Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом


 


Владельцы патента RU 2529319:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к обслуживанию анода электролизеров с верхним токоподводом, а именно к способу формирования вторичного самообжигающегося анода. Способ включает загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку при перестановке штырей, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита, прорезку периферии анода и уплотнение верхнего слоя анодной массы, при этом прорезку периферии анода осуществляют совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком в течение 5-10 мин, частота которого составляет f=18-35 кГц. Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком проводят один раз в 5-25 дней. Обеспечивается снижение разрушения периферии анода, снижение его окисляемости и осыпаемости. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия из расплавленных солей, а именно к обслуживанию анода электролизеров с верхним токоподводом.

Известен способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, заключающийся в периодической загрузке анодной массы на поверхность анода, теплоизоляции боковой поверхности анода путем загрузки к бортам анодного кожуха вертикального слоя сыпучих алюминиевых материалов глубиной 0,15-0,7 и толщиной 0,007-0,035 высоты кожуха анода (Патент RU 2255146, МПК 7 С25С 3/12 от 16.03.2004, опубл. 27.06.2005).

Недостаток указанного изобретения в том, что он только теплоизолирует боковую поверхность анода, но не уменьшает расход анодной массы и, соответственно, не уменьшает выброс вредных веществ при электролизе алюминия.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ управления формированием анода на электролизере с верхним токоподводом, включающий контроль за состоянием анода, загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку во время перестановки штырей, прорезку и уплотнение периферии анода, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита (Минцис М.Я., Поляков П.В., Сиразутдинов Г.А. - Электрометаллургия алюминия. Новосибирск: Наука, 2001, с.215-222).

Недостатком такого способа является увеличение термической напряженности и образование трещин по периферии анода, обгорание боковой поверхности анода и соответственно рост удельного расхода анодной массы и съема угольной пены.

Задачей изобретения является уменьшение разрушения периферии анода, снижение его окисляемости и осыпаемости.

Достигается это тем, что в способе формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера с верхним токоподводом, включающем загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку при перестановке штырей, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита, а также прорезку периферии анода и уплотнение верхнего слоя анодной массы, согласно изобретению, прорезку периферии анода осуществляют совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком в течение 5-10 мин, частота которого составляет f=18-35 кГц.

Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком проводят один раз в 5-25 дней.

Прорезка периферии анода устраняет разрушение периферийной (боковой) поверхности анода при поднятии анодного кожуха и перестановке стальных анодных стержней на новый горизонт.

Обработка ультразвуком обеспечивает дегазацию анодной массы перед коксованием и приводит к ускоренному уплотнению и формированию более плотного и однородного анода.

Нижний предел частоты обработки ультразвуком f=18 кГц обусловлен частотой, при которой начинает возникать кавитация в анодной массе, а верхний f=35 кГц - началом режима развитой кавитации, который ведет к снижению ультразвуковой дегазации вследствие образования огромного количества кавитационных областей в анодной массе.

Рациональное время обработки ультразвуком составляет 5-10 мин. При снижении этого времени ультразвуковая дегазация проходит не до конца, и плотность анодной массы не успевает достигнуть оптимального значения, а при обработке свыше 10 мин - дегазация анода уже практически завершена, и плотность анодной массы фактически становится постоянной.

Прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком следует проводить один раз в 5-25 дней. Более частая или редкая периодичность обработки не дает ощутимых результатов.

Периодичность обработки представлена в таблице 1.

Таблица 1
Частота обработки Расход анодной массы, кг/т алюминия Съем угольной пены, кг/т алюминия
1 раз в сутки 535 35
1 раз в 5 дней 528 29
1 раз в 10 дней 520 23
1 раз в 15 дней 522 24
1 раз в 20 дней 526 28
1 раз в 25 дней 530 31
1 раз в 30 дней 534 33

Пример конкретного осуществления предлагаемого способа

На электролизере с верхним токоподводом типа С-8БМ с силой тока 174 кА анод сгорает на 1,6 см в сутки, и на ту же величину поднимают углеродное тело в неподвижном кожухе. На поверхность анода загружают основную анодную массу и производят перестановку стальных анодных штырей на более высокий горизонт угольного анода с извлечением стальных штырей из тела угольного анода и в образовавшуюся лунку анода производят загрузку дозированного количества подштырьевой массы. При этом поддерживают заданные значения плотности тока и уровня электролита.

Периодически раз в 2 недели по боковой поверхности анода, вдоль стенок анодного кожуха, производят прорезку коксо-пековой композиции периферийной части анода на величину 70 см, совместно с ее уплотнением и обработкой ультразвуком частотой 27 кГц. Время обработки ультразвуком составляет 7 мин.

В теле анода возникает слаборазвитая кавитация, приводящая к слиянию мелких пузырьков газов, которые под действием подъемной силы эвакуируются из тела анода и отправляются на утилизацию.

Результаты сравнений предлагаемого способа с прототипом приведены в таблице 2.

Таблица 2
Параметр Базовый способ (прототип) Предлагаемый способ
Расход анодной массы, кг/т алюминия 540 520
Съем угольной пены, кг/т алюминия 33 24
Выход по току, % 88,1 89,3

Предложенный способ формирования анода позволяет улучшить качество боковой поверхности анода, осыпаемость и окисляемость за счет формирования более плотного и однородного анода, снизить расход анодной массы на 20 кг/т алюминия, съем угольной пены - на 9 кг/т алюминия.

1. Способ формирования самообжигающегося анода алюминиевого электролизера, включающий загрузку анодной массы, перестановку штырей, формирование вторичного анода путем загрузки дозированного количества подштыревой массы в лунку при перестановке штырей, поддержание заданных значений плотности тока и уровня электролита, прорезку периферии анода и уплотнение верхнего слоя анодной массы, отличающийся тем, что прорезку периферии анода осуществляют совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком с частотой f=18-35 кГц в течение 5-10 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прорезку периферии анода совместно с уплотнением верхнего слоя анодной массы и обработкой ультразвуком проводят один раз в 5-25 дней.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрохимическому способу получения металлов, за исключением щелочных и щелочно-земельных, и/или сплавов металлов. Способ включает восстановление металлов и/или сплавов в кальцийсодержащем оксидно-галогенидном расплаве из соединений получаемых металлов и/или из смесей соединений металлов получаемых сплавов.

Изобретение относится к способу электролитического получения металлов. .

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано в технологии переработки отходов легкоплавких сплавов. .

Изобретение относится к способу получения алюминиево-кремниевого сплава в электролизере для производства алюминия. .

Изобретение относится к способу получения тугоплавких металлов из рудных концентратов, включающему наведение шлаковой ванны в кристаллизаторе, проведение восстановления в шлаковом расплаве пропусканием электрического тока.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к оборудованию для переплавки цветных металлов. .
Изобретение относится к получению сплавов благородных металлов, в частности к способу получения сплавов иридий-платина. .

Изобретение относится к цветной металлургии , в частности к электролизу алюминия . .

Изобретение относится к способу получения алюминия электролизом криолито-глиноземных расплавов. Способ включает направление оксида углерода в виде СО под подошву анода через выполненные в аноде каналы под давлением 1,1-1,2 атм с расходом около 1000-1050 м3 СО на тонну алюминия, причем СО получают из образующихся при электролизе отходящих газов после их газоочистки, фторирования и отмывки от СО2. Обеспечивается уменьшение расхода углерода, удешевление процесса и улучшение экологии окружающей среды. 1 пр., 1 ил.

Изобретение относится к кронштейну анододержателя алюминиевых электролизеров при производстве алюминия. В кронштейне анододержателя, содержащем траверсу с площадкой для крепления биметаллического переходника, ветви и ниппели, траверса выполнена в форме усеченного конуса или усеченной пирамиды и имеет отверстие в центральной части, при этом углы при основании траверсы и ветвей составляют не менее 45°. Ветви в поперечном сечении могут быть выполнены треугольной формы, в форме трапеции или овала. Обеспечивается возможность снизить накопление сырья на поверхностях элементов кронштейна и уменьшить площади прямого контакта кронштейна с биметаллическим переходником. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к холоднонабивной подовой массе для футеровки подины алюминиевого электролизера. Холоднонабивная подовая масса содержит электрокальцинированный антрацит, пластификатор и жидкое углеродное связующее, включающее каменноугольный пек, поглотительное масло и карбонат лития в качестве модифицирующей добавки. Обеспечивается повышение эксплуатационных свойств и стойкости катодного устройства, увеличение срока службы электролизера и его производительности и улучшение сортности получаемого алюминия при снижении удельного расхода электроэнергии за счет снижения электрического сопротивления в межблочном пространстве катодной футеровки. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к составу электролита для электролитического получения алюминия электролизом фторидных расплавов. Электролит содержит, мас.%: фторид натрия 26-43, фторид калия - до 12, фторид лития - до 5, фторид кальция 2-6, глинозем 2-6, фторид алюминия и примеси - остальное. Обеспечивается повышение растворимости глинозема в электролите при температуре 830-930°С, при этом не разрушаются углеродные и инертные электродные материалы и не требуется применение специальных методов очистки алюминия от компонентов расплава. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к элементу конструкции укрытия пространства над расплавом электролизера для производства алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов. В укрытии электролизера для производства алюминия, контактирующем с парогазовой фазой в процессе работы электролизера, содержащем центральные и периферийные секции, установленные с возможностью перемещения относительно друг друга, центральные и периферийные секции выполнены из коррозионностойкого и эрозионностойкого материала, содержащего 80,0-99,0 мас.% фторфлогопита и 20,0-1,0 мас.% огнеупорного наполнителя. Центральные секции укрытия жестко закреплены на каждой анодной штанге, а периферийные секции выполнены в виде выпуклых створок, жестко закрепленных на верхней поверхности катода с возможностью съема и опирающихся на центральную секцию укрытия. В качестве огнеупорного наполнителя использованы следующие химические соединения: глина, фторид кальция, рутил, алюмосиликат натрия, фторапофилит, нефилин, оливин, фторид магния, шпинель. На торцевой и боковые стыки центральных и периферийных укрытий нанесен слой герметика в виде слоя глинозема, кроме этого на центральной секции укрытия могут быть выполнены отверстия. Обеспечивается герметичность укрытия, надежность и безопасность конструкции, снижение энергозатрат. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх