поверхности подины по продольной оси электролизера и/или вдоль проекции периметра анода на поверхности катода выполнено одно или несколько углублений для дренажа и эвакуации металла из ванны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к определению степени износа в среде алюминиевых электролизеров образцов карбидокремниевых блоков, используемых для боковой футеровки кожуха алюминиевых электролизеров.

Настоящее изобретение относится к способу производства комбинированных подовых блоков для алюминиевых электролизеров. Способ включает введение материала углеродистой подложки в форму и нанесение на нее слоя композиционного жаростойкого материала, содержащего борид металла, уплотнение содержимого формы в виде катодного блока и обжиг катодного блока, в качестве материала углеродистой подложки и слоя композиционного жаростойкого материала используют материалы, имеющие близкие коэффициенты термического линейного расширения и значения натриевого расширения и следующий гранулометрический состав: содержание фракций в углеродистой подложке (-10+0,071) мм - 76±10 мас.% и (-0,071+0) мм - 24±10 мас.%, содержание фракций в слое композиционного жаростойкого материала (-10+0,071) мм - 50±30 мас.% и (-0,071+0) мм - 30±50 мас.%, при этом материал углеродистой подложки вводят в предварительно нагретую до температуры материала форму.

Изобретение относится к конструкции катодной секции алюминиевого электролизера. Катодная секция содержит катодный углеродный блок, катодный токоведущий стержень с электропроводной частью из материала с высокой удельной электропроводностью, установленный во внутренней полости катодного углеродного блока и закрепленный в нем с помощью чугунной заливки.

Изобретение относится к электролизерам для получения алюминия. На поверхности подины размещены перегородки и/или решетки, и/или смачиваемые алюминием открытопористые ячеистые структуры из материала, менее электропроводного, чем алюминий, перпендикулярно и/или под углом 45°-90° к плоскости подины, перпендикулярно и/или под углом 45°-90° к продольной оси катодных стержней, полностью или частично препятствующие протеканию вдоль подины горизонтальных составляющих катодного тока в слое алюминия.

Изобретение относится к электролизеру для получения алюминия. Электролизер включает катодное устройство, содержащее ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков, заключенных в металлический кожух, с размещенными между металлическим кожухом и угольными блоками огнеупорными и теплоизоляционными материалами, анодное устройство, содержащее угольные аноды, соединенные с анодной тиной, размещенные в верхней части ванны и погруженные в расплавленный электролит, на угольной подине под каждым из анодов расположены поплавки с более высокой удельной электропроводностью, чем электролит, стойкие к разрушению в криолитоглиноземных расплавах и жидком алюминии, причем верхняя поверхность поплавка выступает выше уровня катодного алюминия и поплавки можно перемещать и/или заменять для уменьшения межполюсного зазора между анодом и катодом.

Изобретение относится к композиционным материалам на основе тугоплавких металлов и может быть использовано в электролизерах при получении алюминия. .

Изобретение относится к катодному устройству алюминиевого электролизера и способу его ремонта. .

Изобретение относится к конструкции катодного устройства электролизера в электролизерах Содерберга или электролизерах с обожженными анодами. .

Изобретение относится к производству металлов и сплавов электролизом расплавленных солей. .

Изобретение относится к катодному устройству алюминиевого электролизера. .

Изобретение относится к катоду для ячейки электролизера для получения алюминия из его оксида в электролитической ванне. Катод имеет обращенную к электролитической ванне верхнюю часть и нижнюю часть, снабженную контактами для подвода тока. Верхняя и нижняя части, по меньшей мере, на некоторых участках соединены друг с другом разъемно с помощью защитного промежуточного слоя. Обеспечивается снижение стоимости катода и оптимизация функционирования катода. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к катодному блоку для алюминиевого электролизера. Катодный блок содержит слой композита, содержащий графит и твердый материал, такой как TiB2, присутствующий с одномодовым гранулометрическим составом, при этом d50 составляет между 10 и 20 мкм, в частности между 12 и 18 мкм, преимущественно между 14 и 16 мкм. Раскрыт также способ изготовления катодного блока с указанными характеристиками. Обеспечивается повышение износостойкости катодного блока и простота изготовления. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к конструкции катодного кожуха электролизера для получения алюминия электролитическим способом. Катодный кожух содержит продольные и торцевые стенки с вертикальными ребрами жесткости, днище, шпангоуты, которые охватывают стенки и днище, и фланцевый лист. Фланцевый лист жестко соединен с промежуточными ребрами, вертикально установленными между шпангоутами, на продольных стенках кожуха, с помощью разъемных соединений, через горизонтальные площадки. Промежуточные ребра выполнены из металлического листа толщиной от 0,3 до 1 толщины стенки кожуха. Обеспечивается повышение срока службы электролизера 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к футеровке алюминиевого электролизера. Футеровка включает подину и токоотводящие элементы из алюминия, выполненные жидкими в верхней части в контакте с расплавом алюминия и твердыми - в нижней части и установленные проходящими вертикально через подину. Подина выполнена из подовых блоков большей высоты с выступами и подовых блоков меньшей высоты, при этом подовые блоки меньшей высоты установлены у торцов подины. Подовые блоки меньшей высоты чередуются с подовыми блоками большей высоты с выступами. В выступах блоков на всю толщину блока выполнены вертикальные каналы для установки токоотводящих элементов. Токоотводящие элементы в нижней части прикреплены к токоведущему коллектору, выполненному в виде пластины, выведенной горизонтально из торцов подовых блоков и через продольные стороны катодного кожуха. Токоотводящие элементы выполнены Г- или Т-образной формы. Подовые блоки выполнены из высокоглиноземистого бетона, обожженного до 1200°С, или из нескольких слоев: рабочего слоя, выполненного из высокоглиноземистого бетона толщиной, равной 0,4-0,6 от толщины блока, и второстепенного слоя, выполненного из алюмосиликатного бетона - остальное. Межблочное соединение подовых блоков выполнено из высокоглиноземистого бетона с пониженной вязкостью или при помощи клеящей или цементирующей композиции с толщиной шва 5-20 мм. Обеспечивается снижение трудоемкости при монтаже, снижение расхода электроэнергии и повышение надежности работы электролизера. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к углеродному изделию, которое производят обжигом смеси, содержащей, по меньшей мере, кокс. Кокс представляет собой кокс с низкой графитируемостью. Раскрыт также способ изготовления углеродного изделия, включающий смешивание антрацита, графита и/или кокса с низкой графитируемостью или их смесей, по меньшей мере, с одним связующим материалом из группы связующих материалов на нефтяной или угольной основе, а также связующих материалов на основе синтетических полимеров и любых смесей указанных связующих материалов и необязательных добавок, придание смеси заданной формы, обжиг формованной смеси и необязательную графитизацию обожженного формованного изделия. Раскрыто применение углеродного изделия в качестве катодного блока алюминиевого электролизера и кирпича доменной печи Обеспечивается повышение срока службы изделия, в частности катодного блока. 4 н. и 14 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к конструкциям электролизеров для получения алюминия. Электролизер содержит катодное устройство, имеющее ванну с угольной подиной, выложенную из угольных блоков, заключенных в металлический кожух, с размещенными между металлическим кожухом и угольными блоками огнеупорными и теплоизоляционными материалами, анодное устройство, содержащее угольные аноды, соединенные с анодной шиной, размещенные в верхней части ванны и погруженные в расплавленный электролит, на угольной подине по периметру анода расположены тумбы, или поплавки, стойкие к разрушению в криолитоглиноземных расплавах и жидком алюминии, причем верхняя поверхность тумбы или поплавка выступает выше уровня катодного алюминия и тумбы или поплавки можно перемещать и/или заменять при необходимости. Тумбы или поплавки выполнены из углерода, карбида кремния, их комбинации. Верхняя поверхность тумбы или поплавка выполнена плоской, или выпуклой, или вогнутой, или наклонной к горизонту. Обеспечивается снижение удельного расхода энергии за счет уменьшения межполюсного зазора (МПЗ), омического сопротивления и падения напряжения в МПЗ, повышение выхода по току вследствие увеличения гидродинамического сопротивления для движения расплава у границы алюминий-электролит по периметру анода и, следовательно, уменьшения перемешивания расплава и «обратных» реакций металла с анодными газами. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу футеровки катодного устройства при монтаже катодных устройств электролизеров для производства первичного алюминия. Способ включает засыпку порошкообразного материала в катодный кожух электролизера, разравнивание его с помощью рейки, укрытие засыпанного материала пылеизолирующей пленкой и уплотнение, осуществляемое в два этапа: предварительного статического и окончательного динамического воздействия путем последовательного перемещения рабочих органов статического и динамического уплотнения вдоль продольной оси катода алюминиевого электролизера через упругую прокладку, выполненную из не менее чем двух слоев: нижнего, предотвращающего выдавливание порошкообразного материала вперед по ходу движения и верхнего, обеспечивающего сцепление прокладки с рабочим органом статического уплотнения, при этом динамическое воздействие осуществляют виброблоком, соединенным с блоком статической обработки посредством упругих элементов с возможностью одновременного перемещения относительно горизонтальной и вертикальной осей. Обеспечивается сокращение расходов на футеровочные материалы и уменьшение трудозатрат при их монтаже. 6 з.п. ф-лы, 9ил.
Изобретение относится к способу получения катодного блока электролизера для получения алюминия. Способ включает заготовку исходных материалов, содержащих кокс и порошок твердого материала, как, например TiB2, а также, при необходимости, углеродсодержащего материала, перемешивание исходных материалов, формование катодного блока, карбонизацию, графитизацию и охлаждение, при этом графитизацию проводят при температурах от 2300 до 3000°C, в частности от 2400 до 2900°, причем второй слой получают с толщиной, составляющей от 10 до 50%, в частности от 15 до 45%, от общей толщины катодного блока. Обеспечиваются высокая износостойкость в отношении алюминия и криолита, и снижение энергопотребления. 7 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к катодной подине, способу ее изготовления и применения в электролитической ячейке для производства алюминия. Катодная подина содержит по крайней мере два катодных блока и/или по крайней мере катодный блок и боковой облицовочный блок, размещенные на заданном расстоянии с образованием по крайней мере одного зазора, материал для межблочного соединения, представляющий собой по крайней мере одну предварительно уплотненную пластину из расширенного графита, заполняющий зазор с возможностью присоединения по крайней мере к одному катодному блоку. Раскрыты способ изготовления катодной подины и ее использование в электролитической ячейке для производства алюминия. Обеспечивается увеличение эффективной катодной поверхности алюминиевого электролизера. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу изготовления катодного блока алюминиевого электролизера. Способ включает приготовление исходных материалов, содержащих два сорта кокса с различными характеристиками изменения объема, формование катодного блока, карбонизацию, графитизацию и охлаждение, во время которых в одном и том же температурном диапазоне первый сорт кокса имеет более сильные усадку и/или расширение, чем второй сорт кокса. Раскрыт также катодный блок алюминиевого электролизера. Обеспечивается увеличение длительности срока службы катодных блоков. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх